Технология OLED остается стандартом качества в индустрии производства дисплеев. Все игроки рынка сегодня стремятся создавать плоские панели, активно соревнуясь с конкурентами по каждой из важных характеристик: больше, тоньше, ярче, производительнее и дешевле. Последний параметр в списке - «дешевле», определяется структурой спроса, и на данный момент прогноз следующий: в обозримом будущем жидкокристаллические дисплеи (ЖК) сохранят на рынке доминирующие позиции. Такой вывод можно сделать по окончании представительной международной конференции USFPD 2015, которая была организована фирмой IHS Technology, специализирующейся на исследовании рынка высоких технологий.


Цвета впечатляют, но цена слишком высока

OLED-технология (organic light-emitting diode) по-прежнему может считаться крупным успехом ученых, разрабатывающих средства передачи изображения. С точки зрения менеджмента компаний-производителей это направление остается одним из главных разочарований, прибыли тут пока весьма скромные. Подводит слишком высокая OLED-экранов и короткий срок службы. Не удается существенно повысить продолжительность активной жизни синего слоя диодов (для каждого из трех основных цветов - красного, желтого и синего, используются отдельные элементы).

Привычные всем ЖК-дисплеи, по общему мнению, должны быть вытеснены с рынка, как только разработчики OLED-технологии справятся с двумя вышеупомянутыми проблемами. ЖК-экраны сравнительно просты в производстве, хотя и заметно уступают в качестве передачи цвета. Однако, прогноз на сегодня такой: ЖК-дисплеи с низкой плотностью пикселей будут самым массовым продуктом. Экраны, произведенные с применением технологии LTPS (low-temperature poly-silicon), известные также как Retina, сохранят за собой вторую строчку в списке. Это решение позволяет уместить больше пикселей на дюйм.

Сегодня трудно предсказать перспективы технологии, использующей полупроводниковые нанокристаллы, известные как «квантовые точки» (quantum dots). Эти компоненты могут существенно улучшить цветопередачу ЖК-дисплеев. Если верить заявлениям представителей компании QD Vision, применение квантовых точек позволит достичь результата, максимально близкого к идеальным 100% цветопередачи согласно тестам агентства NTSC.

Простой ЖК-экран с точечной подсветкой матрицы, как правило, может продемонстрировать не более 70% от стандарта NTSC. Глава отдела маркетинга компании QD Vision, Джон Фолькманн утверждает, что только применение технологии квантовых точек позволит улучшить качество цветопередачи. Это мнение кажется весьма убедительным, в пользу отличных перспектив технологии quantum dots говорят также успехи компании Nanosys Inc., заключившей крупный с Samsung. Квантовые точки производства Nanosys применяются в телевизорах и мониторах элитной линейки SUHD от южно-корейского гиганта.

Есть и другие возможные решения проблемы плотности пикселей на ЖК-экранах со светодиодной подсветкой, это сегодня важный вопрос, над которым трудится множество инженеров отрасли.

Расширение динамического диапазона (High Dynamic Range, или: «яркое - ярче, темное - темнее») остается главным трендом в развитии направления производства дисплеев для телевидения высокой четкости и экранов, предназначенных для наружного использования. Известная проблема бликования наружных дисплеев решается при помощи метода трансфлекции, или отражения солнечного света от зеркальной поверхности задней панели.


Другие тенденции

Согласно статистике, средний размер экранов телевизоров, продаваемых в мире, растет приблизительно на один дюйм ежегодно. Похожие цифры приводят исследователи рынка смартфонов, диагональ экрана карманных гаджетов продолжает расти и, вероятно, вскоре достигнет 7 дюймов. Такое устройство будет проблематично хранить в кармане. Чтобы избежать конкуренции с фаблетами, в сегменте планшетов также можно ожидать роста среднего значения диагонали экрана.

Впрочем, этим прогнозам не стоит излишне доверять. Известно, что потребительский спрос подвержен периодическим переменам моды, и быть может, со временем массово вернутся маленькие экраны. Как бы то ни было, самым «горячим» сегментом рынка на сегодня остается категория малых и средних дисплеев (менее 10 дюймов).


Изогнутые дисплеи - всё ещё вне гонки


Обсуждение перспектив гибких дисплеев в прессе не стихает, хотя это весьма интересное решение пока остается задачей на будущее из-за слишком высоких производственных затрат. Можно вспомнить, разве что опыт Samsung, успешно выпустившей на смартфоны с загнутым краем экрана.

Хорошие новости от компании Corning, производителя стекла всех возможных видов, начиная от посуды для микроволновок, и заканчивая оптическим волокном. Готовится к выпуску новый сорт стекла - «Lotus», который обеспечит поддержку лучшего разрешения (до 100 дополнительных пикселей на дюйм).

Примечательно, что необходимость удовлетворить спрос на растущие год от года диагонали ТВ-экранов Corning вынуждена начать строительство ещё одного завода.


Сенсорные способности дисплеев

Шри Перувемба, представитель ассоциации под названием «Общество Информационных Дисплеев» (Society of Information Display) в ходе своего выступления на конференции утверждал, что вскоре потребует больше сенсорных экранов повышенного качества. Такие носимые устройства как самрт-часы нуждаются в дисплеях, продолжающих надежно реагировать на касание в случае намокания поверхности или в условиях пониженных температур. Тут не идет речь о новой технологии, готовые решения имеются, просто они дороже по себестоимости.

Кроме того, по мнению Перувембы, нуждается в стандартизации направление, известное как «Тактильные воздействия» (Haptic language). К этой категории относятся такие методы коммуникации с сенсорными устройствами, как вибрация. Если удастся выработать единые стандарты, то можно ожидать ускорения развития в этой области, где пока можно вспомнить лишь набор опций, реализованный в смарт-часах Apple Watch.


Заключение

Стоимость больших плоских панелей, скорее всего, стабилизируется на некоторое время. После пугающего падения цен в прошлом году игроки рынка с трудом поддерживают прибыльность своих заводов, производящих продукцию для массового потребителя. Лучше ситуация у тех компаний, которые закрепились в элитном сегменте. Так, Panasonic, успешно продающий свои телевизоры TX-65CZ950 OLED по цене 10 000 долларов, может позволить себе минимальную , торгуя «бюджетными» моделями.

Не нужно обладать способностями Ванги, чтобы предсказать другие тенденции в индустрии плоских экранов. Потребитель желает покупать ещё более яркие, производительные, широкие, тонкие и недорогие дисплеи, а значит, компании-производители продолжат следовать спросу.

Будьте в курсе всех важных событий United Traders - подписывайтесь на наш

О том, что основными производителями процессоров для смартфонов являются компании Qualcomm (США) и MediaTek (Тайвань) – знают почти все. Меньшему количеству людей известно, что самостоятельно они не занимаются изготовлением кристаллов, доверяя его заводам вроде TSMC. А вот про то, кто делает дисплеи для смартфонов, известно и вовсе немногим. А ведь это не менее важный компонент мобильного устройства, чем центральный процессор. Поэтому попробуем внести ясность и узнать, кто же на мировом уровне производит экраны для смартфонов.

Забегая наперед, важно заметить, что по устаревшим технологиям матрицы низкого качества производить проще. Организовать выпуск 7-дюймовых экранов с разрешением 800х480, применяемых в самых дешевых планшетах, намного дешевле, чем пустить в серию матрицы на 5" с разрешением 2560х1440 точек. Имея доступ к оборудованию, списанному компаниями-лидерами (таких как Samsung) и купленному относительно недорого (сотни тысяч вместо миллионов, миллионы вместо миллиардов долларов), делать экраны может даже никому не известный «подвал дядюшки Ляо». Таких производителей, по понятным причинам, перечислить не получится.

История компании берет свое начало в 1938 году. Началось все с торговли лапшой, рисом и прочими товарами. На производство электротехники компания переключилась в 1960-х. В 80-90-х годах Samsung сконцентрировалась на телекоммуникационной отрасли, не забывая и о бытовой технике, а также промышленном и специальном оборудовании. Примерно в те же годы инженеры Самсунг проявили активный интерес к ЖК-технологиям для экранов. Как итог – уже в 2000 году был создан первый ЖК-телевизор Samsung с экраном на 40 дюймов.

Примерно тогда же была начата усиленная работа над активными матрицами на органических светодиодах (OLED). Уделялось внимание VA и IPS матрицам, а также TN. В 2012 году успешное подразделение по выпуску экранов было выделено в отдельное дочернее предприятие Samsung Display. В его распоряжении оказалось 6 заводов, 3 из них занимаются выпуском OLED экранов, столько же – LCD. По итогам 2015 года, 38% всех мобильных дисплеев в мире производились Samsung.

OLED экраны

В начале 2000-х разработки в сфере OLED шли на полную силу. В 2004 году 40% всех AMOLED экранов сходили с конвейеров Samsung. В силу лишь развивающегося рынка смартфонов и «сырых» технологий, дисплеи эти были большими (10-20") и ставились в телевизоры. До 2006 года компанией было зарегистрировано и приобретено более 600 патентов на технологии OLED. В 2010 году свыше 97% всех AMOLED экранов производились Самсунгом.

В 2010 году компания назвала свои экраны Super AMOLED и немного изменила технологию их производства. Главное отличие заключается в том, что сенсорный слой теперь располагается на самой матрице, а не на отдельном слое с воздушным промежутком. В 2013 вышел первый смартфон с изогнутым экраном Samsung Galaxy Round. Состоянием на 2016 год Samsung выпускает плоские и изогнутые Super AMOLED экраны для смартфонов и планшетов с разрешением вплоть до 2560х1440 точек.

ЖК экраны

Компания Samsung также выпускает и ЖК-дисплеи для мобильной техники. В настоящее время это направление является менее приоритетным, и все новейшие разработки являются экранами AMOLED. LCD-матрицы делают для телевизоров, мониторов и ноутбуков. Часть из них производится и для смартфонов. После того, как в 2015 году компания заявила о продаже оборудования с завода L7, чтобы переоснастить его под выпуск OLED-экранов, стало ясно: органические светодиоды являются приоритетным направлением для компании.

Sharp

Японская компания Sharp основана Токудзи Хаякава в 1912 году. Начинала она с выпуска карандашей и ремонта оборудования. Только в 1925 году, увидев радиоприемник, основатель Шарп решил заняться электротехникой. Примерно тогда же Токудзи заинтересовался и телевещанием. В 1951 году, после трудного военного и послевоенного периода, был выпущен первый японский ТВ Sharp.

В 1988 году Шарп разработали первый ЖК-экран на активных кристаллах, диагональю 14". В 1994 свет увидел цветной TFT LCD дисплей на 21". В начале 2000-х стало возможным серийное изготовление миниатюрных ЖК-дисплеев, которые стали внедрять в собственные телефоны, реализуемые в Японии. Также матрицы поставлялись другим компаниям. В 2012 году компанией Sharp, на заводе в г. Камеяма (Япония, префектура Мие), началось производство 5-дюймовых LCD экранов с разрешением 1920х1080 точек. В том же году (и далее) они занимались выпуском Retina IPS экранов для iPhone, iPad и MacBook.

Первый 4к дисплей для смартфона

В первой половине 2015 года Sharp запустила в серию дисплеи, объединяющие технологии IZGO (уменьшение размеров пикселя благодаря применению оксидов галлия, цинка, индия) и In-Cell (сенсор встроен в матрицу). Тогда же был выпущен первый мобильный экран 4к с диагональю 5,5". Именно он использовался в Sony Z5 Premium. Но инновационные технологии не помогли Sharp достичь высокой прибыльности, и весной 2016 компания была на 2/3 выкуплена китайской Foxconn.

Japan Display Inc.

Корпорация JDI основана в 2012 году в Японии, в результате слияния подразделений по производству экранов Sony, Hitachi и Toshiba, а также государственной корпорации INCJ. Компания занялась выпуском жидкокристаллических LTPS экранов с высокой плотностью пикселей. Большинство из них использует технологию IPS. Компания стала одним из основных поставщиков Retina-экранов для iPhone.

JDI и OLED

В 2014 JDI, совместно с Sony и Panasonic, а также при финансовой поддержке INCJ, создали корпорацию JOLED, специализированную на выпуске экранов на базе органических светодиодов. Она позиционируется как конкурент Samsung, контролирующего основную часть рынка OLED. Планируется к 2018 году стать одним из ключевых поставщиков AMOLED матриц для Apple. По итогам 2015 года с конвейеров JDI сошло 17% всех дисплеев для портативной техники в мире.

Основатели начинали свою деятельность с изготовления бытовой химии еще в середине прошлого века. Работы над TFT-технологиями начались еще когда Goldstar была отдельной компанией, в 1987 году. В 1995 году в городе Куми (Ю. Корея) запущена линия по производству ЖК-дисплеев. В 1998 дисплейному подразделению LG были переданы все технологии в области экранов, принадлежащие другим ветвям компании. В 1998-2003 годах на рынке LCD компания занимала первое место. В 2001 году LG разрабатывает технологию Super-IPS, призванную устранить недостатки ранних IPS матриц. Она и ложится в основу лучших экранов от LG.

OLED-экраны LG

Органическим светодиодам тоже уделяется внимание. Еще в 2011 году был выпущен LG Optimus Sol – смартфон с 3,8-дюймовым Ultra AMOLED экраном, имеющим разрешение 800х480. Состоянием на конец 2015 доля рынка OLED-дисплеев для мобильных устройств кажется ничтожной на фоне Samsung. Но в численном выражении она означает, что около 5000 матриц на органических диодах сходят с конвейера LG ежедневно. Всего же в 2015 году корейская компания заняла около 14% рынка мобильных экранов.

AU Optronics

AUO – тайваньский производитель экранов, созданный в 2001 году, при объединении дисплейных подразделений Benq и Acer. В 2006 году компания выкупила фирму Quanta, также специализирующуюся на экранах. Тогда это позволило занять первое место на рынке дисплеев. Компания занимается развитием собственных технологий (матрицы VA, OLED, OnCell-тачскрины, изогнутые ЖК-дисплеи) и контрактным производством чужой продукции.

OLED-дисплеи AUO

По итогам 2015 года, AUO смогли поставить около миллиона экранов OLED для смартфонов и другой портативной электроники. Это ставит ее на третье место, после Samsung и LG, по объемам производства матриц на органических светодиодах. Летом 2013 свет увидел AMOLED экран AUO с диагональю 4,4" и разрешением 1600х900 точек. В 2014 году AU Optronics выпустили 5,7-дюймовый AMOLED экран с разрешением 2560х1440. Однако, состоянием на апрель 2016 руководство компании считает, что время массового внедрения AMOLED пока не настало.

Tianma

Tianma Microelectronics основана в 1983 году в Шеньчжене (Китай). До начала нынешнего десятилетия компания не была широко известна, так как разрабатывала продукцию для внутреннего рынка. Основная ее часть – это промышленные ЖК-экраны низкого разрешения, но с высокой надежностью. Все изменилось в начале нынешнего десятилетия, когда компания занялась выпуском дисплеев для мобильной техники. На данный момент она является крупнейшим китайским производителем матриц.

Основная продукция Tianma – LCD-панели, но уделяется внимание и AMOLED. В 2014 году она поглотила NLT (созданную на базе дисплейного подразделения NEC), расширив арсенал технологий. Клиентами Tianma являются компании Xiaomi, HTC и другие известные производители смартфонов. Для них производятся LCD дисплеи высокого разрешения. Уровень технологий Tianma отражает 8к (7680х4320 точек) дисплей для планшетов, диагональю 10", показанный на CITE-2016.

Другие производители

Как было упомянуто вначале, существуют небольшие компании (в основном, китайские), производящие ЖК-экраны. Для изготовления используется морально устаревшее оборудование, нередко, купленное у лидеров рынка. Эти экраны устанавливаются в сверхдешевые смартфоны от малоизвестных брендов. По качеству картинки такие изделия можно узнать с первого взгляда. Плохие углы обзора, неяркая и неравномерная подсветка, заметная невооруженным глазом сетка пикселей – вот главные признаки, что экран произведен на одном из таких заводов.

Проблема заключается в том, что запуск конвейеров по производству современных IPS или AMOLED экранов высокой четкости требует миллиардных инвестиций. Выделить такие финансы способны лишь единичные компании мирового уровня, а всем остальным приходится довольствоваться более доступными технологиями. Поэтому небольшая фирма просто не в силах наладить серийный выпуск дисплеев высокого класса.

Большинство пользователей в наше время знают, что существует какая-то (например, у них на телефоне), но толком ответить на вопрос о том, что это такое, могут лишь единицы.

На самом деле данная аббревиатура расшифровывается как «In Plane Switching» и означает буквально «Переключение внутри плоскостей».

Раньше она использовалась в телевизорах, причем в профессиональных, а сейчас ее можно видеть в , и другой подобной технике.

Причиной такой популярности IPS является невысокая стоимость. Теперь переходим к непосредственному разбору технологии.

Технология отображения

Если вы когда-то изучали строение жидкокристаллической панели своего или , то легко поймете то, о чем мы будем говорить дальше.

В данном случае панель состоит из следующих элементов:

  • Передний и задний поляризаторы.
  • Светофильтры.
  • Направляющие жидких кристаллов.
  • Сами жидкие кристаллы.
  • Электроды.
  • Управляющие транзисторы.
  • Подсветка.

Наглядно расположение всех этих элементов можете видеть на рисунке 1.

Кристаллы в таких матрицах поворачиваются при приложении электрического поля, причем делают это одновременно, то есть вместе. Это, кстати, главная . Благодаря такому подходу удалось добиться значительного увеличения угла обзора. Теперь он составляет 178 о, причем как по горизонтали, так и по вертикали.

Для сравнения вот вам две схемы других типов панелей – TN и VA.

Рис. 2 Наглядное отображение панелей TN и VA

Как видите, здесь жидкие кристаллы поворачиваются совсем по-другому, и картинка получается не такой яркой, насыщенной и ее не видно с угла 178 о.

А теперь пробежимся по вышеуказанным элементам. Как известно, поляризатором называется устройство, которое позволяет получать поляризованное оптическое излучение из излучения с произвольной поляризацией.

Другими словами, в этом устройстве выделяется часть естественного света, которая обладает нудным уровнем поляризации при отражении от поверхности. Это нужно для отображения картинки.

Дальше идут светофильтры. Их размещают по два, причем так, чтобы один был повернут перпендикулярно другому. Соответственно, свет не проходит через первый светофильтр. Благодаря этому удается добиться почти идеального отображения черного цвета (разумеется, ничего идеального в мире не существует, но все же). Интересно, что по этой же причине все «битые» пиксели имеют черный цвет, а не белый.

В это время молекулы поворачиваются на 90 о и начинают пропускать свет.

Этому процессу способствуют управляющие транзисторы. Дальше располагается еще один поляризатор и блок подсветки.

Как видите, в приведенных выше других типах матриц все происходит совершенно по-другому. Главное отличие состоит в конфигурации кристаллов. Но такое расположение всех элементов дает ряд существенных преимуществ перед конкурентами, о которых мы еще поговорим. Остановимся на этом более подробно.

Преимущества

Вот список особенностей, за счет которых IPS обгоняет на рынке другие типы матриц:

  • Цвет практически точно повторяет исходный. По крайней мере, цветовая гамма передается весьма адекватно. Грубо говоря, нет искажения цветов при передаче их от исходника. Причем это актуально для разных углов зрения. Вы можете видеть схему цветов и углов зрения на рисунке 3 трех вышеупомянутых типов матриц – IPS, TN и VA. Возможно это благодаря постоянной цветовой температуре.

  • Лучший отклик при переходе от серого к серому. Правда, если говорить о других вариациях, то там лучше, безусловно, себя проявляет TN-матрица. Но и это уже очень даже неплохо.
  • Повышенная устойчивость к давлению. Если говорить о той же VA, то если сильно нажать на экран, произойдет искаженная реакция и некорректное перемещение пикселей. В народе это называется «волнением». Как вы понимаете, такие явления для экранов не являются нормальными.
  • Самое главное преимущество – яркие и насыщенные цвета. Правда, есть более мощные варианты в этом отношении, например, AMOLED – фирменная разработка . Но она и стоит на порядок дороже в плане производства.

Также некоторые врачи и эксперты утверждают, что IPS в меньшей степени вредит глазам, чем другие типы экранов. Но это проверить практически невозможно, поэтому мы оставляем это утверждение на ваш суд – хотите верьте, хотите, нет. В любом случае, преимуществ у IPS достаточно.

Разновидности матриц

Разберем типы IPS, которые использовались раньше и которые используются сейчас.

Это позволит нам проследить за эволюцией технологии.

Итак, вот какие разновидности матриц существуют:

  • Собственно, это самое первое поколение данной технологии и его особенности мы уже разобрали выше.
  • Super-IPS или S-IPS (сокращенно). В сравнении с первым поколением, это имеет улучшенную контрастность и меньшее время отклика. То есть картинка, грубо говоря, быстрее попадала на экран, чем раньше, и была более качественное.
  • Advanced Super-IPS или AS-IPS. Увеличена прозрачность матрицы, за счет чего стала выше яркость. Уровень контрастности тоже стал выше.
  • Horisontal-IPS или H-IPS. Главное улучшение коснулось белого цвета – он стал более оптимизированным. Благодаря этому картинка получилась намного более реалистичной.
  • Enhanced-IPS или E-IPS. Прозрачность и время отклика стали лучше, а сама технология – дешевле в изготовлении. Интересно, что на порядок лучше стала и цветопередача.
  • Professional-IPS или P-IPS. В данном случае значительные улучшения претерпел цветовой охват. Если конкретно, то по стандарту Adobe RGB был охват в 98%, а в NTSC – 102%. На момент изобретения технологии (а это 2010 год) она была одной из лучших в мире.
  • Plane-to-Line Switching или PLS. Фактически, это отдельная технология, но базируется она именно на принципах IPS, поэтому ее тоже можно смело заносить в этот список. Отличие от прародителя состоит в возможности намного более плотно размещать пиксели, а также в более высокой возможности пропуска светы и высокой яркости. Также . Но они все равно используются намного более активно.

Возможно, в будущем развитие этой технологии приведет к созданию совершенно уникальной матрицы, которая по всем характеристикам будет выигрывать у остальных. О перспективах развития матрицы стоит поговорить более конкретно.

Перспективы развития

На сегодняшний день IPS является одним из самых активно используемых типов матриц для показа изображений.

Основное ее преимущество состоит в низкой стоимости производства при достаточно высоком качестве изображения.

Многие компании сегодня считают развитие техники с такими экранами основным направлением своей деятельности.

Практически все китайские смартфоны, за редким исключением, имеют именно такие дисплеи, и менять ничего производители не собираются.

Если кто-то не изобретет технологию, которая будет выдавать более качественное изображение и при этом меньше стоить, в ближайшем будущем абсолютно ничего не изменится. Сейчас есть технологии, которые выдают более качественную картинку или стоят дешевле, но обе эти характеристики не сочетает ни одна другая матрица. Напоследок рассмотрим, кто может конкурировать с IPS на рынке.

Конкуренты на рынке

Она является чем-то средним между рассматриваемой матрицей и TN.

Кстати, последнюю в качестве конкурента мы не рассматриваем, потому что там картинка совсем плохая в сравнении с IPS.

Также достойную конкуренцию может составить PLS.

У нее, как мы говорили выше, есть ряд преимуществ.

Самым сильным конкурентом модно считать . Да, она дороже, но изображение получается настолько качественным, что люди готовы платить больше. На рисунке 5 вы можете видеть наглядное сравнение этих двух типов. Преимущество очевидно. А есть еще и Super-AMOLED, который затыкает рот даже обычному AMOLED.

Но пока IPS – это дешево, оно будет использоваться повсеместно.

Для того, чтобы понять устройство технологии IPS, необходимо начать непосредственно с самой ЖК-панели. Она объединяет два модуля: LED-подсветку и матрицу, состоящую из жидких кристаллов, которая и создает изображение.

Принцип работы такой панели построен на изменении интенсивности света. Поступая от модуля задней подсветки и проходя между двумя пластинами из поляризованного стекла, свет меняет свою интенсивность в кристаллической матрице в зависимости от степени напряжения электрического разряда. Фактически жидкие кристаллы раскручиваются под определенным углом и пропускают через стеклянную пластину и цветной фильтр только необходимое количество света. Это и обеспечивает отображение той картинки, которую мы видим на экране телевизора.

Общее устройство ЖК-панелей довольно похожее, но различия начинаются, когда мы говорим именно о нюансах поляризации света, проходящего через жидкие кристаллы. Характеристики матрицы – например, углы обзора – зависят от способа ориентации кристаллов в пространстве.

    ЖК-панель

  1. 1 Поляризатор
  2. 2 Стекло
  3. 3 Цветной фильтр
  4. 4 Жидкие кристаллы
  5. 5 Стекло
  6. 6 Поляризатор
  7. 7 Модуль задней
    подсветки

IPS (от англ. In-Plane Switching)

Технология создания жидкокристаллических панелей, в которых кристаллы работают в одной и той же плоскости между подложкой и поляризатором. В состоянии покоя кристаллы «закрыты» и демонстрируют черный цвет, а при подаче напряжения (E) они поворачиваются на определенный угол (до 90 градусов) и пропускают необходимое количество света. Поскольку поворот происходит в одной плоскости, ЖК-панель IPS стабильно выглядит под разным углом.

Применение

На сегодняшний день технология IPS чрезвычайно популярна, она применяется в дисплеях повсеместно. Ее можно встретить в экранах телевизоров, мониторов, ноутбуков, мобильной техники – практически везде, где нужен качественный цветной дисплей с широкими углами обзора. Особенный статус технология IPS получила у графических дизайнеров, поскольку обеспечивает стабильные характеристики цветопередачи в не зависимости от положения зрителя относительно экрана.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Типовая жидкокристаллическая матрица IPS использует подложку на тонкопленочных транзисторах (TFT) для управления пикселями. Каждый пиксель содержит три светофильтра RGB, которые выделяют необходимый цвет из белой светодиодной подсветки. В некоторых моделях к обычным светофильтрам могут добавляться квантовые точки, выделяющие более широкий спектр RGB. Получаемое на IPS цветное изображение может иметь глубину до 10 бит на цветовой канал.

Сравнительная характеристика

Цветные дисплеи на ЖК-панелях IPS имеют определенные преимущества по сравнению с другими разновидностями ЖК-дисплеев. Главное свойство IPS – способность демонстрировать стабильную картинку под разным углом за счет того, что жидкие кристаллы работают в одной плоскости. Изображение остается ясным и разборчивым независимо от положения зрителя относительно экрана, обеспечивая оптимальную цветопередачу.

По времени отклика технология IPS приближается к самым быстрым ЖК-панелям, поэтому в динамичном изображении нет шлейфов или других артефактов. Другое преимущество IPS – высокий коэффициент пропускания света, когда кристаллы находятся в «открытом» состоянии. За счет этого более эффективно используется мощность подсветки. При одинаковом уровне подсветки изображение на IPS становится более ярким, чем у других технологий LED LCD, а значит, телевизор потребляет меньше энергии.

Большинство пользователей в наше время знают, что существует какая-то IPS матрица (например, у них на телефоне), но толком ответить на вопрос о том, что это такое, могут лишь единицы.

На самом деле данная аббревиатура расшифровывается как «In Plane Switching» и означает буквально «Переключение внутри плоскостей».

Раньше она использовалась в телевизорах, причем в профессиональных, а сейчас ее можно видеть в телефонах, планшетах и другой подобной технике.

Причиной такой популярности IPS является невысокая стоимость. Теперь переходим к непосредственному разбору технологии.

Технология отображения

Если вы когда-то изучали строение жидкокристаллической панели своего монитора или телевизора, то легко поймете то, о чем мы будем говорить дальше.

В данном случае панель состоит из следующих элементов:

Передний и задний поляризаторы.

Светофильтры.

Направляющие жидких кристаллов.

Сами жидкие кристаллы.

Электроды.

Управляющие транзисторы.

Подсветка.

Наглядно расположение всех этих элементов можете видеть на рисунке 1.

Кристаллы в таких матрицах поворачиваются при приложении электрического поля, причем делают это одновременно, то есть вместе. Это, кстати, главная особенность IPS. Благодаря такому подходу удалось добиться значительного увеличения угла обзора. Теперь он составляет 178 о, причем как по горизонтали, так и по вертикали.

Для сравнения вот вам две схемы других типов панелей – TN и VA.

Рис. 2 Наглядное отображение панелей TN и VA

Как видите, здесь жидкие кристаллы поворачиваются совсем по-другому, и картинка получается не такой яркой, насыщенной и ее не видно с угла 178 о.

А теперь пробежимся по вышеуказанным элементам. Как известно, поляризатором называется устройство, которое позволяет получать поляризованное оптическое излучение из излучения с произвольной поляризацией.

Другими словами, в этом устройстве выделяется часть естественного света, которая обладает нудным уровнем поляризации при отражении от поверхности. Это нужно для отображения картинки.

Дальше идут светофильтры. Их размещают по два, причем так, чтобы один был повернут перпендикулярно другому. Соответственно, свет не проходит через первый светофильтр. Благодаря этому удается добиться почти идеального отображения черного цвета (разумеется, ничего идеального в мире не существует, но все же). Интересно, что по этой же причине все «битые» пиксели имеют черный цвет, а не белый.

В это время молекулы поворачиваются на 90 о и начинают пропускать свет.

Этому процессу способствуют управляющие транзисторы. Дальше располагается еще один поляризатор и блок подсветки.

Как видите, в приведенных выше других типах матриц все происходит совершенно по-другому. Главное отличие состоит в конфигурации кристаллов. Но такое расположение всех элементов дает ряд существенных преимуществ перед конкурентами, о которых мы еще поговорим. Остановимся на этом более подробно.

Преимущества

Вот список особенностей, за счет которых IPS обгоняет на рынке другие типы матриц:

Цвет практически точно повторяет исходный. По крайней мере, цветовая гамма передается весьма адекватно. Грубо говоря, нет искажения цветов при передаче их от исходника. Причем это актуально для разных углов зрения. Вы можете видеть схему цветов и углов зрения на рисунке 3 трех вышеупомянутых типов матриц – IPS, TN и VA. Возможно это благодаря постоянной цветовой температуре.

Лучший отклик при переходе от серого к серому. Правда, если говорить о других вариациях, то там лучше, безусловно, себя проявляет TN-матрица. Но и это уже очень даже неплохо.

Повышенная устойчивость к давлению. Если говорить о той же VA, то если сильно нажать на экран, произойдет искаженная реакция и некорректное перемещение пикселей. В народе это называется «волнением». Как вы понимаете, такие явления для экранов не являются нормальными.

Самое главное преимущество – яркие и насыщенные цвета. Правда, есть более мощные варианты в этом отношении, например, AMOLED – фирменная разработка Samsung. Но она и стоит на порядок дороже в плане производства.

Также некоторые врачи и эксперты утверждают, что IPS в меньшей степени вредит глазам, чем другие типы экранов. Но это проверить практически невозможно, поэтому мы оставляем это утверждение на ваш суд – хотите верьте, хотите, нет. В любом случае, преимуществ у IPS достаточно.

Разновидности матриц

Разберем типы IPS, которые использовались раньше и которые используются сейчас.

Это позволит нам проследить за эволюцией технологии.

Итак, вот какие разновидности матриц существуют:

Собственно, это самое первое поколение данной технологии и его особенности мы уже разобрали выше.

Super-IPS или S-IPS (сокращенно). В сравнении с первым поколением, это имеет улучшенную контрастность и меньшее время отклика. То есть картинка, грубо говоря, быстрее попадала на экран, чем раньше, и была более качественное.

Advanced Super-IPS или AS-IPS. Увеличена прозрачность матрицы, за счет чего стала выше яркость. Уровень контрастности тоже стал выше.

Horisontal-IPS или H-IPS. Главное улучшение коснулось белого цвета – он стал более оптимизированным. Благодаря этому картинка получилась намного более реалистичной.

Enhanced-IPS или E-IPS. Прозрачность и время отклика стали лучше, а сама технология – дешевле в изготовлении. Интересно, что на порядок лучше стала и цветопередача.

Professional-IPS или P-IPS. В данном случае значительные улучшения претерпел цветовой охват. Если конкретно, то по стандарту Adobe RGB был охват в 98%, а в NTSC – 102%. На момент изобретения технологии (а это 2010 год) она была одной из лучших в мире.

Plane-to-Line Switching или PLS. Фактически, это отдельная технология, но базируется она именно на принципах IPS, поэтому ее тоже можно смело заносить в этот список. Отличие от прародителя состоит в возможности намного более плотно размещать пиксели, а также в более высокой возможности пропуска светы и высокой яркости. Также PLS имеет более низкое энергопотребление, чем IPS. Но они все равно используются намного более активно.

Возможно, в будущем развитие этой технологии приведет к созданию совершенно уникальной матрицы, которая по всем характеристикам будет выигрывать у остальных. О перспективах развития матрицы стоит поговорить более конкретно.

Перспективы развития

На сегодняшний день IPS является одним из самых активно используемых типов матриц для показа изображений.

Основное ее преимущество состоит в низкой стоимости производства при достаточно высоком качестве изображения.

Многие компании сегодня считают развитие техники с такими экранами основным направлением своей деятельности.

Практически все китайские смартфоны, за редким исключением, имеют именно такие дисплеи, и менять ничего производители не собираются.

Если кто-то не изобретет технологию, которая будет выдавать более качественное изображение и при этом меньше стоить, в ближайшем будущем абсолютно ничего не изменится. Сейчас есть технологии, которые выдают более качественную картинку или стоят дешевле, но обе эти характеристики не сочетает ни одна другая матрица. Напоследок рассмотрим, кто может конкурировать с IPS на рынке.

Конкуренты на рынке

Она является чем-то средним между рассматриваемой матрицей и TN.

Кстати, последнюю в качестве конкурента мы не рассматриваем, потому что там картинка совсем плохая в сравнении с IPS.

Также достойную конкуренцию может составить PLS.

У нее, как мы говорили выше, есть ряд преимуществ.

Самым сильным конкурентом модно считать AMOLED. Да, она дороже, но изображение получается настолько качественным, что люди готовы платить больше. На рисунке 5 вы можете видеть наглядное сравнение этих двух типов. Преимущество очевидно. А есть еще и Super-AMOLED, который затыкает рот даже обычному AMOLED.

Но пока IPS – это дешево, оно будет использоваться повсеместно.