Meilensteine der Elektronik „Die IGZO-Technik bietet uns mehr als ein Free-Form-Display“

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mit der IGZO-Technik hat Sharp das Display neu definiert. Es bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten bis hin zum digitalen Cockpit im Fahrzeug. Wir blicken mit Sharp in die Zukunft der Displays.

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Neue Anwendungen für LC-Displays: David Woodward, President Sharp Devices Europe (SDE, links), und Graham Cairns, Executive Vice-President und Leiter des Entwicklungszentrums in Oxford.
Neue Anwendungen für LC-Displays: David Woodward, President Sharp Devices Europe (SDE, links), und Graham Cairns, Executive Vice-President und Leiter des Entwicklungszentrums in Oxford.
(Bild: Fisher Studios, Sharp)

Die Geschichte von Sharp reicht bis in das Jahr 1912 zurück, als Tokuji Hayakawa in Tokio das Unternehmen gegründet hatte. Zur damaligen Zeit dachte noch niemand an Displays, leuchtende Halbleiter wie LEDs oder gar organische Leuchtdioden. Aus diesem Grund war das erste Produkt auch eine metallene Gürtelschnalle mit einem Schnappverschluss.

Seinen Namen verdankt Sharp allerdings einem mechanischen Stift, der immer spitz war. Der „Ever Sharp Pencil“ aus dem Jahr 1915 war die erste Erfindung von Hayakawa.

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Heute ist Sharp ein weltweit agierendes Unternehmen und aus dem Display-Geschäft nicht mehr wegzudenken. Daran nicht unbeteiligt ist die IGZO-Technik. Werden Displays nach dem auf Indium-Gallium-Zink-Oxid basierenden Verfahren gefertigt, haben diese eine 50-mal höhere Elektronenbeweglichkeit als amorphes Silizium. Bedingt durch die höhere Elektronenbeweglichkeit können die in IGZO-Pixeln verwendeten Transistoren wesentlich kleiner als die herkömmlicher Displays sein. IGZO-Bildschirme weisen niedrigere Leckströme auf als Silizium-basierte Displays, somit muss der Bildinhalt nicht so oft aktualisiert werden, um ein flickerfreies Bild zu gewährleisten.

Pionierarbeit bei verschiedenen Display-Entwicklungen

Unter Federführung des Entwicklungszentrums von Sharp Devices Europe konnte Sharp bereits Pionierarbeit bei unterschiedlichen Display-Entwicklungen leisten. Dazu gehören beispielsweise die DualView-Displays oder ein 3-D-Display, bei dem die Tiefenwirkung auch ohne eine zusätzliche Brille zur Geltung kommt.

Wirtschaftlich ist Sharp wieder auf ruhigerem Fahrwasser. Vorausgegangen war die Übernahme durch das taiwanische Unternehmen Foxconn. Der Mutterkonzern von Foxconn, die Hon Hai Precision Industry Co., Ltd., hatte rund 3,4 Mrd. Euro für einen Anteil von 66 Prozent an Sharp auf den Tisch gelegt. Was das Unternehmen plant und wie es sich künftig positionieren möchte, haben wir von David Woodward, President von Sharp Devices Europe (SDE), und Graham Cairns, Executive Vice-President und Leiter des Entwicklungszentrums in Oxford, erfahren.

Herr Woodward, wo sehen Sie Sharp in der Display-Industrie auf mittlere bis lange Sicht?

Seit der Investition von Hon Hai in Sharp im vergangenen Jahr setzen wir an vielen Stellen mit Maßnahmen an. Dabei wollen wir nicht nur den Markenwert von Sharp weiter stärken und auch wachsen lassen, sondern auch umfangreich in unsere Kerntechnologien Displays investieren: Vom amorphen TFT über IGZO bis hin zur organischen LED. Zudem prüfen wir mehrere mögliche neue LCD-Fertigungsstandorte in Partnerschaft mit der Hon Hai Group. Durch die Bündelung unserer weltweit führenden Display-Kerntechnologie und der Partnerschaft mit Hon Hai werden wir unsere Präsenz auf dem weltweiten Display-Markt und unseren Marktanteil umfassend erweitern.

Mit welchen neuen Märkten und Anwendungen wird sich Sharp/SDE in den nächsten Jahren befassen?

Global betrachtet werden wir unser LCD-Geschäft im TV- und Smartphone-Markt für Endkunden weiter ausbauen, da dies die Absatztreiber sind und für die Auslastung der Kapazitäten sorgen. Auf dem europäischen Markt entspricht unser Fokus den Technologietrends, die die Kunden im Umfeld von Automobil, Industrie, E-Signage und Medizintechnik setzen.

Wie verändern sich die Kundenerwartungen an die verschiedenen Displays derzeit, und wie reagiert Sharp auf diese Veränderungen?

Sharp ist einer der führenden Akteure auf dem Markt der Displays. Aus technischer Sicht gibt das Mobiltelefon das derzeit höchste Tempo bei der Entwicklung vor. Außerdem sind moderne Smartphones der Grund, warum es zu den größten Leistungssteigerungen bei den Display-Modulen kommt.

Die Displays bei den aktuellen High-End-Smartphones setzen auch dank der Entwicklungen von Sharp Maßstäbe für die Erwartungen der Anwender und Kunden. Die Berührungsinteraktivität und optische Leistung der verbauten Displays sind in den Augen der Anwender bereits zum Standard geworden.

Doch die Entwicklung bleibt nicht stehen. Die Erwartungen unserer Kunden richten sich in allen Marktsegmenten auf die nächste technologische Entwicklungsstufe: noch sparsamer, dünner, randlos, geformt, gebogen oder sogar faltbar. Alle genannten Eigenschaften sind bereits in unserem Technologieportfolio vorhanden, und alle werden in den Produkten der von uns unterstützten Unternehmen zum Einsatz kommen.

Neben Kundenanforderungen ändert sich das Know-how eines Unternehmens. Ändern sich die Anforderungen an die Mitarbeitenden in Ihrem Unternehmen?

Die Technik für Displays entwickelt sich unablässig in einem sehr hohen Tempo weiter, und Kunden stellen immer höhere Ansprüche an maßgeschneiderte Hochleistungslösungen. Insbesondere in der Automobilindustrie haben wir unsere Kompetenzen zur Unterstützung des Engineering ausgebaut, nicht nur um noch bessere lösungsorientierte Systeme anbieten zu können, sondern auch, um Unterstützung für reibungslose Ramp-ups und Qualität an den Fertigungsstätten unserer Kunden zu gewährleisten.

Konkret haben wir unser Know-how im Umfeld des Mechanical Engineerings erweitert, da die Displays immer größer und ein immer fester eingebundener Bestandteil des Endproduktes werden. Auf wirtschaftlicher Seite übernehmen unsere Vertriebsmitarbeiter verstärkt komplexere Business-Management-Rollen für unsere globalen Kunden.

Herr Cairns, welche allgemeinen technischen Trends sehen Sie in Ihrer Branche, und in welchen Anwendungsbereichen werden die Schwerpunkte liegen?

Wie bereits erwähnt, ist das hochauflösende Multi-Touch-Smartphone zu einem Standard geworden, den die Endanwender erwarten, wenn sie ein Display sehen. Es gibt einen klaren Trend dazu, dieses Leistungsniveau auch in anderen Anwendungsbereichen zu erreichen. Die Performance und Zuverlässigkeit von Displays können allerdings im Anwendungsbereich von Industrie- und Automobilapplikationen mit erheblich größeren Herausforderungen verbunden sein, und es sind genauere Tests erforderlich, um Displays für diese Märkte zu entwickeln. Und genau hier hat Sharp umfassende Design-In-Erfahrung, um sicherzustellen, dass unsere Kunden das beste Display und die beste Touch-Lösung für ihren Bedarf bekommen.

In Europa haben wir primär die Automobil- und Industriesektoren im Fokus; hier brauchen bedeutende Global Player unsere Display-Module und unsere Unterstützung. Aber wir sehen mit der Nutzung modernster Displays auch neue Anwendungsbereiche entstehen, auf die wir unser Augenmerk richten: von Wearables und Sport- und Gesundheitsprodukten über Haushaltsgeräte bis hin zu Telepresence und E-Signage. Ein Beispiel dafür stellen unsere neuesten Hight-Brightness-Displays mit einer Diagonalen von 80 Zoll dar, die wir derzeit für die Außenwerbung bei allen Wetterbedingungen entwickeln.

Mit der OLED hat sich eine wesentliche Entwicklung aufgetan, an denen wir bei Sharp seit vielen Jahren forschen und die wir nun im kommenden Jahr auf den Markt für Consumer-Produkte bringen wollen. Auch wenn es vom Bild her heutzutage schwer ist, die Unterschiede zwischen einem LC- und OLED-Display zu erkennen, bedient die OLED-Technik die Marktnachfrage nach gebogenen und faltbaren Displays. Eine unserer ersten Anwendungen wird das Premium-Smartphone sein.

Das IoT wird voraussichtlich einen grundlegenden Wandel in den verschiedenen Branchen einläuten. Wie können Displays und die entsprechenden Technologien eine Hilfe und Unterstützung für den Anwender sein?

Das Internet of Things bringt vernetzte Geräte und Big Data zusammen. Damit steigt der Bedarf, die erfassten und visualisierten Daten zu kontrollieren und zu steuern. Neben der steigenden Verbreitung von vernetzten Produkten mit dem Internet sehen wir einen zunehmenden Bedarf an Displays, mit denen Anwender ihre Produkte kontrollieren und mit ihnen kommunizieren können. Die Konstruktionsanforderungen sind je nach Art des Produkts sehr anspruchsvoll.

Sharp hat Memory-in-Pixel- (MIP-)Displays mit sehr niedrigem Energieverbrauch entwickelt. Beim Einsatz solcher Displays spart der Anwender Energiekosten, da der Verbrauch bei wenigen Mikrowatt liegt. Gute Beispiele für Produktkategorien, die von den sparsamen Displays profitieren können, sind Fitness-Tracker und andere sogenannte Wearables für das Aktivitäts- und Gesundheitsmonitoring. Über ein MIP-Display kann der Anwender mit dem Gerät interagieren und die gemessenen Daten abrufen.

Bei TFT-Displays sind die Grenzen der Entwicklung erreicht. Wie wird das HMI der Zukunft aussehen und welche Funktionsmerkmale muss es haben?

Hier sind wir anderer Meinung! Die Grenzen der TFTs sind sicherlich noch nicht erreicht. Es ist angemessen zu sagen, dass viele optische Parameter der Displays ein Leistungsniveau erreicht haben, das „gut genug“ für die meisten Applikationen ist. Doch neue TFT-Techniken sind Grundlage für die nächste Generation von HMIs. Beispielsweise hat Sharp mit der IGZO-TFT-Technik eine Möglichkeit entwickelt, bei der die Treiberschaltungen in die aktive Display-Matrix eingebettet sind. Ein rechteckiges Format der aktiven Matrix ist damit nicht mehr notwendig. Damit lassen sich sogenannte Free-Form-Displays herstellen. Das sind Displays ohne Ränder und mit einer beliebigen Kontur.

Die HMIs der nächsten Generation sind geformt, gebogen, maßgeschneidert und viel natürlicher für den Anwender. Free-Form-Displays geben unseren Kunden und damit den Industriedesignern aus den unterschiedlichen Branchen mehr Freiheit beim Design, um ihre Produkte so zu entwickeln, damit sie sich bestmöglich in eine Anwendung integrieren lassen. Das ist auch für die Markenidentität unserer Kunden äußerst wichtig.

In der Automobilindustrie können wir uns schon das vollständig digitale Cockpit vorstellen: Ein riesiges interaktives Display das so geformt ist, dass es den Fahrer umgibt und ihm alle relevanten Daten zeigt, mit entsprechender Tiefenwahrnehmung und sogar eingebetteter Spiegel-Funktionalität.

Doch die Vorteile von IGZO gehen noch weit über die freie Form hinaus. Die Technik kann auch die OLED unterstützen und Auflösungen über 1000 ppi realisieren. Und solche Auflösungen in Kombination mit sehr kurzen Reaktionszeiten sind unerlässlich, damit Virtual-Reality-HMIs effektiv funktionieren.

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