공부와 생각들/디스플레이 공부

3-25) LCD, 작동 모드, IPS 모드

BK(우정) 2019. 8. 16. 21:55

 

IPS 모드

 

평면 내 스위칭(In Plane Switching, IPS) 모드의 경우, 상판과 하판 공히 액정들이 기판에 평행하도록 수평, 동일 방향으로 배열되며, 다만, 방향자가 전극과 일정 각도를 가집니다. 그리고 두 장의 편광판들은 TN 모드의 경우와 같이 두 기판에 광축이 서로 교차되도록 부착되는데, 따라서 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서는 흑색 바탕 모드를 가지게 되죠. 액정 구동용 전극들은 하판에만 설치되며, 따라서 전압이 인가되면 기판과 평행한 방향으로 전기장이 형성되고 액정 분자들 또한 평면에 나란하게 회전을 합니다. 이때 액정의 거동은 유전율 이방성의 양과 음의 값에 따라 서로 다른 성향을 보이며, 따라서 사용 가능한 액정의 종류가 일부 제한적이기도 하죠.

 

IPS 모드

 

IPS 모드

 

IPS 모드의 가장 큰 특징이자 장점은 액정들이 수평으로 회전을 하면서 대칭을 유지하므로 수직으로 거동하는 다른 모드들에 비하여 액정의 굴절률 변화가 적어 시야각 특성이 우수하다는 점입니다. 다만, 일부 상황에서는 시야각 문제가 드러나기도 하는데, 예를 들어 러빙 방향과 일치하는 쪽에서는 굴절률 차이가 존재하여 시야각이 저하되기도 하죠. 직선 형태의 전극을 갈매기 혹은 V자형(chevron)으로 변형할 경우, 2개의 영역(domain)으로 분할이 가능하고 두 영역에 배열된 액정이 서로 보상을 하면서 시야각을 개선할 수 있습니다.

 

IPS 모드, 'V'자 형

 

IPS 모드는 낮은 광 투과율과 느린 응답 속도가 단점으로, 광 투과율 측면에서는 V자형 전극 구조의 S-IPS(Super IPS), 수평 전극 구조의 H-IPS(Horizontal IPS), 그리고 듀얼 전극 구조의 AH-IPS(Advanced High performance, Advanced Horizontal IPS) 등으로 전극 구조의 디자인을 개선하면서 발전이 이루어져 왔습니다. 다만 응답 속도에 있어서는 액정의 물성과 배향을 최적화하고, 전극 각도를 조절하고, 구동을 통하여 보상을 하는 등으로 개선이 진행되고는 있지만 다른 모드들에 비해서는 여전히 열세로 남아있습니다. IPS 모드는 또한 전극들간의 거리가 비교적 길어서 높은 구동 전압을 필요로 하며, 수평 전기장만을 활용, 액정 역시 수평 방향으로만 회전하고, 전극 위의 액정은 거동을 하지 않으므로 광 투과율이 또한 낮습니다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 모서리 전계 스위칭(Fringe-Field Switching, FFS) 모드가 개발되었는데, 여기에서는 전극간의 거리를 전극의 폭보다 줄이거나 혹은 공통 전극을 추가로 형성하여 전극간 간격을 제로로 하였습니다. 모서리 전계를 사용함으로써 전극 위의 액정도 회전을 할 수 있도록 하였는데, 이는 AH-IPS와 매우 유사한 방식으로 볼 수 있습니다.

 

IPS 모드의 발전

 

 

# 참고로 하고 있는 여러 자료들의 제공에 감사를 표하며, 계속 업그레이드 됩니다.

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# 더! 생각해보기

a. IPS 기술은 다양하게 점진적으로 발전하여 왔다.  발전 경로와 각각의 세부 기술들에 관하여 알아보자

b. 앞으로의 방향, 즉, 터치 기술의 발전, 투명 디스플레이, 유연 디스플레이 등과의 궁합은 어떨까

 

 

3-25. LCD, 작동 모드, IPS 모드-복사.pdf
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