Matriz IPS: ¿cómo funciona y cuáles son sus características? Compendio de conocimientos

La matriz IPS (abreviatura de In-Plane Switching) es uno de los tipos de matriz más populares utilizados en monitores, televisores y dispositivos móviles. Se caracteriza por amplios ángulos de visión, reproducción fiel del color y ausencia del efecto de inversión de la escala de grises que presentan las matrices TN más baratas. Averigüemos, pues, en qué consiste el fenómeno de las matrices IPS y por qué son tan utilizadas por los fabricantes de electrónica de consumo.

Historia de la tecnología IPS

Las matrices IPS se desarrollaron en la década de 1990. Fue desarrollado en los años setenta por la empresa japonesa Hitachi. Fue una respuesta a las deficiencias de las entonces populares matrices TN (Twisted Nematic) y VA (Vertical Alignment), que tenían ángulos de visión estrechos. Esto significaba que la imagen perdía color y contraste al mirar la pantalla ligeramente de lado.

Otro problema de las matrices TN era la inversión de la escala de grises, un fenómeno en el que los colores de la imagen se invierten cuando se mira desde un ángulo determinado. El resultado eran colores distorsionados e irreales. Para cambiar esta situación, los ingenieros de Hitachi desarrollaron la tecnología IPS, revolucionaria para la época.

La innovadora solución de Hitachi consistió en utilizar una forma diferente de apilar los cristales líquidos respecto al plano de la matriz. Esto ha eliminado los inconvenientes de las matrices TN y ha creado una pantalla con un rendimiento sin precedentes. Desde su lanzamiento en la segunda mitad de la década de 1990, las matrices IPS han ido desplazando gradualmente a los antiguos diseños TN y STN, convirtiéndose ahora en una de las tecnologías de pantalla más populares del mundo.

Matriz IPS: ¿qué es exactamente? Diseño y principio de funcionamiento

La matriz IPS es un tipo de panel PANEL LCD que ofrece una excelente reproducción del color y amplios ángulos de visión. ¿En qué se diferencia de otras tecnologías? La tecnología IPS alinea las moléculas de cristal líquido paralelamente al cristal, mientras que otras tecnologías como TN y VA las alinean verticalmente. Esta diferencia fundamental ha dado lugar a mejoras significativas en la calidad de la imagen.

Explicadas con más precisión, las pantallas de cristal líquido utilizan unas sustancias especiales llamadas cristales líquidos, que cambian su estructura bajo la influencia de un campo eléctrico aplicado. Los ingenieros de Hitachi utilizaron una solución innovadora, apilando los cristales líquidos en paralelo a la matriz. Gracias a esta disposición, los cristales pueden conmutarse muy rápidamente mediante campos eléctricos. Esto permite un control preciso de su posicionamiento y, por tanto, controla la cantidad de luz transmitida por cada píxel del sensor. Como resultado, las matrices IPS pueden mostrar imágenes con ángulos de visión mucho más amplios (hasta 178-180 grados) y una mejor reproducción del color en comparación con TN. Además, no existe el problema de la inversión de la escala de grises, que ha sido la perdición de los paneles TN baratos.

Cabe mencionar que, además de la innovadora disposición del cristal líquido, las modernas matrices IPS también presentan mejoras en el diseño de los propios píxeles. Cada píxel se divide en subpíxeles más pequeños, lo que mejora la reproducción del color y los ángulos de visión. Muchas matrices IPS modernas también tienen un revestimiento antirreflejos para reducir los molestos reflejos.

Tipos de matriz IPS

Dependiendo de las necesidades y aplicaciones específicas, hay muchos tipos diferentes de matrices IPS. Cada tipo ofrece distintos niveles de rendimiento y calidad de imagen, lo que permite adaptar la pantalla a las necesidades específicas del usuario. He aquí algunos ejemplos:

• H-IPS (Horizontal IPS): una variante de IPS con mayor brillo y contraste, dedicada a aplicaciones que requieren imágenes muy claras y dinámicas.
• S-IPS (Super-IPS): una variante de las matrices IPS optimizada para obtener el menor tiempo de respuesta posible, útil para juegos y películas de acción.
• AH-IPS (Advanced High Performance IPS): una evolución de la tecnología IPS original que proporciona una precisión cromática aún mayor gracias al uso de una nueva matriz de subpíxeles.
• Matriz IPS-Pro (IPS Alpha) con mayor contraste y gama cromática.

La matriz S-IPS, por ejemplo, es una versión mejorada de la matriz IPS que ofrece una mejor reproducción del color y un mayor contraste. La matriz AH-IPS, por su parte, está diseñada para ofrecer una calidad de imagen y un rendimiento aún mejores, por lo que resulta ideal para aplicaciones gráficas profesionales.

Como puede ver, las matrices IPS han experimentado una serie de mejoras y modificaciones que han mejorado su rendimiento con respecto a la tecnología original de los años noventa. Esto ha permitido que los paneles IPS amplíen sus aplicaciones al mercado de monitores y televisores, así como a tabletas y smartphones.

Ventajas y aplicaciones de las matrices IPS

Las matrices IPS tienen una serie de ventajas que las convierten en una opción popular para muchos dispositivos:

• Amplios ángulos de visión: alcanzan hasta 178-180 grados, muy superiores a las matrices TN. Permiten ver la imagen con claridad incluso desde un lado o desde un ángulo considerable.
• Reproducción fiel del color: las matrices IPS reproducen perfectamente los colores y tonos gracias a una avanzada estructura de píxeles. Los colores no cambian cuando se mira desde un ángulo.
• Negros profundos: los negros de las matrices IPS son intensos y profundos, lo que proporciona imágenes dinámicas y de alto contraste.
• Sin efecto de inversión de la escala de grises, un problema conocido de las matrices TN baratas, que provoca cambios de color poco realistas cuando se mira desde un ángulo.
• Tiempo de respuesta corto: hasta 4-5 ms en las variantes IPS modernas, suficiente para juegos y películas de acción.
• Resistencia a la presión: menos distorsión de la imagen con el tacto en comparación con TN.

Gracias a estas propiedades, las matrices IPS ofrecen un buen rendimiento en pantallas industriales, monitores de ordenador y televisores, así como en tabletas o smartphones. Ofrecen una gran calidad de imagen independientemente del ángulo de visión, minimizan la distorsión con el funcionamiento táctil y presentan imágenes, vídeos y texto con colores vivos y precisos. Esto hace que las matrices IPS sean ideales para aplicaciones que requieren una gran precisión del color, como las aplicaciones médicas, los dispositivos HMI de precisión intensiva, así como el diseño gráfico profesional, la fotografía y el vídeo. Además, gracias a sus amplios ángulos de visión, las pantallas IPS son una opción ideal para entornos de pantalla compartida. En aplicaciones empresariales como salas de reuniones, espacios de oficinas o centros educativos.

Las desventajas de los paneles IPS frente a las matrices TN de bajo coste son a veces un coste de producción ligeramente superior, el consumo de energía y un tiempo de respuesta más largo. Sin embargo, estas diferencias disminuyen con cada generación, y las ventajas del IPS prevalecen para la mayoría de las aplicaciones.

Diferencias entre la matriz IPS y otros tipos

Para comprender mejor las ventajas exclusivas de la tecnología IPS, veamos las diferencias con los tipos de matriz más populares de la competencia.

Matriz TN vs IPS

La comparación entre matrices TN e IPS muestra que estos dos tipos de matrices tienen sus propias características y aplicaciones. Las matrices TN, que son el tipo más antiguo de matriz LCD, ofrecen tiempos de respuesta muy rápidos, por lo que son ideales para los jugadores que requieren una respuesta instantánea de su pantalla. Sin embargo, tienen ángulos de visión muy estrechos y el problema de la inversión de la escala de grises.

Las matrices IPS han eliminado estos inconvenientes al disponer los cristales líquidos de forma diferente y controlar con precisión cada subpíxel. Esto permitió lograr ángulos de visión de hasta 178-180 grados sin distorsión del color. Además, las matrices IPS proporcionan colores mucho más fieles y naturales que las TN.

Las desventajas del IPS son un coste de producción ligeramente superior y un tiempo de respuesta más largo. Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones, especialmente las multimedia, las ventajas de una excelente calidad de imagen superan con creces este aspecto. Por ello, las matrices IPS han desplazado casi por completo a la tecnología TN de los televisores, monitores y dispositivos móviles modernos.

Matriz VA o IPS

La tecnología VA (y su desarrollo MVA) es otro diseño matricial después de TN, que ofrece amplios ángulos de visión y alto contraste. Sin embargo, las matrices VA estándar sufren de tiempos de respuesta lentos y una reproducción del color más pobre que las IPS.

Matriz MVA o IPS

Las matrices MVA (alineación vertical multidominio) mejoran mínimamente estos inconvenientes utilizando dominios adicionales dentro de los píxeles. No obstante, los paneles IPS siguen destacando en términos de fidelidad y estabilidad del color, así como de suavidad de la imagen. De ahí que las matrices VA y MVA sean ahora menos comunes que las IPS.

Matriz TFT o IPS

El término matriz TFT es muy general y se refiere a todas las pantallas de cristal líquido con una matriz activa, es decir, con electrónica que controla cada píxel individualmente. Esto incluye matrices TN y VA, así como IPS.

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Así pues, puede decirse que la matriz IPS es un tipo específico de matriz TFT, que además utiliza un método innovador de conmutación de cristales líquidos para lograr una mejor calidad de imagen. Por lo tanto, los términos matriz TFT y matriz IPS no son sinónimos y no deben utilizarse indistintamente.

Resumen de las diferencias entre las tecnologías de troqueles

Las matrices IPS son actualmente una de las tecnologías de visualización de imágenes más avanzadas y utilizadas. Una solución revolucionaria de los ingenieros de Hitachi hace más de 20 años creó pantallas de un rendimiento sin precedentes.

En resumen, la tecnología IPS ha supuesto un avance significativo en la calidad de imagen de las pantallas LCD. Mediante una disposición única de partículas de cristal líquido, las matrices IPS ofrecen una excelente reproducción del color y amplios ángulos de visión. Los distintos tipos de matrices IPS permiten la personalización para una amplia gama de aplicaciones, desde entornos gráficos profesionales, dispositivos médicos y HMI hasta salas de conferencias. A pesar de la competencia de las tecnologías TN y VA, más baratas, los paneles IPS las han desplazado casi por completo de los monitores y televisores modernos, y dominan el mercado de los móviles.