این روزها فناوری‌های خیلی پیچیده و گوناگونی در ساخت نمایشگرهای دیجیتال استفاده می‌شود. نام بعضی از این فناوری‌ها مانند LCD، LED و OLED را احتمالاً شنیده‌اید؛ ولی فناوری IPS کمتر شناخته شده و مانند یک راز باقی مانده است. فناوری IPS یا In Plane Switching نوعی پنل LCD است. علت اصلی محبوبیت این فناوری دقت رنگ و زاویه‌دید گسترده آن است. در ادامه به تعریف این فناوری، تاریخچه، نحوه عملکرد، مزایا و معایب، کاربردها و مقایسه آن با فناوری‌های مشابه می‌پردازیم. اگر به دنیای تکنولوژی علاقه دارید، تا انتها همراه ما باشید.
فناوری IPS در یک نگاه
فناوری In Plane Switching یا به اختصار IPS، نوعی پنل LCD است که با چرخش موازی کریستالهای مایع، تصویری با رنگ‌های طبیعی و زاویه‌دید بسیار گسترده ارائه می‌دهد. این فناوری از اواسط دهه ۹۰ میلادی برای رفع محدودیت‌های پنل‌های TN معرفی شد و سپس با نسخه‌های بهینه‌شده‌ای مثل AH IPS و PLS باریک‌تر و کم‌مصرف‌تر شد. مزایای اصلی IPS شامل: دقت رنگ بالا، زاویه دید گسترده و کاربرد گسترده در مانیتورهای اداری، گرافیکی و دستگاه‌های همراه است. در ادامه با جزئیات این فناوری بیشتر آشنا خواهید شد.
فناوری IPS دقیقاً چیست؟
IPS مخفف In Plane Switching است و نوعی از فناوری LCD محسوب می‌شود. در ساختار IPS، لایه‌ای از کریستال مایع بین دو صفحه شیشه‌ای قرار می‌گیرد و مولکول‌های این کریستال موازی با آن صفحات جهت‌گیری می‌کنند. با اعمال میدان الکتریکی، این مولکول‌های میانی می‌توانند نور را با رنگ و شدت دقیق‌تری عبور می‌دهند. هدف اصلی فناوری IPS ارائه زاویه‌دید وسیع‌تر و دقت رنگ بالاتر که برای رفع محدودیت پنل‌های ال‌سی‌دی قدیمی ایجاد شد.
یکی از عناصر اصلی این فناوری، الکترودها هستند که مسئولیت تغییر ساختار مولکول‌های کریستال مایع را به‌عهده دارند. این الکترودها در یک سطح و در امتداد موازی با لایه کریستال مایع قرار می‌گیرند. زمانی که ولتاژ اعمال می‌شود، مولکول‌ها به‌طور هماهنگ و یکسان می‌چرخند و مسیر عبور نور را تنظیم می‌کنند. این چرخش موازی باعث می‌شود نور از زوایای مختلف بدون تغییر رنگ عبور کند و نتیجه، تصویری یکپارچه، گسترده و دارای رنگ‌های طبیعی است.
پنل‌های IPS در برابر پنل‌های TN که کریستال مایع را به‌صورت عمودی می‌چرخانند، کیفیت رنگ و زاویه‌دید بهتر دارند. فناوری IPS در صنعت تولید محتوا، ویرایش تصویر و تماشای فیلم کاربرد دارد. البته هزینه تولید آن کمی بیشتر از ال‌سی‌دی‌های قدیمی است؛ ولی برای کاربران حرفه‌ای ارزش زیادی ایجاد می‌کند.
تاریخچه فناوری IPS
اولین پنل IPS در سال ۱۹۹۶ توسط گروهی در موسسه فراونهوفر (Fraunhofer) آلمان معرفی شد. این تیم که شامل گونتر بائر و همکارانش بود، تلاش کردند محدودیت‌های فناوری TN را برطرف کنند. نتیجه، خلق فناوری IPS با زاویه‌دید گسترده‌تر و دقت رنگ بیشتر نسبت به TN بود. معرفی اولیه IPS نقطه عطفی در صنعت نمایشگرها به شمار می‌رفت و این فناوری زمینه‌ساز توسعه پنل‌های مدرن شد.
در اواخر دهه ۲۰۰۰، کمپانی‌های سامسونگ و ال‌جی نسخه‌های بهینه‌سازی‌شده‌ای از IPS را عرضه کردند. سامسونگ فناوری PLS و LG با نام AH IPS پنل‌هایی با ضخامت کمتر و مصرف انرژی پایین‌تر عرضه کردند. این نوآوری‌ها باعث شدند IPS کم‌کم در تولید لپ‌تاپ و گوشی‌های همراه هم به کار گرفته شود. رفته‌رفته تولیدکنندگان رقابت بر سر بهبود زمان پاسخ‌دهی و روشنایی را آغاز کردند. نتیجه عرضه محصولات باریک‌تر و سبک‌تر با کیفیت تصویر بالاتر بود.
پس‌از آن، فناوری‌هایی مانند Super IPS و IPS Black معرفی شدند که زمان پاسخ‌دهی سریع‌تر و کنتراست بهتری داشتند. AU Optronics نیز با نام AHVA در سال ۲۰۱۲ نسخه‌ای مشابه IPS عرضه کرد که نرخ تازه‌سازی یا Refresh Rate بیشتری داشت. این تحولات به افزایش محبوبیت IPS در کاربردهای گیمینگ و حرفه‌ای انجامید و تا امروز نسل‌های متعددی از آن معرفی شده است.
البته یا پیشرفت تکنولوژی، این فناوری نیز جایگاه خود را از دست خواهد داد. کمااینکه امروزه بسیاری از کمپانی‌های بزرگ ترجیح می‌دهند مانیتور محصولات پرچمدار خود را با فناوری‌هایی مانند AMOLED تولید کنند. در بخش‌های بعدی به‌علت برتری این فناوری نسبت به IPS اشاره خواهیم کرد.
فناوری IPS چطور عمل می‌کند؟
همان‌طور که قبلاً هم مختصری درباره آن صحبت کردیم، در پنل IPS مولکول‌های کریستال مایع بین دو شیشه قرار گرفته‌اند و در حالت خاموش، به‌شکل موازی با صفحه هستند. هنگام اعمال ولتاژ، الکترودها میدان الکتریکی خاصی تولید می‌کنند که باعث چرخش مولکول‌های کریستال می‌شود. این جابه‌جایی جهت به‌طور پیوسته نور و رنگ را تنظیم می‌کند.
به‌زبان ساده‌تر، تصور کنید هرکدام از مولکول‌های کریستال کارگرانی هستند که وظیفه دارند نور را کنترل کنند. این کارگران از الکترودها دستور می‌گیرند و براساس این دستورات، جهت نور را طوری تغییر می‌دهند که شما تصویری واضح، شفاف و گسترده دریافت کنید.
در فناوری قدیمی TN مولکول‌ها به‌صورت عمودی چرخش می‌کردند و این مسئله باعث می‌شد که نور از زاویه کناری افت قابل‌توجهی پیدا کند. ولی در IPS این مشکل برطرف شده است. آزمایش‌ها نشان می‌دهند این فناوری تا زاویه‌دید 178 درجه را بدون انحراف رنگ پوشش می‌دهد. این قابلیت در دورهمی‌های تماشای فیلم یا نمایشگرهای چندنفره خیلی به کارتان می‌آید.
نور پس‌زمینه در پنل‌های IPS معمولاً از طریق LEDها تامین می‌شود که باعث روشنایی تصویر می‌شوند و درعین‌حال مصرف انرژی را هم کمی افزایش می‌دهند. تولیدکنندگان با بهینه‌سازی مواد کریستال مایع و بهبود طراحی LED تلاش می‌کنند مصرف برق نمایشگرهای IPS را کاهش دهند. از طرفی، ساختار الکترودها در صفحه مانیتورهای IPS فضای بیشتری را اشغال می‌کند و ممکن است روی کنتراست تاثیر منفی بگذارد.
مزایا و معایب فناوری IPS
مزیت اصلی این فناوری زاویه‌دید گسترده و دقت رنگ بالای آن است. این پنل‌ها قادر به بازتولید رنگ‌های واقعی و یکنواخت هستند و برای طراحان گرافیک و ادیتورها انتخاب منحصربه‌فردی به شمار می‌آیند. علاوه‌براین، IPS در نمایش رنگ‌های اشباع عملکرد بهتری نسبت فناوری‌های قدیمی‌تر دارد. همه این مزیت‌ها باعث می‌شود IPS همواره استانداری برای تولید مانیتورهای حرفه‌ای باشد.
البته هیچ فناوری خالی از عیب نیست! از معایب IPS می‌توان به زمان پاسخ‌دهی کندتر نسبت به TN اشاره کرد که در بازی‌های آنلاین ممکن است منجر به مات‌شدن تصویر شود. همچنین نسبت کنتراست IPS از پنل‌های VA کمتر است و رنگ سیاه عمیق VA را ندارد. مصرف انرژی فناوری IPS هم در مقایسه با فناوری‌های مشابه بیشتر است، البته که با بهینه‌سازی‌های اخیر، این مشکل تا حد قابل‌قبولی کاهش یافته است.
بااین‌حال، فناوری‌های جدیدی مانند IPS Black و QD IPS سعی در بهبود کنتراست و روشنایی این فناوری دارند و می‌خواهند آن را در گردونه رقابت نگه دارند؛ ولی آیا موفق بوده‌اند؟ در بخش مقایسه IPS با فناوری‌های مشابه به این سوال پاسخ خواهیم داد.
فناوری In Plane Switching در زندگی روزمره و دنیای حرفه‌ای
مهم‌ترین کاربرد فناوری IPS استفاده در ساخت مانیتورهای خانگی و اداری است. زاویه‌دید گسترده به گروه‌های سازمانی اجازه می‌دهد بدون افت کیفیت محتوای صفحه را ببینند. بسیاری از شرکت‌ها برای لپ‌تاپ‌های تجاری و پنل‌های آموزشی، این فناوری را استاندارد می‌کنند تا کاربران بتوانند از زوایای مختلف بدون تغییر رنگ به محتوا دسترسی داشته باشند. این موضوع باعث تجربه بهتر و کاهش خستگی چشم می‌شود.
در حوزه گرافیک و ویرایش تصویر، دقت رنگ بالای نمایشگرهای IPS باعث محبوبیت آن‌ها شده است. ادیتورها و طراحان حرفه‌ای از مانیتورهایی استفاده می‌کنند که طیف گسترده‌ای از رنگ‌های RGB را پوشش دهند. بنابراین مانیتورهای IPS به‌دلیل نمایش رنگ‌های دقیق و ثابت در زوایای مختلف، برای پروژه‌های چاپ حرفه‌ای و انواع تدوین ویدئو مناسب هستند. بسیاری از استودیوهای تولید محتوا روی این پنل‌ها سرمایه‌گذاری می‌کنند تا نتیجه کار با آنچه دیده می‌شود، همخوانی داشته باشد.
گوشی‌های هوشمند هم از نسخه‌های کم‌مصرف IPS بهره می‌برند. این نمایشگرها روشنایی بیشتری دارند و در محیط‌های روشن مانند فضاهای باز عملکرد بهتری دارند. هرچند مصرف انرژی آن‌ها بالاتر است، ولی برای فعالیت‌های حرفه‌ای و تماشای طولانی‌مدت محتوا مناسب‌تر هستند.
IPS در رقابت با فناوری‌های قدیمی و جدید
پنل‌های TN سریع‌ترین زمان پاسخ‌دهی، هزینه کمتر، و درعین‌حال دقت رنگ پایین و زاویه دید کمی دارند. برای بازی‌های رقابتی و کاربردهایی که سرعت بالاتر اهمیت دارد، فناوری TN گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه و مناسبی است. بااین‌حال، برای مصارف گرافیکی و مشاهده هم‌زمان تصویر توسط چند نفر، IPS برتری دارد. انتخاب بین این دو به اولویت کاربر در سرعت، کیفیت رنگ و البته بودجه او بستگی دارد.
پنل‌های VA به‌نسبت کنتراست بالاتر و رنگ سیاه عمیق‌تری دارند. این ویژگی باعث می‌شود نمایش فیلم و بازی در محیط تاریک با کیفیت بالاتری همراه باشد. البته VA هم زاویه‌دید و دقت رنگ IPS را ندارد و ممکن است در زوایای کناری رنگ‌ها تغییر کنند. برای تماشای فیلم و سرگرمی در اتاق تاریک، VA گزینه جذابی است اما برای کارهای گروهی IPS ارجحیت دارد.
فناوری‌های نوظهوری مانند OLED و میکروLED نیز وارد بازار شده‌اند که هرکدام نقاط قوت خاص خود را دارند. OLED دارای کنتراست بسیار بالا و رنگ‌های عمیق است؛ ولی ممکن است با سوختن پیکسل مواجه شود. میکرو LED هم روشنایی بسیار بالا و دوام بیشتری دارد؛ اما هزینه تولید آن بالا است. فناوری IPS به دلیل تعادل بین دقت رنگ، زاویه‌دید و قیمت، همچنان محبوبیت خود را حفظ کرده است.
آینده فناوری IPS چگونه خواهد بود؟
در سال‌های اخیر با عرضه پنل‌های IPS Black توسط کمپانی‌های بزرگ تکنولوژی، عمق رنگ سیاه و نسبت کنتراست این فناوری افزایش یافته است. این فناوری در نمایشگرهای حرفه‌ای و صنعتی محبوبیت پیدا کرده است و انتظار می‌رود نسخه‌های بعدی روشنایی بهینه‌تری ارائه کنند. با توجه به تقاضای بازار برای کیفیت تصویر بالاتر، IPS Black یک گام مهم در تکامل IPS محسوب می‌شود.
از طرفی، توسعه فناوری‌های کوانتوم دات مانند QD IPS افق جدیدی پیش روی IPS گشوده است. کوانتوم دات‌ها با بهبود حجم رنگ و شدت روشنایی، کیفیت نمایش را فراتر از پنل‌های معمولی می‌برند. باوجوداین انتظار می‌رود که نقش فناوری IPS با ظهور فناوری‌هایی مانند AMOLED در آینده کمرنگ‌تر شود.
تحقیقات همچنان در زمینه کاهش ضخامت پنل و افزایش نرخ نوسازی ادامه دارد تا IPS بتواند در کاربردهای واقعیت مجازی و گیمینگ حرفه‌ای حضور پررنگ‌تری داشته باشد. همچنین بهینه‌سازی مصرف انرژی و بهبود دوام پنل‌ها از اولویت‌های بعدی صنعت نمایشگرهای IPS است.
سخن پایانی
فناوری IPS با ارائه زاویه‌دید گسترده، دقت رنگ بالا و قابلیت‌های متنوع، به استانداردی در صنعت نمایشگرها تبدیل شده است. اگرچه در زمان پاسخ‌دهی، نسبت کنتراست و مصرف انرژی نسبت به برخی فناوری‌ها در رتبه پایین‌تری قرار می‌گیرد؛ ولی به‌روزرسانی‌های این فناوری نشان می‌دهد که آی‌پی‌اس فعلاً قصد خروج از رقابت را ندارد.
منابع:
نظرات کاربران