อ่าน 5 นาที
การสลับระนาบ
เทคโนโลยี การสลับระนาบ ( IPS ) เป็นเทคโนโลยีหน้าจอที่ใช้สำหรับจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) ใน IPS โมเลกุลคริสตัลเหลวจะถูกประกบอยู่ระหว่างแผง (ระนาบ) ของพื้นผิวแก้ว สองแผงและจัดเรียง
การสลับระนาบ
เทคโนโลยี การสลับระนาบ ( IPS ) เป็นเทคโนโลยีหน้าจอที่ใช้สำหรับจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) ใน IPS โมเลกุลคริสตัลเหลวจะถูกประกบอยู่ระหว่างแผง (ระนาบ) ของพื้นผิวแก้ว สองแผงและจัดเรียง ขนานกันโมเลกุลจะถูกจัดเรียงใหม่โดยการใช้สนามไฟฟ้าในขณะที่ยังคงขนานกับพื้นผิวเพื่อสร้างภาพ เทคโนโลยีนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาเรื่องมุมมอง ที่ไม่ดี และการสร้างสีของ LCD แบบเมท ริกซ์สนามแม่เหล็กบิด (TN) ที่แพร่หลายในช่วงปลายทศวรรษ 1980 [ 1 ]
ประวัติศาสตร์
จอภาพคอมพิวเตอร์เริ่มใช้แผงTFT LCD แบบแอคทีฟเมทริกซ์ในช่วงทศวรรษ 1980 และต้นทศวรรษ 1990 ซึ่งเป็นเทคโนโลยีทางเลือกแทนหลอดรังสีแคโทดจอแสดงผล LCD รุ่นแรกๆ เหล่านี้ประสบปัญหาเรื่องระดับสีเทา กลับด้าน การ สูญเสียความคมชัดและ ความแม่นยำ ในการสร้างสีเมื่อมองจากมุมที่มากเกินไป[ 2 ]และมีภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวของจอแสดง ผลอย่างมาก เนื่องจากเวลาตอบสนอง ที่ไม่ดี IPS และการจัดเรียงแนวตั้ง (VA) ได้รับการออกแบบมาเพื่อบรรเทาปัญหาเหล่านี้
IPS-LCD รุ่นทดลองแรกๆ ได้รับการอธิบายไว้ในสิทธิบัตรปี 1974 โดยใช้อิเล็กโทรด แบบสลับฟันปลา บนแผ่น กระจกเพียงแผ่นเดียว เพื่อสร้างสนามไฟฟ้าที่ขนานกับแผ่นกระจก[ 3 ] [ 4 ]อย่างไรก็ตาม ผู้ประดิษฐ์ไม่สามารถสร้าง IPS-LCD ที่มีคุณภาพเหนือกว่าจอแสดงผล TN ในยุคนั้นได้
หลังจากการวิเคราะห์อย่างละเอียด รายละเอียดของการจัดเรียงโมเลกุลที่เป็นประโยชน์ได้รับการยื่นในประเทศเยอรมนีโดย Guenter Baur และคณะ และได้รับสิทธิบัตรในหลายประเทศรวมถึงสหรัฐอเมริกาเมื่อวันที่ 9 มกราคม 1990 [ 5 ] [ 6 ]สมาคมFraunhoferในเมือง Freiburgซึ่งเป็นที่ทำงานของนักประดิษฐ์ ได้มอบสิทธิบัตรเหล่านี้ให้กับMerck KGaAเมือง Darmstadt ประเทศเยอรมนี
หลังจากนั้นไม่นานHitachiของญี่ปุ่นได้ยื่นจดสิทธิบัตรเกี่ยวกับการปรับปรุงเทคโนโลยี[ 7 ]ในปี 1992 วิศวกรของ Hitachi ได้คิดค้นรายละเอียดเชิงปฏิบัติต่างๆ ของเทคโนโลยี IPS เพื่อเชื่อมต่อ อาร์เรย์ ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบางเป็นเมทริกซ์และเพื่อหลีกเลี่ยงสนามรบกวนที่ไม่พึงประสงค์ระหว่างพิกเซล[ 8 ] [ 9 ] Hitachi ยังได้ปรับปรุงการพึ่งพามุมมองให้ดียิ่งขึ้นโดยการปรับรูปร่างของอิเล็กโทรดให้เหมาะสม ( Super IPS ) NECและ Hitachi กลายเป็นผู้ผลิต LCD แบบแอคทีฟเมทริกซ์ที่ใช้ IPS ในช่วงแรกๆ ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญในการใช้งาน LCD จอใหญ่ที่มีประสิทธิภาพการมองเห็นที่ยอมรับได้สำหรับจอคอมพิวเตอร์แบบแบนและจอโทรทัศน์ ในปี 1996 Samsungได้พัฒนาเทคนิคการสร้างลวดลายด้วยแสงที่ทำให้สามารถสร้าง LCD แบบหลายโดเมนได้ ต่อมาการออกแบบ LCD แบบหลายโดเมนและแบบสลับระนาบยังคงเป็นแบบที่โดดเด่นจนถึงปี 2006 [ 10 ]
ต่อมาLG Displayและผู้ผลิตจอ LCD รายอื่นๆ จากเกาหลีใต้ ญี่ปุ่น และไต้หวัน ได้นำเทคโนโลยี IPS มาใช้
เทคโนโลยี IPS ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแผงสำหรับทีวีแท็บเล็ตและสมาร์ทโฟนโดยเฉพาะอย่างยิ่งผลิตภัณฑ์ของ IBM ส่วนใหญ่ที่วางจำหน่ายในชื่อ Flexviewตั้งแต่ปี 2004 ถึง 2008 ใช้จอ LCD IPS ที่มีไฟแบ็คไลท์ CCFLและผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของ Apple Inc.ที่วางจำหน่ายภายใต้ชื่อRetina Display [ 11 ] [ 12 ]ใช้จอ LCD IPS ที่มีไฟแบ็คไลท์LED ตั้งแต่ปี 2010 เป็นต้นมา
| ชื่อ | ชื่อเล่น | ปี | ข้อได้เปรียบ | อัตราส่วน การส่งผ่านแสงหรืออัตราส่วนความคมชัด | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|---|---|
| ซูเปอร์เอฟเอฟ | ไอเอสพี | พ.ศ. 2539 | มุมมองกว้าง | ระดับพื้นฐาน100/100 | แผงหน้าจอส่วนใหญ่ยังรองรับสี 8 บิตต่อช่องสัญญาณ อย่างแท้จริง การปรับปรุงเหล่านี้มาพร้อมกับข้อเสียคือเวลาตอบสนองที่ลดลง โดยเริ่มต้นที่ประมาณ 50 มิลลิวินาที นอกจากนี้ แผง IPS ยังมีราคาแพงมากอีกด้วย |
| ซูเปอร์ไอพีเอส | เอส-ไอพีเอส | 1998 | สีไม่เปลี่ยน | 100/137 | ต่อมา IPS ได้ถูกแทนที่ด้วยS-IPS (Super-IPS, ฮิตาชิในปี 1998) ซึ่งมีข้อดีทั้งหมดของเทคโนโลยี IPS พร้อมด้วยการปรับปรุงเวลาในการรีเฟรชพิกเซลให้ดียิ่งขึ้น |
| ซูเปอร์ไอพีเอสขั้นสูง | เอเอส-ไอพีเอส | 2002 | การส่งผ่านแสงสูง | 130/250 | AS-IPS ซึ่งพัฒนาโดยฮิตาชิในปี 2002 เช่นกัน ได้ปรับปรุงอัตราส่วนความคมชัดของแผง S-IPS แบบดั้งเดิมให้ดีขึ้นอย่างมาก จนอยู่ในระดับที่รองลงมาจากแผง S-PVA บางรุ่น เท่านั้น |
| ไอเอสพี-โปรเวคตัส | ไอเอสพี-โปร | 2004 | อัตราส่วนความคมชัดสูง | 137/313 | แผงหน้าจอใหม่ล่าสุดจาก IPS Alpha Technology ที่มีช่วงสีที่กว้างขึ้นและอัตราส่วนคอนทราสต์เทียบเท่ากับจอแสดงผล PVA และ ASV โดยไม่มีแสงสะท้อนจากมุมมองที่ไม่ชัดเจน |
| ไอเอสพีอัลฟา | ไอเอสพี-โปร | 2008 | อัตราส่วนความคมชัดสูง | IPS-Pro รุ่นต่อไป | |
| ไอเอสพี อัลฟ่า เน็กซ์เจเนอเรชั่น | ไอเอสพี-โปร | 2010 | อัตราส่วนความคมชัดสูง |
| ชื่อ | ชื่อเล่น | ปี | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|
| IPS แนวนอน | เอช-ไอพีเอส | 2007 | ปรับปรุงอัตราส่วนความคมชัดโดยการบิดรูปแบบการจัดเรียงระนาบอิเล็กโทรด นอกจากนี้ยังแนะนำฟิล์มโพลาไรซ์ Advanced True White จาก NEC ซึ่งช่วยให้สีขาวดูเป็นธรรมชาติมากขึ้น ฟิล์มนี้ใช้ในจอ LCD ระดับมืออาชีพ/สำหรับการถ่ายภาพ |
| IPS ที่ได้รับการปรับปรุง | อี-ไอพีเอส | 2009 | ช่องรับแสงที่กว้างขึ้นช่วยให้สามารถใช้ไฟแบ็คไลท์ที่มีกำลังไฟต่ำและราคาถูกกว่าได้ ช่วยปรับปรุงมุมมองการรับชมในแนวทแยง และลดเวลาตอบสนองลงเหลือเพียง 5 มิลลิวินาที |
| IPS ระดับมืออาชีพ | พี-ไอพีเอส | 2010 | ให้สีสันถึง 1.07 พันล้านสี (ความลึกสี 30 บิต) มีจำนวนทิศทางที่เป็นไปได้ต่อซับพิกเซลมากกว่า (1024 ทิศทาง เทียบกับ 256 ทิศทาง) และให้ความลึกสีที่แท้จริงที่ดีกว่า |
| ระบบ IPS ประสิทธิภาพสูงขั้นสูง | เอเอช-ไอพีเอส | 2011 | ปรับปรุงความแม่นยำของสี เพิ่มความละเอียดและ PPI และการส่งผ่านแสงที่มากขึ้นเพื่อการใช้พลังงานที่ต่ำลง[ 15 ] |
เทคโนโลยี
การดำเนินการ
ในกรณีนี้ตัวกรองโพลาไรซ์เชิง เส้น P และ A ทั้งสองตัวมีแกนการส่งผ่านอยู่ในทิศทางเดียวกัน เพื่อให้ได้โครงสร้างเนมาติกบิด 90 องศาของชั้น LC ระหว่างแผ่นกระจกสองแผ่นโดยไม่มีสนามไฟฟ้า ( สถานะ ปิด ) พื้นผิวด้านในของแผ่นกระจกจะถูกปรับแต่งเพื่อจัดเรียงโมเลกุล LC ที่อยู่ติดกันให้เป็นมุมฉาก โครงสร้างโมเลกุลนี้แทบจะเหมือนกับในจอ LCD แบบ TN อย่างไรก็ตาม การจัดเรียงของอิเล็กโทรด e1 และ e2 นั้นแตกต่างกัน อิเล็กโทรดอยู่ในระนาบเดียวกันและอยู่บนแผ่นกระจกแผ่นเดียว ดังนั้นจึงสร้างสนามไฟฟ้าที่ขนานกับแผ่นกระจกนั้นโดยพื้นฐาน แผนภาพไม่ได้แสดงขนาดจริง: ชั้น LC มีความหนาเพียงไม่กี่ไมโครเมตรซึ่งบางมากเมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรด
โมเลกุล LC มีค่าความต่าง ศักย์ไดอิเล็กตริกเป็น บวก และจะเรียงตัวโดยให้แกนยาวขนานกับสนามไฟฟ้าที่ใช้ ใน สถานะ ปิด (แสดงทางด้านซ้าย) แสงที่เข้ามา L1 จะถูกโพลาไรซ์เชิงเส้นโดยตัวกรองโพลาไรซ์ P ชั้น LC แบบเนมาติกที่บิดตัวจะหมุนแกนโพลาไรซ์ของแสงที่ผ่านเข้ามา 90 องศา ดังนั้นในอุดมคติแล้วจะไม่มีแสงผ่านตัวกรองโพลาไรซ์ A ใน สถานะ เปิดแรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอจะถูกใช้ระหว่างขั้วไฟฟ้า และสนามไฟฟ้า E ที่สอดคล้องกันจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งจะจัดเรียงโมเลกุล LC ใหม่ดังแสดงในด้านขวาของแผนภาพ ในที่นี้ แสง L2 สามารถผ่านตัวกรองโพลาไรซ์ A ได้
ในทางปฏิบัติ มีรูปแบบการใช้งานอื่นๆ ที่มีโครงสร้างโมเลกุล LC ที่แตกต่างกัน เช่น ไม่มีการบิดใน สถานะ OFFเนื่องจากอิเล็กโทรดทั้งสองอยู่บนพื้นผิวเดียวกัน จึงใช้พื้นที่มากกว่าอิเล็กโทรดเมทริกซ์ TN นอกจากนี้ยังลดความคมชัดและความสว่างลงด้วย[ 16 ]
ข้อดี
- แผง IPS แสดงสีที่สม่ำเสมอและแม่นยำจากทุกมุมมอง[ 17 ]การเปรียบเทียบแผง IPS กับแผง TN ในปี 2014 เกี่ยวกับความสม่ำเสมอของสีภายใต้มุมมองที่แตกต่างกันสามารถดูได้บนเว็บไซต์ของJapan Display Inc. [ 18 ]นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับแผง TN แผง IPS สามารถแสดงพื้นที่สีได้ มากกว่า
- ต่างจากจอ LCD แบบTN แผง IPS จะไม่สว่างขึ้นหรือแสดงรอยลากเมื่อสัมผัส ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุปกรณ์หน้าจอสัมผัส เช่นสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตคอมพิวเตอร์[ 19 ]
- แผง IPS ให้ภาพที่คมชัดและสว่างสดใสโดยไม่มีแสงสะท้อน มีช่วงการมองเห็นที่กว้าง เวลาตอบสนองที่เสถียร และสีสันที่ดีกว่า[ 20 ] [ 16 ] [ 21 ]
ข้อเสีย
เมื่อเปรียบเทียบกับจอแสดงผล TN แล้ว จอแสดงผล IPS อาจใช้พลังงานมากกว่า มีต้นทุนการผลิตสูงกว่า มีเวลาตอบสนองช้ากว่า และมีปัญหาเรื่องความสว่างของแสงพื้นหลังไม่สม่ำเสมอ ("แสงรั่ว") ได้ง่ายกว่า[ 22 ] [ 23 ]
ชื่ออื่นๆ
Samsung Electronicsใช้คำทางการตลาดว่า Super PLS (Plane-to-Line Switching) เพื่ออ้างถึงเทคโนโลยีแผง IPS ที่มีคุณสมบัติและลักษณะการทำงานที่คล้ายคลึงกับที่ LG นำเสนอ[ 24 ] [ 25 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- เทคโนโลยีแผงควบคุม
- IPS เทียบกับ VA Panel
- รูปแบบเต็มของ IPS Display ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 4 สิงหาคม 2019 ที่Wayback Machine