A perceção de um bom produto deriva muitas vezes diretamente da aparência do painel frontal ou da interface gráfica do utilizador: é visualmente atraente? É funcional? É fácil de utilizar? Para sistemas e equipamentos eletrónicos que requerem uma interface gráfica do utilizador, os módulos de ecrã TFT LCD tornaram-se uma opção amplamente utilizada.
Para o engenheiro de projeto, as especificações técnicas são muito importantes, mas os painéis de exposição são sempre escolhidos pelo seu apelo visual. As características estéticas da imagem no ecrã e a experiência do utilizador resultante devem ser tidas em consideração seriamente.
A tecnologia de ecrã TFT IPS (In-Plane-Switching) apresenta as duas principais limitações de um ecrã TFT TN (Twisted Nematic) padrão: ângulos de visão limitados e reprodução de cores deficiente.
Legibilidade do ecrã:
A capacidade de uma imagem no ecrã ser facilmente visualizada é conhecida como legibilidade do ecrã. Este é influenciado por diversos fatores que afetam o desempenho ótico do ecrã. O desempenho ótico de um ecrã é medido pelo seu brilho e contraste.
O brilho é definido pela quantidade de luz irradiada emitida pelo ecrã. O brilho é medido em candelas por metro quadrado (cd/m²) ou nits (em que 1 cd/m² = 1 nit).
O contraste é definido como a relação entre a luminância da cor mais brilhante (branco) e a da cor mais escura (preto) que o ecrã é capaz de reproduzir. Geralmente, quanto maior for a taxa de contraste, mais fácil é visualizar a imagem no ecrã.
TN (Twisted Nematic)
é o mais utilizado na tecnologia de displays TFT. Num display TFT TN, as moléculas de cristal líquido estão alinhadas com os substratos de vidro superior e inferior. As moléculas de cristal líquido alinham-se paralelamente à direção de fricção da camada de alinhamento. A direção de fricção das camadas de alinhamento dos dois substratos é perpendicular entre si, criando uma torção (emaranhamento) de 90 graus no cristal líquido.
Quando é aplicada uma voltagem à célula de cristal líquido, as moléculas de cristal líquido desenrolam-se e alinham-se ao longo do campo elétrico vertical. Uma limitação fundamental da tecnologia TN é que o alinhamento das moléculas de cristal líquido se altera consoante a distância entre estas e o elétrodo ótico. Isto pode afetar a transmissão de luz através da célula, resultando na redução do contraste, do brilho e da definição de cores em ângulos de visão mais amplos.
Alinhamento Vertical (VA)
O alinhamento vertical foi originalmente desenvolvido para resolver as limitações da tecnologia de modo TN. Nos ecrãs VA, o material de cristal líquido é naturalmente vertical. Sem tensão aplicada, as moléculas de cristais líquidos permanecem perpendiculares ao substrato. Quando é aplicada tensão, as células de cristais líquidos deslocam-se para uma posição horizontal, paralela ao substrato, permitindo a passagem da luz.
A tecnologia VA conseguiu amplos ângulos de visão e alto contraste, mas com redução do brilho e reprodução de cores normal. Os painéis VA atuais oferecem amplos ângulos de visão — perdendo apenas para a tecnologia IPS —, bons níveis de preto e boa reprodução de cores. Quando os painéis VA são visualizados de um ângulo, ocorre alguma alteração de cor, mas muito menor do que nos painéis TN.
Os painéis com Alinhamento Vertical Multidomínio (MVA) e Alinhamento Vertical de Superpadrão (SPVA) superaram algumas das limitações da tecnologia VA. Ambas as tecnologias oferecem um contraste melhorado, especialmente em ângulos de visão mais amplos.
In-Plane Switching
), desenvolvida e introduzida pela Hitachi Displays Ltd em 1996, foi a primeira tecnologia LCD a oferecer uma qualidade de imagem excepcional, especialmente quando visualizada a partir de qualquer ângulo. A tecnologia IPS oferece saturação de cor, estabilidade de cor, contraste e níveis de preto excecionais, com um ângulo de visão de 176° tanto na vertical como na horizontal.
Num display IPS TFT, os cristais líquidos são alinhados horizontalmente ao substrato de vidro. Ambos os elétrodos estão alinhados horizontalmente no substrato inferior. Quando é aplicada uma tensão entre os elétrodos, os cristais líquidos rodam horizontalmente e permanecem paralelos aos elétrodos e ao substrato de vidro do visor. As moléculas de cristal líquido podem mover-se livremente no alinhamento necessário. Esta abordagem mantém os cristais líquidos paralelos à frente do painel, proporcionando um ângulo de visão amplo e simétrico.
Breve história da tecnologia IPS:
O núcleo da tecnologia IPS evoluiu para Super-IPS (S-IPS), Advanced Super-IPS (AS-IPS) e, mais recentemente, IPS-Pro em 2008. O Super-IPS foi introduzido em 1998 para combater a distorção de cor que ainda era evidente em ângulos de visão amplos nos ecrãs IPS originais. Mais recentemente, com o IPS-Pro, um avanço significativo foi o refinamento do padrão e da estrutura dos elétrodos óticos, e a mudança de elétrodos opacos para transparentes.
As aplicações médicas, de transmissão e de monitorização profissional exigem um desempenho ótico excecional de um monitor. A mais recente evolução do IPS-Pro apresenta módulos de ecrã que oferecem imagens com cores altamente estáveis, excelente saturação de cor e elevadas taxas de contraste em qualquer ângulo de visão. Níveis de preto mais profundos, combinados com uma transmissão melhorada, proporcionam rácios de contraste até 1200:1. Estas características também permitem um alto brilho sem aumentar o consumo de energia da unidade de retroiluminação.
O melhoramento contínuo da tecnologia IPS LCD da Hitachi oferece agora um desempenho de imagem significativamente superior e mais estável em todos os ângulos de visão do que qualquer outra tecnologia TFT.
Porquê usar IPS?
Os LCD IPS são amplamente utilizados por grandes empresas multinacionais no fabrico de produtos de consumo de alto desempenho, como smartphones, tablets, monitores e televisores. As empresas mais pequenas em nichos de mercado industrial podem agora também beneficiar da tecnologia IPS como padrão, dado que os ecrãs TFT convencionais se tornaram mais acessíveis.
A procura por ecrãs com amplo ângulo de visão e amplo campo de visão aumentou. Muitas aplicações exigem agora um desempenho ótico altamente consistente e uma reprodução de imagem precisa. As características de contraste e cor devem ser mantidas numa vasta gama de ângulos e posições de visão.
Quando vista de um ângulo agudo, um ecrã TFT convencional apresenta perda de brilho e as cores da imagem podem parecer invertidas. Em certas aplicações, esta limitação de desempenho não é crítica, como por exemplo num portátil onde o utilizador normalmente se posiciona perpendicularmente ao ecrã TFT. No entanto, nos sistemas de imagem médica e nos sistemas de transmissão, a imagem vista por uma pessoa pode ser percebida de forma diferente da imagem vista por uma segunda pessoa numa posição de visualização diferente.
A tecnologia IPS TFT supera as limitações da tecnologia de ecrã TN TFT convencional e oferece as seguintes vantagens: amplos ângulos de visão, reprodução de cores precisa, praticamente nenhuma distorção de cor e níveis de preto mais profundos.
O diagrama da Figura 2 ilustra os ângulos de visão melhorados do IPS-Pro em comparação com outras tecnologias de ângulo de visão amplo. Em particular, é importante considerar os ângulos de visão alcançáveis com 50% de contraste. Isto é conhecido como Ângulo de Meio Contraste (HCA, na sigla em inglês), que é uma medida mais realista do desempenho em grande angular. A taxa de contraste máxima é obtida ao visualizar o ecrã perpendicularmente.
O Futuro da Tecnologia IPS:
A tecnologia TFT, nas suas diversas formas, existe há mais de 30 anos. Continua a ser uma tecnologia altamente eficaz, eficiente e com uma boa relação custo-benefício. O desenvolvimento dos LCD segue a um ritmo acelerado, com melhorias contínuas para melhorar todos os aspetos do seu desempenho.
A tecnologia OLED tem sido amplamente comercializada e promovida como a próxima alternativa sustentável e de longo prazo à tecnologia LCD. No entanto, ainda é vista como uma tecnologia imatura, com desafios técnicos persistentes, como a obtenção de uma vida útil longa e consistente do produto. Até à data, o uso de OLED tem-se limitado a aplicações de consumo em massa, como câmaras digitais e smartphones.
A tecnologia TFT IPS apresenta vantagens notáveis em relação à tecnologia TFT TN tradicional e a outras tecnologias TFT concorrentes, tornando-se a mais comum numa vasta gama de aplicações que exigem uma reprodução de imagem consistente e precisa, como equipamentos médicos, navegação marítima, sinalização digital e controlo de processos industriais.
É muito provável que os ecrãs IPS TFT continuem a oferecer uma tecnologia de ecrã altamente viável, mantendo a liderança de mercado em termos de desempenho ótico. Portanto, para garantir a melhor experiência do utilizador, deve ser considerado um display IPS TFT.
Autor: Mark Stephenson, Diretor de Marketing de Produto do Grupo de Produtos de Exposição da Hitachi
