TN vs. IPS: 2 tecnologie comuni per l'angolo di visione dell'LCD TFT

TN rispetto a IPS, IPS LCD offre un angolo di visione più ampio mentre TN LCD è un'opzione più conveniente.

Nella storia della rivoluzione dei display, per sostituire i tradizionali display CRT e diventare una tecnologia di visualizzazione tradizionale, i display a cristalli liquidi a film sottile (LCD TFT) hanno superato un grave svantaggio nell'angolo di visione:

Quando guardi un LCD da una certa angolazione, noterai un'improvvisa perdita (oscuramento) e scolorimento della luminosità del display. I vecchi display a schermo piatto in genere hanno solo un angolo di visione di 90⁰, ovvero 45⁰ su ciascun lato sinistro/destro.

Poiché il principio dell'LCD è controllare l'orientamento spaziale delle molecole di cristalli liquidi attraverso un campo elettrico e modificare la direzione di vibrazione della luce incidente dalla sorgente di retroilluminazione, vale a dire che la maggior parte della luce emessa dallo schermo è luce polarizzata.

Se guardiamo uno schermo completamente bianco da un angolo molto obliquo, potremmo vedere neri o distorsione del colore, che limitano l'angolo di visione del display LCD (l'angolo di visione massimo è definito con un rapporto di contrasto di almeno 10:1, solitamente nelle quattro direzioni su/giù/sinistra/destra).

Esistono 2 tecnologie comuni per l'angolo di visualizzazione di TFT LCD, TN vs. IPS, e confronteremo le loro differenze.

I. TN (nematico contorto)

Il più comunemente usato è il display a cristalli liquidi TFT nematico ritorto (TN TFT LCD). Il suo principio di funzionamento è: ci sono polarizzatori sugli strati superiore e inferiore del pannello, le direzioni di trasmissione dei due polarizzatori sono perpendicolari tra loro. Le molecole di cristalli liquidi sono disposte spazialmente in una torsione di 90° dallo strato superiore a quello inferiore.

Quando la tensione di alimentazione non viene applicata, il cristallo liquido si trova in uno stato naturale e la luce emessa dallo strato inferiore verrà ruotata di 90° dopo essere passata attraverso l'interstrato di cristalli liquidi, in modo che possa passare agevolmente attraverso lo strato superiore.

Quando la tensione di alimentazione viene applicata tra i due strati, verrà generato un campo elettrico. In questo momento, il cristallo liquido sarà deviato e disposto verticalmente, la luce non sarà attorcigliata. In tal modo la luce non può passare attraverso lo strato inferiore.

In questo modo si realizza il controllo dei pixel illuminati dalla retroilluminazione.

(1) TN+Film: per migliorare l'angolo di visione

Trattandosi di luce polarizzata, il campo visibile è limitato, generalmente intorno ai 90°. Per compensare lo svantaggio, l'industria ha introdotto una tecnologia TN+Film aggiungendo uno strato di pellicola di compensazione dell'ampio angolo di visione sulla superficie del pannello per aumentare l'angolo di visione. Da un punto di vista tecnico, questo è un metodo facile da implementare nelle tecnologie ad ampio angolo di visione.

I produttori di LCD utilizzano un cristallo liquido TFT Twisted Nematic standard più maturo. Una speciale pellicola (turning film) applicata sulla superficie superiore del pannello può aumentare l'angolo di visione orizzontale da 90° a 140°gradi, che è il metodo più semplice e ad alta resa.

Tuttavia, i due principali problemi di basso contrasto e tempi di risposta lenti non possono ancora essere migliorati.

Il modo più semplice per identificare il display TN è grazie al principio della luminescenza. La caratteristica di spostamento del colore dei problemi di inversione del bianco e nero può essere trovata in un ampio intervallo di angoli di visione nella direzione verticale. Poiché la disposizione attorcigliata del cristallo liquido viene facilmente interrotta, quando lo schermo viene premuto da una forza esterna, si verificheranno evidenti cambiamenti del modello dell'acqua di luminosità attorno al punto di compressione.

II. IPS (In-Plane Switching o Super-TFT)

IPS (In-Plane Switching) è stato originariamente sviluppato da Hitachi, ma ora è una tecnologia matura applicata in molti dei TFT-LCD.

Lo stesso della tecnologia IPS e TN+Film è attraverso la torsione del cristallo liquido che la direzione di polarizzazione della luce cambia, influenzando così la trasmissione della luce.

La differenza è che gli elettrodi dell'IPS si trovano sullo stesso lato del pannello, gli elettrodi positivo e negativo sono sfalsati e la rotazione delle molecole di cristalli liquidi avviene in direzione orizzontale. Dopo che il cristallo liquido è attorcigliato, la direzione di allineamento è ancora parallela al substrato di vetro.

Grazie alla disposizione orizzontale delle molecole di cristalli liquidi, l'utilizzo della tecnologia IPS o Super TFT può espandere l'angolo di visione a oltre 170°, proprio come l'angolo di visione dei monitor CRT.

Confrontando con TN, IPS chiama anche la tecnologia dello schermo rigido data la sua disposizione molecolare a spostamento orizzontale che fornisce una struttura a cristalli liquidi più robusta e stabile.

(1) Vantaggi dell'IPS

● Ampio angolo di visione

L'angolo di visione del pannello IPS può raggiungere i 178 gradi. Come accennato in precedenza, l'angolo di visualizzazione massimo è definito con un rapporto di contrasto di almeno 10:1, solitamente nelle quattro direzioni su/giù/sinistra/destra. I test mostrano che la distorsione del colore ottenuta ad occhio nudo da ogni angolazione verso lo schermo IPS è quasi insignificante.

● Risposta rapida

La tecnologia IPS cambia la disposizione delle molecole di cristalli liquidi nella conversione orizzontale. Di conseguenza, la velocità di risposta dello schermo a cristalli liquidi è più veloce e più stabile. Quando si gestiscono immagini in movimento, può accelerare la velocità di deflessione delle molecole LC. L'elevata velocità di risposta dello schermo IPS rende il movimento del contenuto più fine e chiaro e risolve i problemi di sbavature dell'immagine e effetti di scuotimento. Quando le persone si godono i film in movimento veloce di lunga durata, le prestazioni di visualizzazione dello schermo IPS sono chiare e fluide, il che riduce drasticamente il dolore e la stanchezza degli occhi ed è pienamente in linea con le esigenze di salute.

● Veri colori

Lo schermo IPS può fornire un'eccellente inversione del colore e conversione della luminosità, che mostra le immagini con colori vividi e naturali.

● Toccare senza filigrane

La tecnologia dello schermo rigido di IPS elimina il problema di filigrane, ombre e flash quando viene premuto, quindi è più applicabile per i dispositivi con display touchscreen.

● Rispettoso dell'ambiente e risparmio energetico

La tecnologia IPS rappresenta una svolta nel risparmio energetico. La tecnologia dell'allineamento orizzontale ha ridotto lo spessore dello strato LC e modificato la trasmissione della luce dello schermo a cristalli liquidi. Inoltre, IPS adotta la tecnologia di azionamento bipolare, che aumenta il rapporto di apertura dei pixel del 25%. Data la trasmittanza, per ottenere la stessa luminosità nell'applicazione, l'IPS può risparmiare più energia. D'altra parte, anche per un prodotto di consumo duraturo, come la TV, la durata di un LCD IPS può essere in teoria superiore a 70.000 ore.

● Vantaggio dimensionale

In termini di dimensioni dello schermo LCD, l'IPS presenta anche evidenti vantaggi rispetto al vecchio schermo LCD. Ad esempio, i tradizionali pannelli da 42 pollici e 40 pollici sul mercato, la TV LCD da 42 pollici con tecnologia hard screen ha un'area di 67,58 pollici quadrati in più rispetto allo schermo LCD da 40 pollici del vecchio schermo LCD. Questa non è solo una differenza letterale di 2 pollici, ma un intero laptop. Sullo schermo da 42 pollici, lo schermo della TV digitale può essere completamente visualizzato, in modo che i consumatori possano godersi il gioco con uno schermo più grande. Lo schermo da 40 pollici è leggermente inferiore poiché le piccole parti sugli angoli non possono essere visualizzate e l'immagine non può essere ripristinata completamente.

(2) Svantaggi dell'IPS

Questa tecnica presenta anche degli svantaggi, perché gli elettrodi possono essere posizionati solo su un lato delle due lastre di vetro, e gli elettrodi devono essere disposti a pettine sulla superficie di un certo strato. Ciò ridurrà il contrasto, quindi è necessario aumentare la retroilluminazione.

A causa dell'influenza del livello della tecnologia di elaborazione, anche il rapporto di apertura dell'elettrodo è limitato.

Inoltre, sotto l'effetto dell'ampio angolo di visione, c'è una piccola quantità di deflessione del colore nei quattro angoli del display e un problema di perdita di luce.

III. Confronto di due tecniche principali: TN vs. IPS

TN+Film non migliora molto il tempo di risposta. Questa tecnologia è relativamente semplice e ha un alto rendimento. Può solo migliorare l'angolo di visione a un livello accettabile per l'occhio umano, quindi i display che utilizzano questa tecnologia diminuiranno gradualmente.

L'IPS è stato adottato da diversi produttori, tra cui Hitachi e NEC, che supportano questa tecnologia. Il successo di questa tecnologia è che offre un angolo di visione di 170° e una velocità di risposta accettabile.

Oltre alle suddette tecnologie ad ampio raggio, la tecnologia ASV esclusiva SHARP, una tecnologia MVA di deformazione "PVA" della Corea del Sud SAMSUNG e la tecnologia di deformazione IPS "FFS" di proprietà della Corea del Sud HYDIS.

Con l'emergere e l'introduzione di varie tecnologie ottimizzate, l'effetto di visualizzazione dell'LCD continuerà a essere superato per soddisfare i vari requisiti applicativi.

Tailor Pixels è un produttore e fornitore professionale di TFT-LCD, che fornisce prodotti e soluzioni LCD IPS TFT standard e personalizzati per diversi terminali.