Bước tới nội dung

Tấm nền IPS

công nghệ màn hình được sử dụng cho màn hình tinh thể lỏng
Sửa liên kết
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
(Đổi hướng từ In-plane switching)

IPS là viết tắt của In-plane switching (tạm dịch: chuyển mạch trong mặt phẳng), là một công nghệ màn hình được sử dụng cho các màn hình tinh thể lỏng (LCD). Trong công nghệ IPS, các phân tử tinh thể lỏng được kẹp giữa và sắp xếp song song với hai tấm (mặt phẳng) đế thủy tinh. Các phân tử này được tái định hướng bằng cách áp dụng điện trường, trong khi về cơ bản vẫn song song với các bề mặt để tạo ra hình ảnh.[cần giải thích] Công nghệ này được thiết kế nhằm khắc phục các vấn đề về góc nhìn hạn chế và khả năng tái tạo màu sắc kém của các màn hình LCD ma trận hiệu ứng trường nematic xoắn (TN) thịnh hành vào cuối thập niên 1980.[1]

Lịch sử Tấm nền IPS

Màn hình máy tính bắt đầu sử dụng các tấm nền TFT LCD ma trận chủ động vào thập niên 1980 và đầu thập niên 1990, như một công nghệ thay thế cho ống tia âm cực. Những màn hình LCD thuở sơ khai này thường gặp phải hiện tượng đảo ngược thang độ xám, mất độ tương phản và độ chính xác trong khả năng tái tạo màu sắc khi nhìn từ các góc hẹp,[2] đồng thời gặp tình trạng nhòe chuyển động trên màn hình đáng kể do thời gian phản hồi kém. Công nghệ IPS và căn chỉnh dọc (VA) được thiết kế ra nhằm giảm thiểu những vấn đề này.

Một màn hình IPS-LCD thử nghiệm thời kỳ đầu đã được mô tả trong một bằng sáng chế năm 1974. Nó sử dụng các điện cực lồng vào nhau chỉ trên một đế thủy tinh duy nhất, nhằm tạo ra điện trường về cơ bản song song với các đế thủy tinh.[3][4] Tuy nhiên, nhà phát minh đã không thể hiện thực hóa các màn hình IPS-LCD với chất lượng vượt trội hơn so với màn hình TN đương thời.

Sau quá trình phân tích kỹ lưỡng, thông tin chi tiết về các cấu trúc phân tử mang lại lợi thế đã được Guenter Baur cùng các cộng sự đệ trình tại Đức và được cấp bằng sáng chế ở nhiều quốc gia, bao gồm cả Hoa Kỳ vào ngày 9 tháng 1 năm 1990.[5][6] Hiệp hội Fraunhofer ở Freiburg, nơi các nhà phát minh công tác, đã chuyển nhượng những bằng sáng chế này cho Merck KGaA, Darmstadt, Đức.

Không lâu sau đó, Hitachi của Nhật Bản đã nộp các bằng sáng chế về những cải tiến đối với công nghệ này.[7] Năm 1992, các kỹ sư tại Hitachi đã tìm ra nhiều chi tiết thực tiễn khác nhau của công nghệ IPS nhằm kết nối mảng transistor màng mỏng thành một ma trận và tránh được các trường nhiễu không mong muốn giữa các pixel.[8][9] Hitachi cũng cải thiện sự phụ thuộc vào góc nhìn hơn nữa bằng cách tối ưu hóa hình dạng của các điện cực (Super IPS). NEC và Hitachi đã trở thành những nhà sản xuất đầu tiên sản xuất màn hình LCD ma trận chủ động dựa trên công nghệ IPS. Đây là một cột mốc quan trọng trong việc triển khai các màn hình LCD kích thước lớn có hiệu suất hình ảnh đạt mức chấp nhận được dành cho màn hình máy tính phẳng và màn hình truyền hình. Năm 1996, Samsung đã phát triển kỹ thuật tạo mẫu quang học (optical patterning) cho phép sản xuất màn hình LCD đa miền (multi-domain). Thiết kế LCD đa miền và chuyển đổi trong mặt phẳng sau đó vẫn là những thiết kế LCD thống trị cho đến năm 2006.[10]

Về sau, LG Display cùng các nhà sản xuất màn hình LCD khác của Hàn Quốc, Nhật Bản và Đài Loan cũng bắt đầu áp dụng công nghệ IPS.

Công nghệ IPS được sử dụng rộng rãi trong các tấm nền dành cho TV, máy tính bảng và điện thoại thông minh. Cụ thể, hầu hết các sản phẩm của IBM được tiếp thị dưới tên gọi Flexview từ năm 2004 đến 2008 đều có màn hình IPS LCD sử dụng đèn nền CCFL, và tất cả các sản phẩm của Apple Inc. được tiếp thị với nhãn hiệu Màn hình Retina[11][12] đều trang bị màn hình IPS LCD với đèn nền LED kể từ năm 2010.

Quá trình phát triển công nghệ IPS của Hitachi[13][14]
TênTên viết tắtNămƯu điểmĐộ truyền sáng hoặc
tỷ lệ tương phản		Ghi chú
Super TFTIPS1996Góc nhìn rộng100/100
Mức cơ bản		Hầu hết các tấm nền cũng hỗ trợ màu 8-bit thực trên mỗi kênh (màu 24-bit). Những cải tiến này phải trả giá bằng thời gian phản hồi thấp hơn, ban đầu khoảng 50 ms. Tấm nền IPS lúc bấy giờ cũng cực kỳ đắt đỏ.
Super-IPSS-IPS1998Không bị lệch màu100/137IPS sau đó đã được thay thế bởi S-IPS (Super-IPS, do Hitachi giới thiệu năm 1998), vốn sở hữu tất cả các ưu điểm của công nghệ IPS đi kèm với việc bổ sung cải tiến về thời gian làm mới điểm ảnh.[cần định lượng]
Advanced Super-IPSAS-IPS2002Độ truyền sáng cao130/250AS-IPS, cũng do Hitachi phát triển vào năm 2002, đã cải thiện đáng kể[cần định lượng] tỷ lệ tương phản của các tấm nền S-IPS truyền thống đến mức chúng chỉ xếp sau một số màn hình S-PVA.[cần dẫn nguồn]
IPS-ProvectusIPS-Pro2004Tỷ lệ tương phản cao137/313Tấm nền mới nhất từ IPS Alpha Technology với dải màu rộng hơn[cần định lượng] và tỷ lệ tương phản[cần định lượng] sánh ngang với các màn hình PVA và ASV mà không bị phát sáng khi nhìn nghiêng.[cần dẫn nguồn]
IPS AlphaIPS-Pro2008Tỷ lệ tương phản caoThế hệ tiếp theo của IPS-Pro
IPS Alpha Next-GenIPS-Pro2010Tỷ lệ tương phản cao
Quá trình phát triển công nghệ IPS của LG
TênTên viết tắtNămGhi chú
Horizontal IPSH-IPS2007Cải thiện[cần định lượng] tỷ lệ tương phản bằng cách xoắn bố cục mặt phẳng điện cực. Đồng thời giới thiệu thêm một tùy chọn là phim phân cực Advanced True White từ NEC, giúp màu trắng trông tự nhiên hơn[cần định lượng]. Công nghệ này được sử dụng trong các màn hình LCD chuyên nghiệp/nhiếp ảnh.[cần dẫn nguồn]
Enhanced IPSE-IPS2009Khẩu độ rộng hơn[cần định lượng] giúp truyền sáng tốt hơn, cho phép sử dụng đèn nền công suất thấp hơn và rẻ hơn. Cải thiện[cần định lượng] góc nhìn chéo và giảm thời gian phản hồi xuống còn 5 ms.[cần dẫn nguồn]
Professional IPSP-IPS2010Cung cấp 1,07 tỷ màu (độ sâu màu 30-bit).[cần dẫn nguồn] Có nhiều khả năng định hướng hơn trên mỗi điểm ảnh phụ (1024 thay vì 256) và tạo ra độ sâu màu thực tốt hơn[cần định lượng].
Advanced High Performance IPSAH-IPS2011Độ chính xác màu sắc được cải thiện, tăng độ phân giải và PPI, đồng thời truyền sáng tốt hơn giúp giảm mức tiêu thụ điện năng.[15]

Công nghệ Tấm nền IPS

Sơ đồ nguyên lý của màn hình tinh thể lỏng IPS

Triển khai

Trong trường hợp này, cả hai kính lọc phân cực tuyến tính P và A đều có trục truyền sáng nằm cùng một hướng. Để thu được cấu trúc nematic xoắn 90 độ của lớp tinh thể lỏng (LC) giữa hai tấm thủy tinh mà không có điện trường áp dụng (trạng thái TẮT), các bề mặt bên trong của các tấm thủy tinh được xử lý để căn chỉnh các phân tử tinh thể lỏng tiếp giáp ở một góc vuông. Cấu trúc phân tử này về cơ bản giống hệt như trong các màn hình TN LCD. Tuy nhiên, cách sắp xếp của các điện cực e1 và e2 lại khác biệt. Các điện cực nằm trên cùng một mặt phẳng và trên một tấm thủy tinh duy nhất, do đó chúng tạo ra một điện trường chủ yếu song song với tấm này. Sơ đồ không theo tỷ lệ: lớp tinh thể lỏng chỉ dày vài micrômét, rất mỏng so với khoảng cách giữa các điện cực.

Các phân tử tinh thể lỏng có tính dị hướng điện môi dương và tự căn chỉnh với trục dài của chúng song song với một điện trường được áp dụng. Ở trạng thái TẮT (hiển thị ở bên trái), ánh sáng đi vào L1 bị phân cực tuyến tính bởi bộ phân cực P. Lớp tinh thể lỏng nematic xoắn làm quay trục phân cực của ánh sáng truyền qua 90 độ, sao cho lý tưởng nhất là không có ánh sáng nào đi qua bộ phân cực A. Ở trạng thái BẬT, một điện áp đủ lớn được áp dụng giữa các điện cực và một điện trường E tương ứng được tạo ra nhằm tái định hướng các phân tử tinh thể lỏng như hiển thị ở bên phải của sơ đồ. Tại đây, ánh sáng L2 có thể truyền qua bộ phân cực A.

Trong thực tế, có những sơ đồ triển khai khác với cấu trúc khác nhau của các phân tử tinh thể lỏng – ví dụ như không có bất kỳ sự xoắn nào ở trạng thái TẮT. Do cả hai điện cực đều nằm trên cùng một đế, chúng chiếm nhiều không gian hơn so với các điện cực ma trận TN. Điều này cũng làm giảm độ tương phản và độ sáng.[16]

Bố cục điểm ảnh này được tìm thấy trên các màn hình S-IPS LCD. Một hình dạng chữ V (chevron) được sử dụng để mở rộng nón nhìn.

Ưu điểm

  • Các tấm nền IPS hiển thị màu sắc nhất quán và chính xác từ mọi góc nhìn.[17] Một so sánh vào năm 2014 giữa các tấm nền IPS và TN về tính nhất quán của màu sắc dưới các góc nhìn khác nhau có thể được xem trên trang web của Japan Display Inc.[18] Ngoài ra, so với các tấm nền TN, tấm nền IPS có thể hiển thị nhiều không gian màu hơn.
  • Không giống như các màn hình TN LCD, tấm nền IPS không bị sáng lên hay hiển thị vệt đuôi khi chạm vào. Điều này rất quan trọng đối với các thiết bị màn hình cảm ứng, chẳng hạn như điện thoại thông minh và máy tính bảng.[19]
  • Tấm nền IPS mang đến hình ảnh rõ nét và sắc sảo không bị phản chiếu, dải góc nhìn rộng, thời gian phản hồi ổn định và khả năng lên màu tốt hơn.[20][16][nguồn không đáng tin?][21]

Nhược điểm

So với các màn hình TN, màn hình IPS có thể tiêu thụ nhiều điện năng hơn, chi phí sản xuất đắt đỏ hơn, thời gian phản hồi chậm hơn và dễ gặp phải tình trạng độ sáng đèn nền không đồng đều (hiện tượng "hở sáng đèn nền" - backlight bleeding) hơn.[22][23]

Tên gọi khác

Samsung Electronics sử dụng thuật ngữ tiếp thị Super PLS (Plane-to-Line Switching) để chỉ các công nghệ tấm nền IPS có tính năng và đặc điểm hiệu suất tương tự như sản phẩm của LG.[24][25]

Xem thêm Tấm nền IPS

Tham khảo Tấm nền IPS

  1. ↑ Cross, Jason (ngày 18 tháng 3 năm 2012). "Digital Displays Explained". TechHive. PC World. tr. 4. Lưu trữ bản gốc ngày 2 tháng 4 năm 2015. Truy cập ngày 19 tháng 3 năm 2015.
  2. ↑ "TFT Technology: Enhancing the viewing angle". Riverdi (TFT Module Manufacturer). Bản gốc lưu trữ ngày 23 tháng 4 năm 2016. Truy cập ngày 5 tháng 11 năm 2016. Tuy nhiên, [nematic xoắn] gặp phải hiện tượng gọi là đảo ngược thang độ xám. Điều này có nghĩa là màn hình có một cạnh nhìn mà ở đó màu sắc hình ảnh đột ngột thay đổi sau khi vượt quá góc nhìn được chỉ định. (xem hìnhHiệu ứng đảo ngược)
  3. ↑ "Bibliographic data: US3834794 (A) ― 1974-09-10". Espacenet.com. Bản gốc lưu trữ ngày 8 tháng 3 năm 2021. Truy cập ngày 9 tháng 10 năm 2013.
  4. ↑ Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 3.834.794: R. Soref, Thiết bị hiển thị và đo lường cảm biến điện trường tinh thể lỏng, nộp ngày 28 tháng 6 năm 1973.
  5. ↑ "Bibliographic data: US5576867 (A) ― 1996-11-19". Espacenet.com. Bản gốc lưu trữ ngày 8 tháng 3 năm 2021. Truy cập ngày 9 tháng 10 năm 2013.
  6. ↑ US 5576867 patent
  7. ↑ "2014 SID Honors and Awards". InformationDisplay.org. Bản gốc lưu trữ ngày 16 tháng 4 năm 2014. Truy cập ngày 4 tháng 7 năm 2014.
  8. ↑ "Espacenet – Bibliographic data". Worldwide.espacenet.com. ngày 28 tháng 1 năm 1997. Bản gốc lưu trữ ngày 8 tháng 3 năm 2021. Truy cập ngày 15 tháng 8 năm 2014.
  9. ↑ Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 5.598.285: K. Kondo, H. Terao, H. Abe, M. Ohta, K. Suzuki, T. Sasaki, G. Kawachi, J. Ohwada, Thiết bị hiển thị tinh thể lỏng, nộp ngày 18 tháng 9 năm 1992 và 20 tháng 1 năm 1993.
  10. ↑ "Optical Patterning" (PDF). Nature. ngày 22 tháng 8 năm 1996. Truy cập ngày 13 tháng 6 năm 2008.
  11. ↑ Thông số kỹ thuật iPhone 5c Lưu trữ ngày 31 tháng 10 năm 2013 tại Wayback Machine
  12. ↑ So sánh các mẫu iPad Lưu trữ ngày 24 tháng 10 năm 2012 tại Wayback Machine
  13. ↑ IPS-Pro (Công nghệ IPS đang tiến hóa) Lưu trữ ngày 29 tháng 3 năm 2010 tại Wayback Machine
  14. ↑ "Archived copy" (PDF). Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 15 tháng 11 năm 2012. Truy cập ngày 24 tháng 11 năm 2013.{{Chú thích web}}: Quản lý CS1: bản lưu trữ là tiêu đề (liên kết)
  15. ↑ tech2 News Staff (ngày 19 tháng 5 năm 2011). "LG Announces Super High Resolution AH-IPS Displays". Firstpost.com. Lưu trữ bản gốc ngày 11 tháng 12 năm 2015. Truy cập ngày 10 tháng 12 năm 2015.{{Chú thích web}}: Quản lý CS1: tên số: danh sách tác giả (liên kết)
  16. 1 2 Baker, Simon (ngày 30 tháng 4 năm 2011). "Panel Technologies: TN Film, MVA, PVA and IPS Explained". Tftcentral.co.uk. Lưu trữ bản gốc ngày 29 tháng 6 năm 2017. Truy cập ngày 13 tháng 1 năm 2012.
  17. ↑ Comparisons done by LG Display Lưu trữ ngày 13 tháng 1 năm 2013 tại Wayback Machine
  18. ↑ Visual comparison of IPS and TN done by Japan Display Inc. Lưu trữ ngày 28 tháng 3 năm 2014 tại Wayback Machine
  19. ↑ IPS "Stable Panel" Lưu trữ ngày 2 tháng 5 năm 2015 tại Wayback Machine
  20. ↑ "Panel Mount Monitors | 7 to 27 inches | Beetronics". beetronics.com. Truy cập ngày 21 tháng 10 năm 2023.
  21. ↑ Mark, Winston (ngày 30 tháng 6 năm 2021). "IPS or TN panel?". EsportSource.net. Truy cập ngày 7 tháng 2 năm 2022.
  22. ↑ Ivankov, Alex (ngày 1 tháng 9 năm 2016). "Advantages and disadvantages of IPS screen technology". Version Daily. Bản gốc lưu trữ ngày 26 tháng 9 năm 2017. Truy cập ngày 25 tháng 9 năm 2017.
  23. ↑ "Display and Graphics Guide". The University of Pennsylvania. ngày 3 tháng 5 năm 2017. Truy cập ngày 14 tháng 2 năm 2019.
  24. ↑ "Samsung Adopts IPS instead of AMOLED: Why?". Seoul Shinmun. ngày 9 tháng 11 năm 2012. Lưu trữ bản gốc ngày 21 tháng 12 năm 2012. Truy cập ngày 9 tháng 11 năm 2012.
  25. ↑ "Samsung PLS improves on IPS displays like iPad's, costs less". electronista.com. Lưu trữ bản gốc ngày 27 tháng 10 năm 2012. Truy cập ngày 30 tháng 10 năm 2012.

Liên kết ngoài Tấm nền IPS

Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Tấm_nền_IPS&oldid=74964259”