Экран ltps что это значит

IPS и LTPS — в чем разница?

Кроме матрицы OLED, которая становится все более популярной, для производства современных дисплеев используются технологии IPS и LTPS. Их применяют в большинстве гаджетов вместо уже устаревших TN-матриц. Разбираемся, чем схожи IPS и LTPS, в чем между ними разница и какая технология лучше.

Начнем с того, что все современные экраны состоят из четырех частей: тачскрина, воздушной или клеевой прослойки, непосредственно матрицы и подсветки. Именно матрица влияет на качество отображения картинки, ее яркость, разрешение и время отклика. IPS и LTPS — это как раз типы жидкокристаллических матриц.

И IPS, и LTPS обладают хорошим углом обзора — 170 градусов, схожей яркостью и качеством картинки. Обе технологии используют в своей основе жидкие кристаллы кремния. Но в LTPS в их качестве выступает низкотемпературный поликристаллический кремний (LTPS — Low Temperature Poly Silicon). Что нам это дает на практике?

Если обойтись без длинных выкладок о технологии производства кремния для LTPS, то можно кратко сформулировать два преимущества этой технологии для пользователей современных смартфонов:

• малое время отклика дисплея — экран с LTPS за счет высокой подвижности электронов реагирует на нажатия в два раза быстрее, чем IPS;
• низкое потребление энергии, то есть экран с LTPS меньше разряжает аккумулятор смартфона.

Проще говоря, LTPS — это более продвинутая IPS. У нее меньше скорость отклика и низкое энергопотребление. Также LTPS проще изготавливать, но сам процесс производства дороже. Поэтому и стоимость смартфонов с матрицей LTPS выше. Но для рядового пользователя ее наличие, как правило, не принципиально — даже для мобильных игр обычно хватает IPS.

Источник

IPS и LTPS — в чем разница?

Кроме матрицы OLED, которая становится все более популярной, для производства современных дисплеев используются технологии IPS и LTPS. Их применяют в большинстве гаджетов вместо уже устаревших TN-матриц. Разбираемся, чем схожи IPS и LTPS, в чем между ними разница и какая технология лучше.

Начнем с того, что все современные экраны состоят из четырех частей: тачскрина, воздушной или клеевой прослойки, непосредственно матрицы и подсветки. Именно матрица влияет на качество отображения картинки, ее яркость, разрешение и время отклика. IPS и LTPS — это как раз типы жидкокристаллических матриц.

И IPS, и LTPS обладают хорошим углом обзора — 170 градусов, схожей яркостью и качеством картинки. Обе технологии используют в своей основе жидкие кристаллы кремния. Но в LTPS в их качестве выступает низкотемпературный поликристаллический кремний (LTPS — Low Temperature Poly Silicon). Что нам это дает на практике?

Если обойтись без длинных выкладок о технологии производства кремния для LTPS, то можно кратко сформулировать два преимущества этой технологии для пользователей современных смартфонов:

• малое время отклика дисплея — экран с LTPS за счет высокой подвижности электронов реагирует на нажатия в два раза быстрее, чем IPS;
• низкое потребление энергии, то есть экран с LTPS меньше разряжает аккумулятор смартфона.

Проще говоря, LTPS — это более продвинутая IPS. У нее меньше скорость отклика и низкое энергопотребление. Также LTPS проще изготавливать, но сам процесс производства дороже. Поэтому и стоимость смартфонов с матрицей LTPS выше. Но для рядового пользователя ее наличие, как правило, не принципиально — даже для мобильных игр обычно хватает IPS.

Источник

Экраны смартфонов

Владимир Нимин

В описании смартфонов встречается множество незнакомых терминов. Этот материал впоследствии будет интегрирован в статьи про новинки смартфонов, которые выходят по итогам месяца. Текст будет дополняться. Пожалуйста, пишите в комментариях, описание и разъяснение каких понятий вы считаете важным добавить. Возможно, вы всё знаете, но слышали, как ваши знакомые не понимают, для чего, например, нужен акселерометр или за что отвечает какой-то параметр. Первая часть будет посвящена технологиям экранов.

Содержание

Типы экранов

У экранов множество характеристик. Это технология производства, разрешение экрана, плотность точек, обозначаемая в ppi, также нередко встречаются различные виды цветовых охватов.

LCD – это жидкокристаллический экран, под «жидкими кристаллами» которого расположена подсветка. LCD экраны распространены, так как технология хороша знакома и дешева в производстве. И раз они полностью подсвечиваются снизу, то отлично показывают себя при работе под открытым солнцем. Но из-за того, что экрану требуется подсветка, у таких экранов может быть менее четкая цветопередача по сравнению с экранами, которым не нужна подсветка (OLED).

TFT LCD – Thin Film Transistor (тонкая пленка из транзисторов) – это версия LCD, у которой к каждому пикселю экрана прицеплены транзистор и конденсатор. Таким образом возрастает контрастность. Но такие экраны потребляют больше энергии, у них хуже углы обзора и хуже цветопередача. Если так всё плохо, то почему их используют? Они дешевле в производстве, чем обычные LCD.

IPS LCD – In-Plane Switching – это продвинутая версия TFT LCD. У IPS экранов прицеплено по два транзистора к каждому пикселю и более мощная подсветка. У таких экранов отличные углы обзора, хорошая цветопередача, но они потребляют больше энергии, чем OLED экраны. Но меньше, чем TFT LCD.

LTPS LCD – Low-Temperature PolySilicon – обычный LCD экран в качестве «жидких кристаллов» использует аморфный кремний. Аморфный кремний всем хорош, но накладывает ограничение на разрешение экрана и чересчур греется. Такой вариант хорош для экранов с плотностью пикселей менее 300 ppi, то есть разрешение Full HD и меньше.

Решить эти проблемы призван поликристаллический кремний, или LTPS. В таком виде кремния электроны бегают быстрее, что подразумевает лучшую скорость обновления экрана, а также позволяет использовать транзисторы меньшего размера. А это означает, что такой экран потребляет меньше энергии, меньше греется и поддерживает разрешение больше FullHD, так как благодаря транзисторам меньшего размера их можно уплотнять.

К слову, сам экран тоньше, чем обычный LCD. Но в производстве LTPS LCD стоит примерно на 15% дороже. Однако сейчас это самая перспективная технология, так как разрешение экранов смартфона постоянно увеличивается.

IGZO LCD – воспринимается как следующий этап развития LCD экранов после LTPS. В этой технологии можно делать транзисторы ещё меньше, то есть увеличивать их плотность и получать ещё большее разрешение экрана. И, конечно, чем транзисторы меньше, тем меньше энергии они потребляют, то есть IGZO LCD экраны ещё более экономичны. У Sharp, которая является главным популяризатором технологии, уже есть варианты экранов с разрешением 8К и плотностью пикселей 2700 ppi и более. Это позволяет точно работать с цветом и отзывчивостью. Sharp говорит, что её топовые экраны напоминают бумагу, если по ним писать стилусом.

Retina – маркетинговый термин от компании Apple. Retina экран подразумевает высокую плотность пикселей на дюйм – более 300 ppi.

Triluminos display – а это уже маркетинговый термин от Sony, которая считает, что изобрела лекарство от всех «болячек» LCD дисплеев. По сути, это LCD на квантовых точках (у Samsung есть похожая технология в телевизорах QLED). Упрощенным языком, взяли LCD панель и в неё вставили микроскопические (квантовые) частицы, значительно улучшающие цветопередачу и яркость

OLED, P-OLED, AMOLED, Super AMOLED

OLED – это organic light emitting diode, то есть органический светодиод. Таких диодов миллионы, и каждый горит своим цветом – зеленым, синим и красным. Загораются они в комбинации, образуя таким образом нужный цвет.

Главное отличие от LCD заключается в том, что каждый пиксель передает цвет, яркость и работает индивидуально, то есть может быть включен или выключен. Благодаря этому такие экраны обладают большей контрастностью. В достоинства OLED можно записать то, что у них отличная яркость и цветопередача и они гораздо более отзывчивые, чем LCD. К минусам относится то, что такие экраны менее долговечны (но, разумеется, за 3-5 лет использования смартфона вы с этим не столкнетесь). А также такие экраны жутко боятся воды. Обычно производители прикрывают их защитным стеклом, но всё же.

AMOLED – это Active Matrix Organic Light-Emitting Diode, то есть органический светодиод с активной матрицей. Грубо говоря, AMOLED экран можно назвать TFT OLED, так как идея такая же. К каждому пикселю прицеплены транзистор и конденсатор. AMOLED технология нужна для больших по размеру экранов. Например, 10 дюймов и больше. По сути, размер может быть любым.

PM-OLED – это Passive Matrix Organic Light-Emitting Diode – пассивная матрица отличается от активной тем, что подает напряжение сразу на целый ряд диодов, а не индивидуально на каждый. Это хуже для качества картинки, зато дешевле в производстве. Обычно используется для экранов размером до 3 дюймов. Соответственно, сейчас нарваться на технологию практически невозможно.

P-OLED – Plastic Organic Light-Emitting Diode – здесь речь идет о подложке экрана (не надо путать с PM-OLED). Первые OLED экраны использовали стеклянную подложку. Но со временем появилось желание делать более интересные по форме экраны, и тогда стекло заменили на пластик. Например, благодаря этому Samsung смогла делать свои изогнутые экраны. К слову, AMOLED экраны можно назвать P-OLED, но Samsung предпочитает свой термин AMOLED, так как у компании есть ещё свои know-how касательно яркости, цветопередачи и прочих параметров экрана. Но в целом обычный потребитель разницу между AMOLED и P-OLED не заметит.

Super AMOLED – это продвинутый AMOLED, как можно догадаться из названия. Продвинутость заключается в том, что Samsung интегрировали в экран сенсорный слой. Обычно сенсорный слой накладывается поверх экрана, а тут внутри. Благодаря этому улучшилось энергопотребление, а также такие экраны лучше ведут себя на солнце (повысилась читаемость). Обычно Super AMOLED встречается только в телефонах верхних ценовых сегментов, так как достаточно дорог в производстве.

Dynamic AMOLED – самая последняя версия экранов от Samsung. Если коротко, то это Super AMOLED с поддержкой HDR10+. Также такие экраны бережнее относятся к глазам, так как испускают меньше раздражающего синего цвета.

Характеристики экранов

PPI – pixel per inch – плотность пикселей на дюйм. Чем выше это число, тем больше пикселей в одном дюйме, и, таким образом, выше качество картинки. Обычно число PPI напрямую связано с разрешением экрана смартфона и его размером. Чем выше разрешение, тем больше PPI. Но можно нарваться и на большой экран с низким разрешением и, соответственно, низким PPI, тогда при близком рассмотрении картинка будет казаться зернистой. Считается, что человеческий глаз может увидеть отдельные пиксели при 350 ppi, если плотность выше, то уже неразличимо.

Разрешение экрана – по сути, это количество пикселей, которое может уместиться на экране. Чем больше значение, тем больше информации может уместиться. Когда разрешение очень большое, например, 4К, то производители, чтобы не мельчить, просто используют иконки большего размера. Но благодаря большему количеству пикселей изображение смотрится более чётким.

Ниже – основные типы разрешений. Хочу отметить, что максимальные рекомендуемые размеры экранов приведены для смартфонов, с которыми пользователи обычно работают, держа их близко к глазам. Для планшетов и мониторов эти примеры не подходят, так как эти экраны обычно находятся на значительном расстоянии.

• 720p – 1280 х 720 – посредственные экраны с низким ppi. Кажутся зернистыми всегда.
• 1080p – 1920 x 1080 – хорошее разрешение для современного смартфона. При размере 6 дюймов у экрана 367 ppi и его пиксели неразличимы. Однако для экрана в 10 дюймов разрешения Full HD уже недостаточно. Плотность пикселей будет 220 ppi, то есть картинка будет зернистой. Full HD отлично подходит для экранов размером до 6 дюймов включительно
• 2К – 2560 x 1440 – отличное разрешение для экранов размером до 8 дюймов (367 ppi).
• 4К Ultra HD – 3840 x 2160 – используется в топовых смартфонах. Хорошо смотрится на экранах размером до 12 дюймов.
• True 4K – 4096 x 2160 – такое разрешение бывает в мониторах и телевизорах. В телефонах такого нет.

Цветовые охваты

Существует несколько основных цветовых охватов, или цветовых пространств. Соответственно, чем больше цветовой охват, тем лучше цветопередача.

sRGB – самый распространенный формат, который встречается в смартфонах. Он покрывает 33,3% от всех видимых цветов.

DCI-P3 – Digital Cinema Initiatives (DCI) цветовое пространство, используемое в цифровых кинотеатрах. Охватывает большую часть спектра естественного происхождения. Это стандарт ассоциации кинопроизводителей. Они считают, что в этом охвате лучше всего смотреть фильмы. Люди часто смотрят кино на экране смартфонов, поэтому этот цветовой охват пришёл и сюда. Этот охват на 26% больше, чем у sRGB, и покрывает 41,8% всех видимых цветов.

BT.2020 – этот цветовой охват любит использовать Sony в своих смартфонах и телевизорах. Он покрывает 57,3% видимых цветов и на 72% шире, чем sRGB

Wide color Gamut – такой охват использует Apple в своих iPhone. Он покрывает 77,6% видимого цветового спектра.

Частота обновления экрана смартфона

Частота обновления экрана – это то, с какой скоростью может меняться картинка на экране в секунду. Обычное значение – 60 Гц. Это значит, что за секунду картинка отрисуется 60 раз. В смартфонах можно встретить значение 90 Гц, а Apple, Sharp делают 120 Гц. У Xiaomi в смартфоне Black Shark 2 частота обновления экрана 240 Гц. Благодаря высокой частоте обновления, анимация на экране выглядит плавнее. На видео ниже – экран 60 Гц и 120 Гц, видео снято с частотой 240 кадров в секунду.

Заключение

Кажется, охватил основные характеристики экранов. В комментариях пишите, что я забыл, что надо добавить. Какие параметры экранов вызывают у вас вопросы.

Источник

Архитектура и технология LTPS AMOLED дисплеев фирмы CMEL

Тайваньская компания CMEL (Chi Mei EL (Electroluminescence)) является одним из самых крупных в мире производителей AMOLED-дисплеев. Фирма серийно выпускает самые большие дисплеи, после 11-дюймовых AMOLED-дисплеев, ис-пользуемых Sony в модели телевизора XEL-1. 7,6-дюймовые OLED-панели СMEL предназначены в основном для цифровых фоторамок фирмы Kodak. Фирма начала поставки своих дисплеев пятерке ведущих производителей мобильных телефонов с конца 2007 года. Сейчас CMEL ведет переговоры с несколькими потенциальными потребителями, включая Samsung Electronics Co и Nokia.

Компания CMEL в настоящее время производит линейку малоформатных AMOLED-панелей для сектора мобильных приложений. Ряд моделей представлен:

• 2-дюймовыми панелями QCIF+ формата;
• 2,4-дюймовыми панелями QVGA-формата;
• 2,8-дюймовыми панелями QVGA;
• 3,4-дюймовыми WQVGA;
• 4,3-дюймовыми WQVGA;
• 7,6-дюймовыми WVGA-панелями.

Две технологические линейки обеспечивают производительность около 800 000 панелей в месяц (в пересчете на 2,8-дюймовый эквивалент).

В конце 2008 года выход годных для AMOLED-панелей достиг уровня 85%. Получить такой высокий выход год-ных — непростая задача для АMOLED. Даже такой известный производитель в данном секторе, как Samsung SDI, только планирует довести выход годных до уровня 60-70%.

Этапы реализации концепции «Система на стекле»

Концепция «Система на стекле» отражает развитие определенного уровня интеграции элементов схемы управления ЖКД или OLED на стеклянной подложке. Подвижность основных носителей для поликремния выше, чем у аморфного кремния, но гораздо ниже, чем у монокристаллического. Поэтому в структуре управления дисплеем сохраняется кристалл контроллера-драйвера, в котором реализована большая часть функций управления, которые требуют большего быстродействия, токов и уровня интеграции. По мере развития технологии поликристаллического кремния будет осуществляться переход части функций из кристалла драйвера в поликристаллическую структуру на стекле.

На рис. 1а показана стандартная архитектура TFT ЖК-дисплеев на аморфном кремнии (NMOS). На стекле реализована только активная матрица пикселей. Для управления пикселями вполне достаточно технологии аморфного кремния: это самая дешевая и легко реализуемая в настоящее время технология. Все схемы управления строками и столбцами размещены на полиимидных носителях (COF). Использование поликремния для структуры активной матрицы позволяет получить плотность пикселей 200 на дюйм против 80-100 пикселей для аморфного кремния.

Рис. 1. Тенденции развития концепции SOG-архитектуры: а) a-Si TFT; б) PMOS LTPS; в) CMOS LTPS

Компания CMEL (www.cmel.com.tw) была образована в октябре 2004 года в качестве самостоятельного подразделения материнской фирмой Chi Mei Optoelectronics, одним из мировых лидеров среди производителей TFT ЖК-дисплеев. В начале своей деятельности CMEL выпускала OLED-дисплеи с пассивной адресацией. В настоящее время в номенклатуре фирмы представлены в основном AMOLED-дисплеи по LTPS-технологии. Пока фирма выпускает малоформатные дисплеи, предназначенные для использования в мобильных устройствах и портативных медиапроигрывателях.

CMEL является одним из членов корпорации Chi Mei Group, созданной в 1959 году тайваньским предпринимателем Wen-lung Hsu. Название «Chi Mei» сохранилось от первого предприятия, созданного Wen-lung Hsu на Тайване, — сети магазинов модной одежды Chi Mei, что в переводе означает «Первая красавица». В дальнейшем сфера деятельности Chi Mei стала стремительно расширяться: производство пластиковых детских игрушек, предприятия нефтехимической промышленности, выпуск продуктов питания и, наконец, организация производства TFT ЖК-панелей.

Сейчас используется технология PMOS LTPS, уровень которой позволяет реализовать на стекле не только активную матрицу адресации, но и схемы управления строками и мультиплексор данных. В процессе эволюции технологии LTPS появится возможность увеличить как быстродействие, так и рабочие токи базовых транзисторов, добиться равномерности и повторяемости характеристик транзисторов, достаточных для реализации на стекле таких интегральных модулей, как ЦАП гамма-коррекции, формирователей напряжений, схем быстродействующей логики, схемы входных интерфейсов и даже графической памяти. Для этого потребуется разработка технологии тонкопленочных CMOS-транзисторов.

Особенности архитектуры LTPS AMOLED дисплеев

Перенос части схем управления на стекло не является самоцелью, а одним из решений для упрощения технологии и уменьшения интегральной стоимости устройства. Дорогостоящей и трудоемкой операцией считается создание соединений между выводами драйвера-контроллера и активной матрицей. Уменьшение числа межсоединений между драйвером-контроллером на кремниевом чипе и остальной схемой на стеклянной подложке обеспечивают реализация схемы развертки по строкам и мультиплексирование шины данных управления столбцовыми шинами (рис. 2). Драйвер может находиться на COF-носителе или монтироваться на самом стекле (технология COG, Crystal-On-Glass).

Рис. 2. Сокращение числа межсоединений за счет интеграции части функций управления активной матрицей на стекле

На рис. 3 показана типовая структура управления AMOLED LTPS малоформатным дисплеем с форматом 240RGB·320. Активная матрица имеет 720 столбцовых шин и 320 строковых. Микросхема драйвера-контроллера обеспечивает формирование необходимых напряжений для питания LTPS компонентов управления, интерфейс с источником изображения и управляющие сигналы для LTPS.

Рис. 3. Структура управления LTPS AMOLED дисплеем

Быстродействие и уровень интеграции не позволяют создавать на LTPS сложные схемотехнические элементы, которые используются в твердотельных микросхемах драйверов столбцов. Поэтому большая часть схемы управления столбцовыми шинами остается в кристалле драйвера.

Мультиплексирование шины данных в LTPS AMOLED

Для сокращения числа межсоединений между выходами драйвера и столбцовыми шинами используется прием поочередной передачи сигналов шины управления столбцами через параллельную шину меньшей разрядности, то есть мультиплексирование во времени.

При этом каждый токовый выход столбцового драйвера используется для управления несколькими столбцовыми шинами. Для мультиплексирования во времени используются схемы выборки и хранения (current sample and hold). На рис. 4 показана структура тракта передачи между выходом драйвера и схемой управления пикселем.

Рис. 4. Схема передачи токового сигнала от драйвера к схеме управления пикселем

Путь управляющего токового сигнала: выход драйвера — схема выборки и хранения де-мультиплексора — схема управления пикселем.

Вся видеоинформация, приходящая от хоста, всегда предварительно фиксируется в графическом ОЗУ. Для формирования токовых сигналов управления столбцами цифровые данные считываются из ОЗУ, проходят через ЦАП гамма-коррекции и преобразуются в аналоговую форму. Затем тройки аналого-вых RGB-сигналов последовательно фиксируются в 720-разрядном аналоговом буферном регистре. На выходе регистра стоит преобразователь напряжение/ток. Для организации конвейерной передачи в тракте мультиплексор-демультиплексор используются два буфера. Пока идет заполнение текущего буфера, происходит трансляция за три цикла (3· 240) данных из другого буфера в демультиплексор.

В демультиплексоре осуществляется обратное преобразование с разворачиванием аналоговых данных на 720 разрядов и также по конвейерной схеме. Схема выборки и хранения не требует высокого быстродействия и имеет структуру, аналогичную схеме управления OLED пикселем (ключи + память на емкости). Сигналы Si и Hj (рис. 5) осуществляют синхронизацию конвейерной структуры, поочередно открывая и закрывая ключи на входе и выходе схемы памяти.

Рис. 5. Структура демультиплексора 1:3 со схемами выборки и хранения (SH) и коммутационными ключами (тонкопленочная структура LTPS на стекле)

За счет мультиплексирования удается сократить число ЦАП и других схем, необходимых для управления каждой столбцовой шиной, по сравнению с обычной последовательной архитектурой управления.

Такое решение стало активно использоваться в настоящее время во всех драйверах LTPS дисплеев, в том числе и для LTPS ЖК-дисплеев. Структура драйвера тайваньской компании Himax HX5116-A имеет всего 160 выходных сигнала для управления столбцами LTPS AMOLED. При мультиплексировании 3:1 драйвер обеспечивает управление 480 столбцами LTPS AMOLED.

В дисплее форматом QWGA 480RGB·272 типа P0760WVLB-T CMEL используется мультиплексирование по столбцовым шинам 9:1. В этом дисплее 480·3 = 1440 столбцовых шин. Применение схемы мультиплексирования 9:1 позволяет уменьшить число требуемых сигналов управления по столбцовой шине до 1440/9 = 160.

Линейка LTPS AMOLED дисплеев фирмы CMEL

Во всех дисплеях используется технология SOG (System-On-Glass). На стеклянной подложке, кроме активной матрицы OLED, по технологии LTPS созданы схемы управления строками и часть схемы управления столбцами. На малоразмерных OLED-дисплеях с форматами до 480RGB·272 контроллер-драйвер дисплея размещается на стекле. Связь с хостом — через полиимидный гибкий шлейф.

Дисплей высокого разрешения P0760WVLB-T (таблица, рис. 6-8) имеет другую конструкцию и выполнен в виде модуля с размещением части схемы управления на несущей печатной плате. На этой плате находятся преобразователи напряжения и ПЛИС Spartan-3, обеспечивающая преобразование сигналов входного интерфейса LVDS в сигналы интерфейса драйверов строк, синтез сигналов управления и гамма-коррекцию управляющих сигналов данных. На стеклянной подложке находятся LTPS-структура (активная OLED-матрица, схемы управления строками, мультиплексор данных), а также два драйвера-контроллера, монтированных по технологии COG (Crystal-On-Glass).

Таблица. Основные параметры LTPS OLED дисплеев CMEL

Модель	Диагональ экрана, дюйм	Разрешение	Цвета	Яркость, кд/м 2	Размер дисплея, мм	интерфейсы	Драйвер
C0200QILB-C	2,0	176RGBx220	262K	230	38×49	SPI, MPU (i80/M68)	S6E63D6
C0240QGLA-T	2,4	240RGBx320	262K	230	40,52×57,23	SPI, MPU (i80/M68), RGB (8/9/16/18)	S6E63D6
C0283QGLC-T	2,8	240RGBx320	262K	230	43,2×57,6	SPI, MPU (i80/M68), RGB (8/9/16/18)	S6E63D6
P0340WQLA-T	3,4	480RGBx272	16M	200	82,8×54,3	8 бит serial RGB/ 24 parallel RGB	HX5116
P0430WQLA-T	4,3	480RGBx272	16,7M	250	102,04×63	8 бит/24 бит RGB	HX5116
P0760WVLB-T	7,6	800RGBx480	16,7M	230	173,6×115,26	LVDS	2 кристалла ASIC 3 (Himax) или HX5161-A

Рис. 6. Структура OLED-дисплея P0760WVLB-T

Рис. 7. 7,6-дюймовый AMOLED P0760WVLB-T в фоторамке Kodak

Рис. 8. 4,3-дюймовый AMOLED-дисплей CMEL в мониторе приборной панели гоночного автомобиля Formula2

На рис. 7, 8 показаны примеры использования AMOLED CMEL в фоторамке Kodak и в мониторе приборной панели автомобиля Formula2. На экране дисплея бортового компьютера отображаются диагностические данные, параметры системы охлаждения двигателя, давления в шинах, обороты двигателя и т. д. Яркость дисплея обеспечивает хорошую читаемость данных даже при ярком свете.

Особенности драйверов для LTPS AMOLED

В дисплеях CMEL применяются микросхемы контроллеров-драйверов двух производителей: тайваньской фирмы Himax Technologies [2] и корейской Samsung. Эти драйверы также используются в разработках и других производителей AMOLED-дисплеев. Во многом их архитектуры схожи. Микросхемы выпускаются только в исполнении COG для монтажа кристалла на стекло. Характерные элементы драйверов: используется мультиплексирование шины данных, внутренняя графическая память, программируемые режимные регистры, несколько альтернативных интерфейсов для загрузки изображения, преобразователи напряжений и умножители напряжений, а также преобразователи уровней КМОП-рМОП. Драйвер S6E63D6 имеет ряд особенностей, которые обеспечивают ему несколько преимуществ. Рассмотрим структуру драйвера-контроллера S6E63D6.

Драйвер S6E63D6 для LTPS AMOLED

Драйвер S6E63D6 разработан Samsung для управления LTPS AMOLED форматом 240RGB·320. Драйвер предназначен для монтажа кристалла на стекле (COG). Размер кристалла — 15,58·1,33 мм, число выводов — 550.

Драйвер S6E63D6 (рис. 9) поддерживает разработанный Qualcomm высокоскоростной последовательный интерфейс нового поколения — MDDI (Mobile Display Digital Interface), тип I, с пакетной передачей данных (рис. 10), который определен как клиентское устройство в стандарте Video Electronics Standards Association (VESA). Этот интерфейс позволяет передавать данные между хостом и несколькими дисплеями (основным и вспомогательным).

Рис. 9. Структура драйвера AMOLED S6E63D6

Рис. 10. Интерфейс драйвера с хостом

Площадь для движущейся картинки на экране определяется областью GRAM (функция видеоокна). Размеры окна задаются в режиме отображения. Управление окном видео не зависит от отображаемого статического изображения.

Размер внутреннего ОЗУ: 240·18·320 = 1 382 400 бит.

Интерфейс обеспечивает доступ со стороны хоста к дисплейному ОЗУ и файлу управляющих регистров (рис. 11).

Рис. 11. Структура связей драйвера S6E63D6 с AMOLED

Модуль гамма-коррекции в драйвере LTPS AMOLED

Как известно, OLED-структура имеет нелинейную характеристику ток/яркость. Следует принять во внимание и тот факт, что RGB OLED светодиоды имеют различные характеристики. Одним из ответственных элементов схемы управления является схема гамма-коррекции, которая конвертирует входные видеосигналы в токовые сигналы управления AMOLED. По сути, это трехканальный цифро-аналоговый преобразователь с токовым выходом и нелинейной характеристикой. Для генерации шкалы серого с гамма-коррекцией используется двухступенчатая система формирования опорных уровней напряжения (рис. 12).

Рис. 12. Двухступенчатая система формирования опорных уровней напряжения: а) грубая шкала; б) точная подстройка

Чтобы сократить расходы на реализацию 3 каналов нелинейных ЦАП и в то же время сохранить высокую точность преобразования, используется двухступенчатая система преобразования.

Первая ступень осуществляет грубое приближение (slope adjustment) и представлена тремя отрезками кусочно-линейной аппроксимации. Таким образом, задается жесткий шаблон, который для каждого из цветов может только сдвигаться вверх-вниз. Наклоны отрезков заданы жестко и не могут варьироваться. На втором уровне (macro adjustment) используется более точная и нелинейная подстройка характеристики в каждом из трех фрагментов линейной функции. Нелинейное преобразование осуществляется на основе Look-Up Table табличных значений, загруженных в память драйвера и соответствующих характеристикам конкретных, используемых в дисплее RGB OLED светодиодов. «Зашивка» табличных данных производится по заказной спецификации на этапе производства микросхемы.

Интерфейс столбцового драйвера

На рис. 13 приведена структура тракта преобразования и передачи данных для столбцовых шин OLED-дисплея.

Рис. 13. Структура управления столбцовыми электродами (данные)

Данные, загружаемые по видеоинтерфейсу, буферизируются во внутреннем ОЗУ драйвера S6E63D6 (Graphic RAM). В соответствии с временной диаграммой развертки дисплея эти данные затем последовательно считываются (18-разрядным словом, по 6 разрядов на каждый цвет) и преобразуются трехка-нальным нелинейным ЦАП в сигналы управления пикселями. Эти данные в аналоговой форме записываются в 240-разрядный выходной регистр. Этот регистр — двухкаскад-ная 240-канальная схема выборки и хранения. Процесс преобразования и транспортировки данных организован по конвейерной схеме. Передача данных проходит по 240-разрядной шине данных, связывающей выходы драйвера с входами демультиплесора (Demux), размещенного на стекле. Схемой демультиплек-сора данные «разворачиваются» и записываются в 720-разрядный аналоговый регистр (схемы выборки и хранения). Данные предназначены для загрузки в буферный регистр, размещенный на стекле и реализованный по LTPS-технологии. Регистр имеет входной демультиплексор 1:3.

Технология низкотемпературного поликремния LTPS

Для AMLCD уже давно и успешно используется технология на аморфном кремнии. К сожалению, для формирования схем управления пикселем OLED требуются большая подвижность носителей и большие токи, чем те, которые в настоящее время может обеспечить стандартная технология транзисторов на аморфном кремнии. Подходящей и сравнительно недорогой технологией для реализации токовой матрицы управления пикселями в OLED является технология низкотемпературного кремния.

Поликремний обеспечивает подвижность, достаточную не только для реализации активной адресации матрице, но и для создания простых схемных модулей, обеспечивающих поддержку развертки по строкам и столбцам. Низкотемпературный поликремний получается за счет рекристаллизации аморфного кремния. То есть изначально на подложку наносится пленка аморфного кремния, которая может использоваться для реализации активно-матричной структуры AMLCD. Первоначально для кристаллизации структуры аморфного кремния использовался термический отжиг. Но это возможно, если подложка из кварцевого стекла. Обычное стекло при высокой температуре начинает плавиться и теряет форму. Кварцевые подложки пока еще очень дороги, и их цена не совместима с серийной технологией.

В дальнейшем для кристаллизации стала применяться технология локального отжига с использованием сканирующего лазерного луча. Локальный нагрев не вызывает перегрева стеклянной подложки и обеспечивает уровень энергии, достаточный для рекристаллизации аморфного кремния в зоне нагрева. Общее название метода — ELA (Excimer Laser Annealing), то есть отжиг эксимерным лазером. В установках используются газовые лазеры, работающие в ультрафиолетовом спектре. Для рекристаллизации аморфного кремния был разработан ряд методов: MIC, SLS, CGS, GGS, MICC, MILC.

Лазерный отжиг аморфного кремния

Перемещение головки относительно подложки может происходить непрерывно или дискретно. Эксимерный лазер — импульсный газовый аргон-фтор (ArF) лазер с ультрафиолетовым излучением 193 нм и энергией 90 Дж. Для поглощения УФ-излучения и преобразования его в тепло поверх слоя аморфного кремния временно наносится металлическая пленка. Пленка нагревается УФ-излучением и отдает тепло в подложку. Отжиг производится в среде инертного газа азота. После завершения отжига пленка стравливается. Локальная температура в зоне прохождения луча — менее 400 °С.

Пространственная неоднородность характеристик TFT на LTPS может быть скомпенсирована схемами управления, что позволяет использовать этот процесс в массовом производстве дисплеев для мобильных телефонов. Однако использовать LTPS на подложках, больших, чем G4 (680·880 мм), сложно, главным образом, из-за высокой стоимости процесса и оборудования на базе эксимерного лазера.

При использовании 30-Вт лазера на одну условную точку требуется до 50-100 импульсов лазера, что дает 10 панелей формата G4 в час или 5-6 панелей размера G5. Недостаток метода — маленькая производительность и низкое качество пленки (неоднородность проводимости). Процесс характеризуется частичным оплавлением пленки: лазер работает как сеялка «зерен» поликристаллов. Кристаллизация происходит в вертикальном направлении пленки. Наблюдается большая неоднородность ее размеров и самой подвижности.

Отжиг твердотельными лазерами — dLTA

Для уменьшения стоимости лазерного оборудования и цены процесса был разработан метод отжига на основе более дешевых полупроводниковых лазеров (diode Laser Thermal Anneal, dLTA). При этом транзисторы отличаются однородностью характеристик и стабильным выходным током на большой площади.

Установка для отжига пленки аморфного кремния излучением полупроводникового лазера состоит из нескольких лазерных головок и перемещаемой платформы (рис. 14). Для уменьшения времени производственного цикла количество лазерных головок может быть увеличено. Поскольку лазерная головка фиксирована, а перемещается подложкодержатель, отсутствуют ограничения на размер подложки.

Рис. 14. Установка dLTA с несколькими лазерными головками

Для получения поликристаллического кремния с характеристиками, достаточными для работы OLED, в лазерной головке используется полупроводниковый лазер мощностью более 1 Вт. Поскольку в настоящее время доступные по цене мощные полупроводниковые лазеры имеют длину волны около 800 нм, а аморфный кремний не поглощает излучения в этой области спектра, перед воздействием лазерного излучения на подложку наносится слой с высоким поглощением, например молибден. Он служит для преобразования излучения лазера в тепловую энергию и после проведения процесса кристаллизации стравливается.

Ширина лазерного луча регулируется в соответствии с шириной области канала TFT, и луч сканирует подложку со скоростью порядка 150 мм/с. Лазер имеет очень стабильную выходную мощность ( 31.03.2011 | Дисплеи
Оставить комментарий

Источник