CC BY
43Дисплейные технологии компании NLT Technologies.
Тенденции рынка и планы на будущее
Александр САМАРИН, Алексей НАйМУШИН
alexey.naymushin@eltech.spb.ru
Компания NLT Technologies (до 2011 года NEC LCD Technologies) является одним из ведущих мировых производителей TFT ЖК-панелей для индустриального сектора. Промышленные TFT-панели предназначены для применения в жестких условиях эксплуатации, таких как низкие температуры работы и хранения, высокая влажность, воздействие вибрации и электромагнитных помех. Высокая надежность и качество дисплейных панелей достигнуто благодаря использованию самых передовых технологий, что позволило компании NLT Technologies стать лидером на мировом рынке индустриальных TFT ЖК-панелей.
Введение
История концерна NEC началась еще в августе 1898 года, когда Kunihiko Iwadare и Takeshiro Maeda образовали небольшую компанию Nippon Electric Limited. А в июле 1899-го она была преобразована в венчурную японо-американскую компанию NEC (Nippon Electric Company, Limited). В 1950-х годах было создано подразделение NEC Electronics. Технология и серийное производство TFT ЖК-дисплеев освоено компанией NEC Electronics еще в конце 1980-х. NEC стала первой в мире компанией, начавшей развивать сектор индустриальных ЖК-панелей. С середины 1990-х годов панели NEC используются многими производителями индустриальных дисплеев в качестве базовых панелей для авионики и военных применений.
А в 2003 году концерн NEC решил образовать отдельную компанию NEC LCD Technologies. Основное направление деятельности NEC LCD Technologies — разработка, производство и обслуживание TFT ЖК-дисплеев.
NLT Technologies, Ltd. (www.nlt-technologies. co.jp/en) — новое название компании NEC LCD Technologies, созданной в результате слияния с китайской компанией Shenzhen AVIC Optoelectronic 1 июля 2011 года. NLT Technologies продолжает путь компании NEC LCD Technologies, совершенствуя жидкокристаллические дисплеи с активной матрицей для различных применений.
Компания выпускает продукцию, ориентированную на три основных сектора применения: ЖК-мониторы общего применения, дисплеи для мобильных устройств и TFT ЖК-панели для промышленного сектора.
Компания постоянно внедряет в свои изделия инновационные технологии, позволяющие создавать изделия нового поколения. Испытания и многолетний опыт эксплуатации в экстремальных условиях доказали высокий уровень надежности и качества ЖК-панелей компании NLT (NEC).
В настоящее время компания NLT выпускает широкую номенклатуру ЖК-дисплеев с диагональю от 3,5" до 21,3", среди которых большой выбор дисплеев с рабочим температурным диапазоном от -30 до +85 °C.
Центр разработки и исследований компании NLT Technologies находится в японском городе Тамагава (Tamagawa). В префектуре Акита размещается две фабрики: G2 (подложки 370x470 мм) и G3 (подложки 550x660 мм). На этих линейках производятся ЖК-панели с диагональю от 2,5" до 21,3". В Шанхае работает фабрика G5 (подложки 1000x1300 мм), которая обеспечивает массовое производство ЖК-панелей с диагональю от 6,5" до 15,3".
На шанхайской фабрике выпускаются ЖК-панели следующих серий:
• 6,5" NL6448BC20-18D (сборка);
• 8,4" NL6448BC26-09 серии;
• 8,4" NL8060BC21-02, -03, -04, -06;
• 10,4" NL6448BC33-54, -59, -59D;
• 10,4" NL6448BC33-71 серии;
• 10,4" NL6448BC33-6X серии, -70 серии;
• 12,1" NL8060BC31-41 серии, -42 серии (сборка);
• 15" NL10276BC30-34D;
• 15" NL10276BC30-32D, -33D;
• 15,3" NL12876BC26-25.
Качество изображения определяется несколькими базовыми параметрами TFT
ЖК-панелей: разрешением, яркостью, контрастом, углами наблюдения, быстродействием и цветовой палитрой. Для каждого сектора приложений характерны свои технические характеристики. Для одних приложений важно высокое разрешение и контраст, для других — глубина цвета и широкие углы обзора. Например, для различных видов локационных систем, навигационного оборудования, медицинского диагностического оборудования важно обеспечить высокое разрешение, контраст и широкие углы обзора.
Основные преимущества промышленных TFT LCD-панелей NLT Technologies:
• высокое качество отображения информации;
• яркость: более 500 кд/м2;
• контрастность: более 1000:1;
• угол обзора: 89/89/89/89°;
• большой рабочий ресурс и высокая надежность;
• широкие температурные диапазоны хранения и работы: -40.. .+80 °C;
• пыле-, влагоустойчивость (IP5X);
• виброустойчивость;
• ударопрочность;
• высокая ремонтопригодность.
Повышенный ресурс ЖК-панелей NLT
Долговечность и срок службы панели в основном определяется ресурсом модуля задней подсветки. В качестве источников света в современных индустриальных ЖК-панелях используются как трубчатые люминесцентные лампы с холодным катодом (ресурс 50 000 ч и выше), так и светодиодные излучатели (ресурс более 70 000 ч).
Рис. 1. Области применения индустриальных TFT ЖК-панелей NLT
Насыщенный желтый
Дополнительный синий Золотистый желтый
Преобразование сигналов процессором в модуле развертки
Рис. 2. Формирование более насыщенного желтого цвета в системе RGBW
Для дополнительного продления срока службы компания NLT предусмотрела сменную конструкцию модулей источника подсветки. При уменьшении яркости или при выходе из строя можно легко заменить сменный модуль подсветки.
основные сектора применения индустриальных дисплеев NLT (NEC)
Благодаря своим характеристикам TFT ЖК-панели NLT обеспечивают работу в жестких внешних условиях (рис. 1), характерных для большей части территории России. Компания NLT гарантирует оповещение клиента за два года до снятия с производства используемой им модели дисплейной панели.
Ключевые
дисплейные технологии компании NLT
Компания NLT постоянно совершенствует технологию производства TFT ЖК-панелей с целью достижения наилучших оптических и эксплуатационных параметров, обеспечивая высокий уровень конкурентоспособности. Для этого компания использует самое современное технологическое оборудование, разрабатывает и внедряет новые перспективные технологии. Основные направления разработок:
• улучшение оптических свойств дисплейной панели (увеличение разрешения, контраста, быстродействия, яркости, цветовой палитры, углов обзора);
• применение дополнительных оптических фильтров и технологий для улучшения читаемости при высоком уровне внешней освещенности;
• снижение энергопотребления;
• увеличение рабочего ресурса;
• расширение рабочего температурного диапазона и диапазона хранения;
• увеличение уровня интеграции, расширение функциональных возможностей (сенсорные экраны, произвольная форма экрана, гибкие и изогнутые экраны).
Технология sFT
Super Fine Technology — запатентованная NLT (NEC) разновидность IPS-технологии с планарной ориентацией жидких кристаллов. Основные достоинства этой технологии по сравнению со стандартной технологией TN:
• высокий контраст, расширенные углы обзора, уменьшение угловых искажений цветовой гаммы;
• высокое быстродействие;
• широкая цветовая гамма;
• высокое разрешение.
Технология используется в основном для производства большеформатных TFT-панелей с диагональю от 19" до 22,5" и разрешением от 1280x1024 до 2560x2048. Находит
она применение и в изготовлении промышленных TFT-панелей с диагональю до 8,4" и разрешением до 640x480.
Технология цветных фильтров RGBW
В традиционной матрице цветов имеется всего три основных цвета RGB. Однако существуют и другие топологии цветных фильтров, по сравнению с традиционной обеспечивающие ряд преимуществ. В отдельных типах дисплейных панелей AUO используется топология RGBW, в которой цветовой пиксель состоит из четырех пикселей: к трем основным добавлен белый пиксель (цветной фильтр отсутствует). Что это дает? Во-первых, позволяет расширить цветовую палитру изображения и получать более естественные цвета. Во-вторых, уменьшает яркость подсветки.
На рис. 2 показан принцип формирования насыщенного желтого (золотого) цвета на топологии RGBW.
Насыщенный цвет получается при меньшем уровне яркости. Белый пиксель, участвующий в формировании цветового оттенка, практически не поглощает свет от задней подсветки. Следовательно, можно снизить уровень яркости задней подсветки и уменьшить энергопотребление дисплея.
Технология ColorXcell
Основная цель применения этой технологии — снижение энергопотребления за счет оптимизации отображаемой цветовой палитры. Для отображения качественного видео требуется цветовая широкая палитра 72% NTSC. Для промышленных панелей палитру цветов можно уменьшить до 40% без заметного ухудшения качества изображения. Это достигается оптимизацией спектра светодиодных источников подсветки и спектра цветных фильтров. В результате без ухудшения яркости можно сократить мощность задней подсветки и общее энергопотребление панели.
Технология Со1огХсе11 используется в нескольких панелях NLT индустриального сектора, которые представлены в таблице 1.
Таблица 1. TFT ЖК-панели, в которых используется технология ColorXcell
Диагональ, дюймы Тип панели
12,1 NL12880BC20-05/05D
10,4 NL8060BC26-35/35C/35D/35F
NL6448BC33-71/71C/71D/71F
8,4 NL8060BC21-11/11C/11D/11F
6,5 NL6448BC20-30/30C
читаемость при солнечном свете (sunlight readability)
В ряде секторов применения устройства, оснащенные ЖК-дисплеями, должны обеспечивать хороший контраст при высоком уровне внешней освещенности, например при падении на экран прямых солнечных лучей. К таким промышленным устройствам относятся:
• кассовые аппараты и банковские терминалы;
• терминалы заправочных станций;
• панели операторов транспортных средств и судов;
• торговые терминалы и кассовые аппараты;
• измерительное оборудование;
• навигационное оборудование.
При яркой внешней засветке изображение на ЖК-экране неизбежно тускнеет вплоть до полной невозможности считывания картинки. Причиной является низкий внешний контраст в основном за счет высокого уровня отражения (бликов) от внешних источников света и высокая яркость. Качество восприятия изображения (читаемость) в этом случае определяется в основном не уровнем собственного контраста, а внешним контрастом. Даже наличие высоких значений собственного контраста на уровне 1:4000 не меняет дела. Внешний контраст определяется соотношением яркостей экрана и внешней засветки. Улучшить внешний контраст дисплеев для работы в условиях высокой внешней освещенности можно за счет:
• уменьшения паразитного отражения внешнего света от поверхности экрана;
• увеличения яркости подсветки. Применение дополнительных антибликовых покрытий еще больше сокращает паразитные отражения. А повышение яркости достигается благодаря применению высокоэффективных источников задней подсветки. Как было замечено ранее, вторым фактором, обеспечивающим улучшение считываемости дисплеев при ярком внешнем освещении, является яркость подсветки.
NLT (Natural Light Technology)
Наряду с типовыми методами повышения уровня внешнего контраста и читаемости при высоких уровнях внешней освещенности компания NLT разработала и применяет свои патентованные технологии. Для различных режимов эксплуатации панелей компанией созданы две разновидности NLT-технологии:
• SR-NLT (Super-Reflective NLT);
• ST-NLT (Super-Transmissive NLT). Ключевой момент SR-NLT-технологии —
применение внешнего потока света для подсветки изображения. В условиях яркой внешней освещенности используется внешний свет и полностью отключается внутренняя система задней подсветки, что экономит энергию батарей. Включение же внутренней системы подсветки производится только в темное время суток или в условиях недо-
1) NL10276BC30-18C NEC
2) В9210007 MADE IN JAPAN
А202652035024 09.02.16/
1) Наименование панели
3)
N L 102 76 В С 30 - 18 С
I С : NLT-технология Номер модели Межпиксельное расстояние (0,33 мм, 0,3 мм, 0,28 мм, 0.207 мм, 0.201 мм ) С: Colour; М: Monochrome А: с инвертором; В: без инвертора С: без подсветки Вертикальное разрешение
(VGA:480; SVGA:600; XGA:768; SXGA:1024; UXGA:1200) Горизонтальное разрешение
(VGA:640; SVGA:800; XGA1024; SXGA:1280: UXGA:160Q)
LCD NEC
2) Серийный номер
В 9 210007
Но»
Номер партии Месяц выпуска: Jan.=l; Feb.=2; Маг. ...Oct.=A; Nov.=B; Dec.=C
Год выпуска: 1998; 1999; 2000; 2001; 2002 Версия
3) Номер панели
Рис. 3. Система обозначений TFT ЖК-панелей компании NLT (NEC)
статочной освещенности. Подобные TFT-панели предназначены для малогабаритных переносных устройств, таких как смартфоны, GPS-навигаторы и другие.
Компания NLT выпускает ряд ЖК-панелей с диагональю от 2,7" (формат QVGA) до 10,4" (формат XGA), в которых используется технология SR-NLT.
Особенность ST-NLT-технологии состоит в повышении внешнего контраста за счет уменьшения уровня отражения внешнего света на границах раздела оптических сред в структуре ЖК-панели. С этой целью на поверхности панели помещается пленочный антибликовый фильтр. Основное преимущество TFT LCD-панелей, выполненных по технологии ST-NLT, — высокая контрастность и яркость при сильном окружающем свете. Данная технология предусмотрена в ЖК-панелях, предназначенных для работы в условиях высокой внешней засветки, например при наружном применении, а также в навигационном оборудовании. На TFT-панелях, выполненных по технологии ST-NLT, в конце обозначения присутствует буква «С».
Компания NLT выпускает ряд ЖК-панелей с диагональю от 5,5" (формат QVGA) до 15" (формат XGA), в которых используется технология ST-NLT.
Система обозначения и маркировка TFT ЖК-панелей NLT (NEC)
Система обозначений осталась той же, которая ранее использовалась для дисплейных панелей компании NEC LCD Technologies. На рис. 3 приведена система обозначений и маркировка TFT ЖК-дисплейных панелей NLT (NEC).
Модельный ряд дисплейной
продукции NLT
для индустриального сектора
Компания NLT производит широкую номенклатуру дисплейных продуктов (табл. 2),
Таблица 2. Основные параметры TFT ЖК-панелей NLT с расширенным температурным диапазоном хранения (—40... +80 Т)
Модель i i Разрешение, пиксели U 2 О \ * ЕС рк Ф ■fr Ф
4 3Z
NL6448BC20-30D 550 LVDS
NL6448BC20-30F 6,5 640x480 1000 LVDS
NL6448BC20-35D 600 CMOS
NL6448BC26-26 640x480 500 CMOS
NL6448BC26-27 8,4 LVDS
NL8060BC21-11D 800x600 400 LVDS
NL6448BC21-11F 800 LVDS
NL6448BC33-70D 450 CMOS
NL6448BC33-70F 640x480 900 CMOS
NL6448BC33-71D 450 LVDS
NL6448BC33-71F 10,4 900 LVDS
NL8060BC26-35D 800x600 400 LVDS
NL8060BC26-35F 800 LVDS
NL10276BC20-18 1024x768 400 LVDS
NL10276BC20-18F 800 LVDS
NL8060BC31-50D 12,1 800x600 900 CMOS
предназначенных для индустриального сектора, с диагональю от 3,5" до 21,3", как с ландшафтной, так и с портретной ориентацией экрана.
Панели для данного сектора характеризуют:
• высокая яркость: от 400 кд/м2 и выше;
• широкий диапазон рабочих температур: температура хранения -40 . „+80 °C, рабочая температура от -30 до +80 °C;
• высокий контраст: свыше 800:1;
• высокий уровень читаемости при высоком уровне внешней засветки;
• высокая надежность и ресурс: свыше 70 000 ч;
• устойчивость к внешним воздействиям.
Новые серии TFT ЖК-панелей для индустриального сектора
Компания NLT постоянно расширяет номенклатуру индустриальных TFT ЖК-панелей. Новые серии дисплейных панелей для индустриального сектора (табл. 3) имеют улучшенные параметры по сравнению с характеристиками своих предшественников. Увеличивается яркость и контраст, снижается
Таблица 3. Новые серии TFT ЖК-панелей NLT для промышленного и автомобильного секторов применения
Тип Диагональ, дюймы Формат Яркость, кд/м2 Интерфейс Мощность, Вт Рабочая температура, °С
NL8048AC19-14F* 800x480 WVGA 1000 6-разрядный LVDS 5,4 -30...+80
NL8048AC19-13* 500 6-разрядный LVDS 3,2
NL8048AC21-01F 8 800x480 WVGA 1000 6-разрядный LVDS - -30...+80
NL6448AC26-47D 640x480 VGA 380 6-разрядный CMOS 3,3
NL8060AC21-21D 8,4 800x600S VGA 400 6-разрядный CMOS - -30...+80
NL10276BC16-06/06D 1024x768 XGA 600 6-разрядный CMOS 3,3 -20...+70
NL6448AC33-97D 10,4 640x480 VGA 370 6-разрядный CMOS 3,9 -20...+80
NL8060AC26-52D 800x600 SVGA 400 6-/8-разрядный LVDS - -30...+80
NL12880BC20-07F 12,1 1280x800 WXGA 1800 6-/8-разрядный LVDS 17 -20...+80
NL10276AC30-45D 15 1024x768 XGA 400 6-/8-разрядный LVDS 11,9 -20...+80
NL13676BC25-03F 15,6 1366x768 WXGA 1100 6-/8-разрядный LVDS 16,3 -20...+80
NL16120AC27-40 21,3 1600x1200 UXGA 900 8-разрядный LVDS - 0...+60
Таблица 4. Параметры дисплейных ЖК-панелей NLT для автомобильного сектора
Тип i i Формат 5 2 О \ кд рк ей ф те
Д Я Ин
NL8048AC19-14F* 1000
NL8048AC19-13* 800x480 500 LVDS
NL8048BC19-02 WVGA 400
NL8048BC19-02C 550
NL8048BC19-03 7 800x480 WVGA портретный 400 LVDS
NL4823BC37-05 480x230 WQVGA портретный - CMOS
Примечание. * Новые серии, предназначенные для автомобильного сектора.
Примечание. * Новые серии, которые появятся на рынке в III квартале 2014 года.
энергопотребление, появляются серии с повышенным разрешением.
Во всех панелях используется светодиодная задняя подсветка с повышенным ресурсом работы от 70 000 до 100 000 ч. Все устройства имеют антибликовый фильтр. Для некоторых панелей предусмотрена возможность замены модуля светодиодной подсветки для увеличения рабочего ресурса (NL10276 BC16-06/06D). Контраст изображения — от 600:1 (NL10276AC30-45D) до 1400:1 (NL16120AC27-40).
Светодиодная подсветка в TFT LCD-панелях позволяет добиться высокой надежности и значительно расширить область применения. До последнего времени использовались белые светодиоды со сроком работы 50 000 ч. В этом году компания NLT анонсировала новую линейку TFT ЖК-панелей со светодиодной подсветкой на базе светоди-одов с длительным сроком службы (Long Life Led) — более 70 000 ч при +25 °C и 60 000 ч при температуре +70 °C, высокой яркостью и значительно более низким энергопотреблением. Применение технологии светодиодной подсветки позволило увеличить яркость панели свыше 500 кд/м2.
Новая серия TFT ЖК-панелей для медицинского сектора
Специально для медицинских диагностических приборов, в которых требуется визуализация изображений с высоким разрешением, компания NLT разработала панель NL204153AC21-25.
Основные параметры панели:
• разрешение: 2048x1536 пикселей (формат QXGA);
• контраст: 1400:1;
• яркость: 800 кд/м2;
• углы обзора: 1767176°;
• в панели применена технология ColorXCell.
Дисплейные панели
для автомобильного сектора
Характерными особенностями TFT ЖК-панелей, ориентированных для применения в автомобильном транспорте, являются в первую очередь расширенный рабочий температурный диапазон, высокая яркость и контраст, широкие углы обзора, а также повышенная устойчивость к механическим воздействиям.
Для данного сектора компания NLT выпускает ЖК-панели с диагональю 7" и 8" (табл. 4).
Перспективные планы компании NLT для сектора индустриальных ЖК-панелей
Компания NLT постоянно развивает ключевой сектор своего производства, создавая новые модели TFT ЖК-панелей с улучшенными параметрами и новыми функциональными возможностями.
Можно выделить несколько ключевых направлений разработки новых моделей:
• уменьшение энергопотребления;
• улучшение контраста, увеличение яркости;
• расширение номенклатуры панелей высокого разрешения.
План разработки панелей среднего формата
В ближайшие пять лет планируется выпустить новые модели для сектора морских приложений c уровнем яркости от 800 до 1000 кд/м2. Для сектора морских приложений будут предложены панели с повышенной яркостью до 1500 кд/м2. Рабочая температура будет расширена в области низких температур до -40...+85 °C, а температура хранения — также до диапазона -40...+85 °C. Ресурс светодиодных источников увеличится с 70 000 до 100 000 ч. В перспективных моделях планируется уменьшить толщину панели до 5,9 мм, а ширину рамки — до 10 мм. В перспективных моделях будет использоваться емкостная проекционная технология со встроенными матрицами сенсоров (технологии On/In-Cell) вместо накладных сенсорных панелей. На рис. 4 показан перспективный план достижения базовых дисплейных параметров по годам.
План разработки панелей большого формата (с диагональю свыше 20')
Разрешение
В настоящее время для монохромных панелей максимальное разрешение составля-
CY2013 CY2014 CY2015 CY2016 CY2017
для промышленного сектора
800 кд/м2
1000 кд/м2
яркость
ДЛЯ морских применений
¿1500 кд/м2
температура хранения рабочий температурный диапазон
—40...+80 °С
-40...+85 °С
-30...+80 "С
-40...+85 "С
ресурс светодиодных источников (в часах)
70 000 ч
100 000 ч
встроенные в панель драйверы свегодиодов (% от выпуска) 50% 60%
70%
толщина панели ширина рамки
8,7 мм (5 мм*) 'панели
17,5 мм с уменьшенной
толщиной
6,7 мм (4 мм) 12 мм
5,9 мм (<2 мм) 10 мм
дополнительные функции (емкостная проекционного типа сенсорная панель)
РСАР (Add-on)
РСАР (On/ln-cell)
Рис. 4. Основные векторы развития для TFT ЖК-панелей среднего формата
ет 6 млн пикселей, а для цветных — 3 млн пикселей (экран 21,3"). До 2017 года планируется увеличить разрешение монохромных до 10 млн пикселей (экран 30"), а цветных — до 6 млн пикселей (30").
Контраст
Будет увеличен до уровня 2000:1.
Яркость
Для монохромных панелей достигнет к 2017 году уровня 3400 кд/м2. Для цветных — 1500 кд/м2.
Энергопотребление
За счет внедрения комплексных эффективных технологий энергосбережения (будут рассмотрены ниже) планируется существенно снизить уровень потребления панелей примерно на 35%. Ресурс светодиодных источников повысится с 70 000 до 100 000 ч.
На рис. 5 показаны перспективы достижения параметров для большеформатных панелей до 2017 года.
Индустриальные панели
для автомобильного транспорта
TFT ЖК-панели, предназначенные для автомобильного транспорта, отличаются повышенной надежностью и ресурсом, расширенным температурным диапазоном работы и хранения. Кроме того, они обладают устойчивостью к механическим перегрузкам (ударам и вибрации) и защитой управляющей электроники панели от проникновения пыли.
уровень устойчивости к вибрации
Тестовое ускорение — 6,8g, диапазон частот 5-18,4 Гц, амплитуда 10 мм (пик-пик) (модель NL8048AC21-01F). Для обычных индустриальных панелей тестовое ускорение — 2g, частоты 5-100 Гц по всем трем направлениям, синусоидальное ускорение.
устойчивость к ударам (модель NL8048AC21-01F)
Для автомобильных исполнений — тест 55g (11 мс, пятикратно, синусоидальная форма воздействия). В таблице 5 приведены типовые требования к параметрам для ЖК-панелей ав-
Таблица 5. Сравнение параметров 7" и 8" ЖК-панелей, предназначенных для автомобильного сектора и стандартного индустриального
Параметр Автомобильные ЖК-панели (7" и 8") Стандартные индустриальные ЖК-панели
Яркость, кд/м2 1000 Различные уровни |
Рабочая температура, °С -30...+80 1
Температура хранения, °С -40...+80 -30...+80
Термоудары, °С -40...+80 -30...+80
Вибрация, д 6,8 2
Механические нагрузки 55g, 1 1 мс
Ресурс подсветки Та=80'С, 70000ч Та = 25 'С, 100 000 ч Та=25'С >50 000 ч
Тест на пылезащиту JIS Z-8901 Test №15, 1 ч, 8 раз по 15 с Нет
CY2013 CY2014 CY2015 CY2016 CY2017
Размер (в дюймах)
и разрешение (в млн. пиксел, монохромных -М 21,3" ЗМС 21,3" 6ММ m 30" 6МС юмм \ 21,3" 56М /
или цветных -С)
контраст ДЛЯ МОНОХ| омных моделей
Высокий контраст 1400:1 1800:1 ^-2000:1 ^ >2000:1 \
контраст для цветших моделей | | |
1400:1 ^ 1600:1 ^-1800:1 ^ 2000:1 ^
яркость для монохр< мных моделей
Высокая яркость 1700 кд/м2 ^-2500 кд/м2 ^ 3400 кд/м2\
яркость для цветны)| моделей | | |
800 кд/м2 ^-1200 кд/м2 ^-1600 кд/м2^
Потребляемая мощность (ватты)
■Jf ES: 50 Вт
38 Вт
21,3"3MC BASE
Светодиодная подсветка
Управление подсветкой( баланс белого, однородность яркости по полю)
3/B/W-LEG-BL)
>
Рис. 5. Перспективы достижения параметров для большеформатных дисплеев к 2017 году Примечание. Звездочкой обозначены планируемые показатели.
томобильного сектора по сравнению с обычными индустриальными панелями.
Перспективные направления разработок компании NLT
Следуя требованиям рынка в соответствии с тенденциями развития дисплейной индустрии, компания активно разрабатывает новые технологии, которые позволяют ей удерживать ведущие позиции в секторе индустриальных дисплеев.
Ключевыми векторами для внедрения новых технологий являются:
• широкое внедрение панелей сверхвысокого разрешения;
• уменьшение энергопотребления;
• расширение рабочего температурного диапазона;
• увеличение уровня интеграции и функциональности устройств.
Внедрение новых технологий для транзисторной матрицы
При возрастании разрешения основной проблемой становится недостаточное быстродействие транзисторов на основе аморфного кремния. LTPS может использоваться для малоформатных экранов, но абсолютно неприменима для больших размеров экрана.
В жидкокристаллических HD-панелях IGZO применяются тонкопленочные транзисторы на основе аморфного полупровод-
ника, представляющего собой оксид индия, галлия и цинка (Indium Gallium Zinc Oxide). Транзисторы IGZO обеспечивают великолепные характеристики, благодаря которым появляется возможность значительно уменьшить потребляемую мощность, увеличить разрешение дисплеев, улучшить характеристики сенсорных экранов. Обладая аморфной структурой, оксидные полупроводники при этом имеют более подходящие для производства TFT-транзисторов свойства, чем гидрогенизированный аморфный кремний (табл. 6).
Процесс формирования TFT-структуры IGZO фактически точно такой же, как и для традиционной, на основе аморфного кремния (a-Si). Различие заключается только в способе нанесения пленки самого полупроводникового материала.
Несмотря на то, что LTPS-транзисторы имеют очень высокий ток для открытого состояния (ON current) за счет высокой подвижности носителей, ток выключенного состояния (OFF current) для них недопустимо высокий, и даже выше, чем у транзисторов на основе аморфного кремния. С другой стороны, подвижность носителей заряда у материала IGZO более чем в 20 раз выше, нежели у аморфного кремния (a-Si). Уже одно это качество позволяет значительно уменьшить размеры транзисторов матрицы, сохраняя прежние параметры по сравнению с a-Si. Кроме того, поскольку подвижность дырок при отрицательном смещении очень низкая,
Таблица 6. Сравнительные характеристики технологий транзисторов управляющей матрицы
Аморфный кремний (a-Si:H) Микрокристаллический кремний (плазмохимическое осаждение) Аморфный IGZO LTPS низкотемпературный поликремний
Размер транзистора Большой Большой Маленький Маленький
Подвижность электронов 0,5-1 0,5-1 5-20 30-300
Стабильность Высокая Средняя, больше, чем у LTPS Высокая, больше, чем у a-Si:H Плохая
Однородность Хорошая Удовлетворительная Хорошая Плохая
Таблица 7. Сравнительные характеристики технологических процессов для формирования транзисторных матриц
TFT IGZO a-Si LTPS/CG-кремний
Процесс Аналогичный a-Si Традиционный Сложнее, чем для аморфного кремния
Полупроводник Смесь I^O3, Ga2O3, ZnO Аморфный кремний Поликристаллический, или гранулированный кремний
Метод осаждения пленки полупроводника Вакуумное распыление Химическое осаждение из паровой фазы Химическое осаждение из паровой фазы (затем лазерный отжиг)
очевидно, что транзисторы IGZO обеспечивают идеальную характеристику для выключенного состояния. Характеристики ON/OFF, обеспечиваемые транзисторами IGZO, существенно выше по сравнению с традиционными a-Si и LTPS (табл. 7).
Преимуществами тонкопленочных транзисторов IGZO являются высокая подвижность основных носителей и сверхнизкий ток утечки транзистора в закрытом состоянии по сравнению с a-Si.
Применение IGZO-технологии имеет хорошие перспективы в секторах:
• производства TFT ЖК-панелей высокого
разрешения;
• мобильных устройств (снижение потребляемой мощности ЖК-дисплеев);
• сенсорных экранов.
Более высокое разрешение панелей обеспечивается за счет уменьшения размеров транзисторов активной матрицы TFT благодаря высокой подвижности носителей заряда в материале IGZO. Соответственно, можно сделать меньше размер строчных и столбцовых шин матрицы и увеличить разрешение панели по сравнению с a-Si. Это решение может быть использовано как для панелей малых размеров, так и для больших экранов ЖК-телевизоров.
Новая технология позволяет добиться невиданных ранее разрешений для дисплейных экранов: UHD1 3840x2160 (4Kx2K) и даже UHD2 7680x (8Kx4K).
Снижение энергопотребления для панелей с матрицей IGZO достигается за счет действия двух факторов. Первый фактор — уменьшение размеров транзистора и увеличение коэффициента пропускания активной структуры по сравнению с традиционной структурой на аморфном кремнии. Для управления транзистором меньшего размера требуется меньше энергии (меньше емкость затвора). За счет уменьшения размеров транзисторов увеличивается коэффициент пропускания всего экрана. Кроме того, пленка IGZO имеет на 30% больший коэффициент пропускания, чем пленка аморфного кремния. Следовательно, для того чтобы обеспечить ту же яркость изображения, можно уменьшить яркость подсветки и сократить энергопотребление.
Другой фактор, способствующий снижению энергопотребления еще в большей степени, — новый метод управления в сочетании с характеристиками транзисторов IGZO. В традиционном TFT ЖК-дисплее перезапись информации в элементы памяти транзисторной матрицы происходит с частотой 30-60 Гц, даже если изображение на экране неподвижное и неизменное. Регенерация с такой частотой необходима вследствие высоких токов утечки транзисторов матрицы. Для проведения каждого цикла регенерации затрачивается значительная энергия (перезарядка шин адресации, подкачка заряда на элементах памяти матрицы).
Сенсорные панели нового поколения
Чувствительность сенсорной панели определяется отношением полезного сигнала (от прикосновения) к шумовому сигналу. Дисплейная панель сама становится источником высокочастотного шума. Матрица шин адресации дисплея является излучающей антенной. Высокочастотные сигналы, сопровождающие перезарядку емкостей шин адресации, вызывают наводку на приемную антенну (сенсорная панель). При отсутствии регенерации шум дисплейной панели значительно уменьшается. Если сканирование сенсорной панели проводить в период паузы регенерации, то надежность определения координат прикосновения к сенсорной панели значительно возрастет. Очевидно, что при меньшем уровне шумов от матричной системы адресации IGZO ЖК-панели обеспечивается лучшая чувствительность сенсорной панели. При отсутствии развертки шум от дисплейной панели практически равен нулю, поэтому и координаты места прикосновения к сенсорной панели могут быть определены с большей точностью.
Перспективы использования технологии IGZO
Технология IGZO-TFT применима как для сектора дисплеев мобильных устройств, так и для большеформатных экранов ЖК-телевизоров. Использование ЖК-дисплеев IGZO в мобильных устройствах за счет новой технологии энергосбережения и высокого коэффициента пропускания экранов позволяет увеличить ресурс работы аккуму-
ляторной батареи в 2,5 раза по сравнению с обычными TFT ЖК-дисплеями на основе аморфного кремния, сохраняя при этом тот же уровень яркости изображения. Для мобильных устройств, в которых предусмотрен IGZO ЖК-дисплей с сенсорным экраном, обеспечивается возможность ввода рукописного текста и рисования стилусом за счет более высокой разрешающей способности и чувствительности.
Сверхмалый ток утечки транзисторов IGZO способен вывести дисплейную технологию на качественно новый уровень эволюции, обеспечивая возможность увеличения разрешения дисплеев, снижения потребляемой мощности, повышения чувствительности сенсорных панелей.
Энергопотребление
Снижение энергопотребления TFT ЖК-панелей (рис. 6) — одно из приоритетных направлений развития технологий NLT. Основные потери энергии происходят в источнике задней подсветки, а также рассеиваются на структуре ЖК-панели. Переход на светодиодные источники вместо люминесцентных трубчатых ламп позволил уменьшить потребление на 40%. Применение технологии ColorXcell (описанной ранее) дополнительно снизило энергопотребление ЖК-панелей еще на 25%. В настоящее время компания готовит к выпуску новые модели ЖК-панелей, в которых будут использоваться новые технологии, сокращающие потребление еще на 35%. На рис. 6 показаны диаграммы эффективности различных энергосберегающих технологий.
к 200
175 150 125 100 75
S 50 I 25
пз
LED Backlight & ColorXcell
DDI!
>
■ LED Backlight: -40%
CABC+RGBW
DD С
>
ColorXcell +Optimal CF: -25%
П
ï 60%
потенциал энергосбережения
LED Backlight LED Backlight +ColorXcell +ColorXcell
+CABC +CABC
+RGBW
Рис. 6. Ключевые технологии для сокращения энергопотребления ЖК-панелей
входные видеосигналы (RGB)
сигнал управления яркостью подсветки
формирователь диаграммы развертки с функциональным автоматом видеообработки RGBW
RGBW-панель
контроллер развертки панели
процессор для функции RGBW+CABC «на лету»
сигнал управления свегодиодами подсветки
Рис. 7. Комплексное применение динамической светодиодной подсветки и топологии цветных фильтров RGBW дает существенное снижение энергопотребления
Технология RGBW+CABC
Как было описано выше, применение топологии цветных фильтров RGBW дает возможность сохранения высокого уровня яркости. Однако баланс яркости при этом далеко не оптимален. В настоящее время компания NLT работает над внедрением перспективной технологии адаптивной динамической светодиодной подсветки (CABC — Contents Adaptive Brightness Control). Яркость подсветки регулируется в зависимости от видеоконтента. Благодаря этому удается расширить динамический контраст, оптимизировать яркостный баланс и уменьшить энергопотребление.
Обработка входного видеосигнала и формирование управляющих сигналов для ЖК-панели с топологией цветов RGBW производится видеопроцессором в контроллере развертки (Tcon) (рис. 7).
Адаптивная подстройка яркости светодио-дов задней подсветки (в соответствии с видеоконтентом) может дать экономию до 50%. К серийному выпуску панелей с внедренной технологией снижения энергопотребления планируется приступить в VI квартале 2015 года.
Технологии квантовых точек для расширения цветовой палитры
Цветовые параметры ЖК-дисплеев определяются параметрами двух базовых компонентов дисплея: задней подсветки и цветных фильтров. В качестве источников подсветки в современных ЖК-дисплеях в подавляющем большинстве случаев используются массивы мощных белых светодиодов. Светодиоды белого свечения имеют более низкую эффективность, чем монохромные светодиоды, из-за больших потерь, возникающих при преобразовании спектра доминантного голубого излучения в более длинноволновое излучение. YAG-люминофор обеспечивает излучение двухцветового спектра: основного голубого и широкополосной желтой компоненты. Итоговый спектр хотя и близок по ощущениям зрительной системы к белому, имеет недостаточное содержание зеленого и красного компонентов по сравнению с естественным солнечным светом.
Другие потери связаны в первую очередь с деградацией люминофоров при большой рабочей температуре светодиода. Обычная задняя подсветка ЖК-дисплеев получается за счет белого спектра, который достигается за счет применения люминофора на основе иттрий-алюминий граната (YAG — yttrium aluminum garnet).
Технология люминофоров на основе квантовых точек использует эффект преобразования посредством люминофоров части коротковолнового излучения (излучение синего светодиода) в более длинноволновое излучение (в красное и зеленое) (рис. 8).
В первом случае люминофор размещен в конструкции самого светодиода. В альтернативном варианте излучатель и конвертер конструктивно разнесены. В качестве излучателя используются мощные голубые све-тодиоды, а конвертация излучения происходит на отдельном фильтре, размещаемом непосредственно под ЖК-панелью. Различие заключается в том, что эффективность преобразования существенно выше для второго варианта. И не только это.
Уникальные свойства квантовых точек используются для создания насыщенной белой задней подсветки, что особенно важно для ЖК-дисплеев. Этот свет имеет острые спектральные пики в красном, голубом и зеленом спектре (ширина пиков 30-40 нм), позволяя формировать широкую цветовую палитру.
Квантовые точки (КТ) — полупроводниковые кристаллы с характерным размером от единиц до десятков нанометров. Энергетический спектр квантовой точки принципиально отличается от объемного полупроводника и зависит от ее размера.
Квантовые точки превосходят традиционные люминофоры по фотостабильности и яркости флуоресценции. Эффективность преобразования спектра для квантовых точек достигает 90%. Цвет флуоресценции зависит от размера наночастиц. Одно из перспективных направлений в технологии дисплеев — использование наночастиц, обладающих дискретным энергетическим спектром электронов
Рис. 8. Принцип преобразования световой энергии квантовыми точками
вследствие квантово-размерных эффектов, в качестве люминофоров квантовых точек. Квантовые точки фактически являются полупроводниковыми лазерами с перестраиваемой частотой. И эта самая пленка содержит миллионы таких управляемых источников света, формирующих равномерную подсветку для ЖК-панелей. Источники света при этом находятся непосредственно за ЖК-затворами.
Преобразование световой энергии выполняется с высокой эффективностью, обеспечивая достаточный уровень яркости без повышения мощности и сокращая потребление энергии, что актуально в первую очередь для приборов с батарейным питанием. Возможность управления цветом свечения квантовых точек, помимо расширения диапазона отображаемых цветов, позволит в дальнейшем полностью избавиться от цветных светофильтров и поднять КПД. При использовании такой подсветки получается природное насыщенное цветное изображение с расширенным спектром, делающее более реалистичным просмотр цифрового фото, видео и игрового контента. Поскольку QDEF заменяет другую пленку того же назначения, отсутствует потребность в переоборудовании производственных линий или изменении техпроцесса, что должно способствовать быстрому внедрению разработки в серийную продукцию. За счет снижения нагрева люминофора можно существенно увеличить срок службы светодиодного источника белого света. Также достигается большая стабильность колориметрических характеристик источника. Нет дрейфа спектра излучения при длительной работе светодиода. Однако высокая фотостабильность и эффективность флуоресценции квантовых точек могут быть реализованы в полной мере только при диспергировании данных наночастиц в подложку.
Поскольку спектр излучения квантовых точек контролируется с точностью 2 нм, то появляется возможность с большой точностью выбирать параметры источника подсветки, полностью согласованные с характеристиками цветных фильтров. Это позволит увеличить яркость, улучшить цветопередачу, сделать изображение более натуральным, а также сократить энергопотребление подсветки и самого дисплея.
CY2013 CY2014 CY2015 CY2016 CY2017
Толщина и
вес
Параметры чувствительности
Дополнительные возможности
Add-On
★ ★
10,4"Demo
~15"Prototype •
плас гиковые защитные крь ЛШКИ У
капли воды+ттапщина перчаток 1 мф
работа в перчатках + влажность
капли воды+толщина перчаток 2 мм
★
Prototype
тгМР
1 мм перчатки
толстые перчатки
3-5 мм перчатки
3
Hover 20 мм ^"распознавание ЗР-жестов над поверхностью экрана^
+ "f MP
Prototype
- технология активного стилуса
(со встроенной схемой управления)
- тактильная обратттая связь
- изогнутая сенсорная поверхность
I I текущее положение О в разработке О запланировано
Рис. 9. Перспективы развития технологии проекционных сенсорных экранов
Сенсорные экраны
Основные векторы развития технологий — упрощение процесса изготовления, снижение веса и толщины панелей, улучшение сенсорной чувствительности, обеспечение дополнительной функциональности. Так, вместо традиционной технологии накладных сенсорных панелей будут использоваться технологии встроенных сенсорных матриц. Подробнее достоинства этих перспективных технологий будут описаны ниже. Увеличение чувствительности требуется в первую очередь для того, чтобы расширить секторы приложений.
Прежде всего, чтобы обеспечить возможность работы с сенсорными экранами операторов в толстых защитных перчатках (толщиной до 5 мм). В настоящее время с сенсорными экранами можно работать в тонких перчатках толщиной не более 1 мм и при наличии мелких капель воды на экране. Имеется широкий спрос на сенсорные экраны, которые обеспечивают работу при попадании на экран пыли, грязи или капель жидкостей. Вес сенсорных панелей будет уменьшен, в частности благодаря применению пластиковых подложек вместо стеклянных. Применение пластиковых подложек также предоставляет возможность изготовления гнутых или гибких ЖК-панелей с сенсорными экранами. Планируется дополнить функционал сенсорных панелей использованием многопальцевых жестов, а также обратной связью по силе нажатия на панель. Увеличение чувствительности позволит работать с сенсорными экранами без прикосновений к поверхности (режим Hover — «парение над поверхностью»). Кроме того, оператор сможет работать, используя эффективные командные 3D-жесты над поверхностью экрана. Планируется внедрение новой сенсорной технологии с активным стилусом. В конструкцию стилуса будет встроена элек-
троника, обеспечивающая дополнительные сенсорные функции — например, тактильную обратную связь для оператора (вибрация для подтверждения выбора объекта или команды). Со стилусом будет использоваться беспроводная связь.
На рис. 9 показаны перспективы развития компанией NLT новых технологий емкостных проекционных сенсорных экранов для индустриального сектора.
По мере внедрения технологии пластиковых гибких подложек ожидается появление сгибаемых сенсорных панелей.
Сравнение технологий On-Cell и In-Cell
В настоящее время известны три типа технологий емкостных сенсорных экранов: Add-On, In-Cell, On-Cell. Add-On — стандартная технология накладной сенсорной панели, помещаемой поверх TFT ЖК-панели. В двух других технологиях используются встроенные в ЖК-панель сенсорные матрицы проводников.
В технологии On-Cell матрица емкостных электродов нанесена поверх слоя цветных фильтров на верхней подложке в структуре ЖК-панели. А в In-Cell — на нижней подложке, поверх транзисторной матрицы TFT. На рис. 10 показаны структуры сенсорных панелей, изготовленных по технологиям On-Cell и In-Cell. На рис. 11 приведено сравнение показателей для трех сенсорных технологий.
Самой лучшей прозрачности удается достичь с помощью технологии On-Cell. Однако лучшая чувствительность остается у традиционной накладной технологии, хотя у нее есть существенный недостаток — большая толщина конструкции и, соответственно, вес. В новых разработках компания NLT
On-Cell
In-Cell
Контроллер емкостной Матрица проводников проекционной панели
/ Цветные фильтры / * ' -*-
Матрица проводников Цветные фильтры
"V
/ Цве ±t
=y
Контроллер емкостной проекционной панели
Микросхема драйвера строк ЖК-панели
Микросхема драйвера панели со встроенным контроллером емкостной панели
Рис. 10. Сравнение структур для двух сенсорных технологий — On-cell и ^^П
On-Cell In-Cell Add-On
Структура защитная крышка 1 оптический гель 1
защитная крышка защитная крышка матрица электродов сенсора 1
оптический гель оптический гель поляризатор цветные фильтры крышка
[ матрица электродов сенсора | поляризатор
цветные фильтры матрица транзисторов матрица транзисторов цветные фильтры матрица транзисторов
Толщина малая малая большая
Вес малый малый большой
Прозрачность отличная хорошая хорошая
Чувствительность хорошая хорошая лучший
Допустимые размеры для технологии -15" ~8" 6,5"-19"
Контроллер панели стандартный специальный, заказной стандартный
Технологичность хорошая плохая хорошая
Рис. 11. Сравнительные показатели трех технологий емкостных сенсорных экранов
будет использовать преимущественно технологию On-Cell как наиболее перспективную и эффективную.
Заключение
Потенциал используемых и развиваемых дисплейных технологий компании NLT (NEC) очень высок. Высокое качество, надежность, функциональность, направленность разработок на требования рынка обеспечивают компании NLT (NEC) сохранение лидирующих позиций среди ведущих производителей качественной
дисплейной продукции. Компания NLT, следуя основным трендам рынка, развивает и перспективные направления, например технологии гибких и изогнутых ЖК-дисплеев.
Изогнутый дисплей NEC CRV43 впервые был представлен на выставке InfoComm 09, проходившей в июне 2009 года в Орландо, Флорида. ■
Литература
1. LCD Modules from NLT Technologies // Ltd. Renesas. April, 2014.
2. Албуткин Д., Наймушин А. Обзор современных промышленных дисплеев компании NLT Technologies, Ltd. // Компоненты и технологии. 2013. № 8.
3. Наймушин А. Тенденции развития панелей NEC // Мир электронных компонентов. 2010. № 1.
4. Зайцев А. Требования и испытания TFT LCD-модулей NEC Electronics, работающих в жестких условиях эксплуатации // Мир электронных компонентов. 2009. № 1. 2008. № 2.
5. Горюнов Г. Как правильно выбрать промышленную TFT-панель // Мир электронных компонентов. 2009. № 4.
НОВОСТИ I рынок
PT Electronics начинает сотрудничество с компанией Tusonix
Компания PT Electronics сообщает о начале сотрудничества с холдингом CTS Corporation, в состав которого входит бренд Tusonix. Tusonix является одним из мировых лидеров в области производства электромагнитных фильтров и фильтров радиопомех EMI-RFI, а также дисковых керамических и подстроечных конденсаторов.
PT Electronics рекомендует триммеры 538 серии Tusonix для замены подстроечных керамических конденсаторов КТ4-256 производства ПЗР «Плескава».
Различные комбинации емкостей, типов диэлектрика и конструктивного исполнения позволяют подобрать триммеры с нужными характеристиками практически для любого применения.
Основные характеристики:
• Рабочее напряжение (для диэлектриков A, B, C): 350 В при +85 °C, 200 В при +125 °C.
• Рабочее напряжение (для диэлектриков D, F): 200 В при +85 'С, 100 В при +125 'С.
• Температурный диапазон: от -55 до +125 °C.
• Добротность Q: min 500.
• tg угла потерь: не более 0,002.
Продукция Tusonix удовлетворяет стандартам MIL-PRF-15733, MIL-PRF-81 и MIL-C-11015.
www.ptelectronics.ru
Spb Integral Интеграл СПБ
Совместное предприятие
ЗАО «ИНТЕГРАЛ СПб», г. Санкт-Петербург является официальным представителем ОАО «ИНТЕГРАЛ» на территории России.
ЗАО «ИНТЕГРАЛ СПб» осуществляет продажу микроэлектронных компонентов по номенклатурному перечню ОАО «ИНТЕГРАЛ»
(«Завод полупроводниковых приборов»; з-д. «Транзистор»; з-д. «Цветотрон»)
Поставка изделий отечественного производства с приемкой «1», «5» и «9» со склада и под заказ. Разработка и изготовление микросхем специального назначения. Поставка изделий иностранного производства под контролем ВП МО РФ.
Лицензия «второго» поставщика.
Свидетельство об аттестации № СВС.01.423.1230.13 от 20.06.2013г.
Сертификат на разработку интегральных микросхем No СВС.01.411.0045.12 от 06.02.2012г.
Сертификат соответствия «Оборонсертифика» № 6300.311S67/RU от 29.07.2013г.
Всю информацию Вы можете получить из каталогов ОАО «ИНТЕГРАЛ»
http://www.integral.by Отгрузка со склада в Санкт-Петербурге.
Торговля оптом и в розницу.
3
Россия, Санкт-Петербург, Ириновский пр., д. 21, к. 1 Тел.: (812)527-78-85,527-78-86. Факс 527-78-90 E-mail: order@integralspb.ru http://www.integralspb.ru
0
новости
Field Application Engineer
for Infineon Industrial Power Control (ex eupec) Applications in Russia
Areyou readyforanewcareerthat isopento you? U? Startyourfuture at Infineon Technologies...
Location: • Moscow
ГпШЯ?
Job Description:
Demand creation for Infineon Industrial Power Control (ex eupec) Identification and development of new business Provide technical training Customer visits
Develop a good relationship with our distributors and focus customers Keep close contactto ApplicationandEngineeringdepartments to solveapplication problems
Strong Requirement:
Combination of technical and communication skills, business orientation
Qualifications/Experience:
University degree in electrical engineering
Work experience in Russia at 2-4 years
Hardware development experience required
Languages: English (fluent), Russian (fluent)
Contact:
Infineon Technologies RUS LLC elena.ozerskaya@infineon.com
