TFT-Displays auf LTPS-Basis

Sparsame LCDs mit hoher Auflösung und Helligkeit für mobile Endgeräte

20.02.2008 | Autor / Redakteur: Stephan Grabner* / Andreas Mühlbauer

LTPS-LC-Displays erfüllen viele Ansprüche moderner Mobilgeräte, bei denen sich herkömmliche LCDs schwer tun. Sie ermöglichen kleinere Pixel und damit höhere Auflösungen oder auch eine größere Helligkeit. Gleichzeitig sind sie im Stromverbrauch deutlich günstiger.

Sowohl Fachleute als auch Endverbraucher fordern von modernen, kleinen Elektrogeräten immer höhere Leistungsfähigkeit – bei gleichzeitiger Reduktion von Engergieverbrauch und Größe. Neben höheren Prozessorleistungen ist die Verbesserung der Displayimplementierung ein weiterer wichtiger Aspekt. TFT-LCDs auf LTPS-Basis (low temperature polysilicon) bieten eine kostengünstige Möglichkeit, die Leistung zu erhöhen und entscheidende Differenzierungsmöglichkeiten zu entwickeln.

Die Flachbildschirme moderner Fernseher und Spielekonsolen sowie die zunehmend komplexeren Benutzerschnittstellen von PCs haben ganze Generationen von Anwendern belehrt, dass alle Geräte hohe Grafikleistungen bieten müssen – angefangen bei tragbaren Media-Playern bis hin zu professionellen Test- und Messgeräten. Die bisher üblichen Beschränkungen bei Pixelgröße, Farbtiefe und aktivem Sichtfeld, die einer guten Ablesbarkeit und der Unterstützung einer wirklich arbeitstauglichen grafischen Schnittstelle im Wege standen, werden nicht mehr als unvermeidbar hingenommen.

LTPS-TFT-LCDs eignen sich besonders gut für den Einsatz in Mobilgeräten
LTPS-TFT-LCDs eignen sich besonders gut für den Einsatz in Mobilgeräten

Energieeinsparung ist ein weiterer wichtiger Aspekt für batteriebetriebene Geräte. Designer von Embedded-Systemen bemühen sich, den Energieverbrauch zu reduzieren, um die Aufladeintervalle zu verlängern. Die verbesserte visuelle Leistung geht jedoch oft zu Lasten eines höheren Stromverbrauchs der Hintergrundbeleuchtung und der TFTs des LCD-Moduls. Daraus ergibt sich, dass Designer mobiler Geräte eine Displaytechnologie benötigen, die eine bessere Auflösung sowie verbesserte Betrachtungseigenschaften bietet und gleichzeitig weniger Strom verbraucht.

LTPS-TFT-LCDs haben einen geringeren Stromverbrauch, ohne dass das Helligkeitsniveau sinkt, und liefern trotzdem eine höhere Auflösung als herkömmliche TFT-LCDs, die auf amorpher Siliziumtechnologie basieren. LTPS-Displays ermöglichen auch die Reduktion externer Komponenten, erhöhen die Zuverlässigkeit und benötigen weniger Platz bei gleicher Displaygröße. LTPS-TFT-Displays waren bisher deutlich teurer als herkömmliche TFT-Displays. Auf Grund der gestiegenen Nachfrage nach Farbdisplays auf den 3G- und Smartphone-Märkten sowie dem anhaltenden Erfolg im PDA-Sektor verringern sich die Stückkosten der LTPS-Displays durch Kostendegressionseffekte – selbst für kleine und mittlere Stückzahlen.

Der Hersteller TPO beispielsweise bietet ind Kooperation mit Anders Electronics günstige LTPS-Lösungen an. Dadurch eröffnen sich die Möglichkeiten für eine Vielzahl neuer Anwendungen, welche zuvor durch Beschränkungen der Displayleistung und/oder des Energieverbrauchs nicht realisierbar schienen.

Die Technologie der LTPS-TFT-LC-Displays

Bei der Herstellung herkömmlicher TFT-LCDs wird eine Schicht amorphes Silizium (a-Si) auf einer Glasplatte aufgetragen. Die LTPS-Technologie verwendet eine Laser-Aushärtungstechnik, um den aufgetragenen Silikonfilm bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 400 °C zu kristallisieren. Diese Technik verwendet eine Polysilizium-Schicht (p-Si), die im Vergleich zu herkömmlichen a-Si-Schichten aus größeren Kristallen mit reproduzierbarer Größe, Form und Ausrichtung besteht. Damit lässt sich für die p-Si Schichten eine ungefähr 400-mal höhere Elektronenmobilität von bis zu 200 cm2/Vs erzielen.

Die Zunahme der Elektronenbeweglichkeit ermöglicht es, kleinere Transistoren und Transistorverbindungen herzustellen und die Transistoren dichter zu packen. Dies führt zu einer höheren Pixeldichte, die eine höhere Auflösung kleinerer Displays erlaubt.

Weitere Vorteile sind die Verbesserung des Blendverhältnisses und der Displayhelligkeit. Auf Grund der größeren Displayhelligkeit kann die Intensität der Hintergrundbeleuchtung verringert und somit viel Energie gespart werden. Zusätzlich unterstützt die LTPS-Technologie sogenannte System-on-Panel-Konstruktionen, wobei Treiber-ICs direkt in das Substrat integriert werden und externe ICs am Glassrand nicht nötig sind. Dieses verringert die Größe der Einfassung sowie die Zahl der horizontalen und vertikalen Anschlüsse von etwa 4000 bei herkömmlichen TFT-LCDs auf gerade einmal 200 bei vergleichbaren LTPS-Displays. Dies reduziert den Platzbedarf des Displays im Endprodukt und erhöht gleichzeitig die Systemzuverlässigkeit.

Entwicklungsarbeit leicht gemacht

Das Evaluierungs-Kit beinhaltet ein 3,5
Das Evaluierungs-Kit beinhaltet ein 3,5"-LTPS-LCD mit Touchscreen, eine Anschlussplatine mit Ansteuerelektronik für die Hinterleuchtung sowie weitere Hard- und Software

Eine Vielfalt von LTPS-TFT-LCDs steht derzeit zur Auswahl. Für tragbare Geräte auf Windows-Basis bietet TPO ein transflektives 3,5"-LTPS-Display mit integriertem Touchscreen, VGA-Auflösung, einer großen nutzbaren Sichtfläche und einer Helligkeit von 150 cd/m2 an. Ein transflektives 3,5"-QVGA-Display ist ebenfalls erhältlich sowie ein transflektives 2.8" QVGA-Display mit einer Helligkeit von 150 cd/m2 und 262.000 Farben. Die neuesten Modelle sind ein transmissives 2,8" großes VGA-Modul sowie ein transmissives 4,3"-Modul mit Wide-VGA-Auflösung (800 × 480 Pixel) und integriertem Touchscreen.

Zusätzlich zur Display-Auswahl sind viel Entwicklungsarbeit, der Bau von Prototypen und Tests erforderlich, um das voll funktionsfähige Endprodukt fertigzustellen. Um solche Entwicklungen zu unterstützen, stellt Anders Electronics unter anderem Anschlussplatinen oder auch komplette LCD-Kits bereit. Diese ermöglichen es den Designern, ein voll funktionsfähiges Display zu entwickeln und zu evaluieren.

Das Evaluierungs-Kit enthält eine von Anders Electronics entwickelte Anschlussplatine sowie ein transflektives 3,5"-LTPS-TFT-Display mit VGA-Auflösung und integriertem Touchscreen, um das Display direkt anzusteuern. Eine Steuerung für die Hintergrundbeleuchtung und eine kontrollierte Stromzufuhr für das Display sind auf dem Board integriert. Das Entwicklungskit enthält zudem ein CM-X270-System-on-Module und ein ATX-Baseboard mit Touchscreensteuerung. Anschlussmöglichkeiten für USB-, Ethernet- und serielle Schnittstellen sowie eine PC-Card/CompactFlash sind vorhanden.

*Stephan Grabner ist Sales Manager Central Europe bei Anders Electronics

 

Eigenschaften von LTPS-Displays

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LTPS-TFT-LCDs klingt spannend aber ich frage mich warum Apple nicht auf denn Zug der OLED´s...  lesen
posted am 29.10.2012 um 12:39 von Unregistriert


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