Wie sich die Nachfrage nach TFTs mit speziellen Seitenverhältnissen erfüllen lässt

Um die Nachfrage nach TFTs mit speziellen Seitenverhältnissen zu erfüllen, gibt es grundsätzlich zwei Ansätze: Ein Display wird genau passend entwickelt und hergestellt, oder ein großformatiges Display wird zugeschnitten. Beide Methoden haben Vor- und Nachteile: Die Ent­wicklung eines kunden­spezifischen TFTs erfordert einen großen Aufwand an Entwicklungskosten von mehreren 100.000 Euro und die Stückzahl muss so hoch sein, dass es sich lohnt, die Produktion umzurüsten.

Einfacher ist es, ein geeignetes Spenderdisplay zuzuschneiden. Außer dem Display-Panel selber müssen das LED-Backlight, der Rahmen (Bezel) und der gesamte Folienstack an­gepasst werden. Durch den Längsschnitt entstehen Displays mit Seiten­verhältnissen von zum Beispiel 32:9 oder 16:3. Welche Voraussetzungen muss ein Display erfüllen, um sich zum Zerschneiden zu eignen?

Wie kann man TFTs schneiden?

Ein TFT-Display moduliert von hinten durch­scheinendes Licht weißer LEDs, die auf einer streifen­förmigen Leiterplatte wie in Bild 1 angeordnet sind. Von einer Diffusorplatte wird das Licht in die Fläche gestreut. Bevor es das Display-Glas erreicht,  passiert es verschiedene optische Folien, die es für die Anwendung konditionieren. Bild 2 zeigt den Aufbau eines typischen TFT-Moduls, unten ist die Rückseite des Moduls, nach oben folgen Diffusor, Folien und schließlich das Panel (nicht abgebildet). Der Montagerahmen, Bezel genannt, hält alle Komponenten zusammen.

TFT-Panels bestehen aus zwei Gläsern, zwischen denen das Flüssigkristall-Material eingeschlossen ist. Die Ausrichtung des Flüssigkristalls und damit die Licht­durch­lässigkeit bestimmt ein elek­tri­sches Feld, das von Elektroden auf der Innenseite der beiden Gläser ausgeht. Diese werden über Treiber-Bausteine angesteuert, die am Rand des Glases getrennt für x- (Spalten) und y- (Zeilen) Richtung platziert sind. Bei Displays mit höherer Auflösung sind mehrere ICs in Serie geschaltet. Für die 1080 Zeilen eines Full-HD-Displays sind es zwei oder drei ICs. Werden die Leitungen hinter dem ersten oder dem zweiten IC abgetrennt, kann das Teildisplay weiter funktionieren. Aus der Anordnung der ICs ergibt sich die mögliche Teilung: das Display kann nur so zerschnitten werden, dass die Aus­gänge eines ICs vollständig intakt bleiben, also nur in ganzzahligen Bruchteilen. Das längliche Display bezeichnen Hersteller als „Stretch Display“, „Bar type Display“ („bar“ = englisch für „Streifen“). Siehe dazu Bild 3 für ein Display, das nach dem Schneiden ein 32:9-Format aufweist. Solange für jedes Pixel ein Zeilen- und ein Spaltentreiber existiert, ist die Form des Displays gleichgültig. Opti­sche Eigenschaften und Umgebungsbedingungen des Original-Displays bleiben erhalten.

Bild 4 zeigt die Leiterplatte eines Timing-Controllers, der das vom LCD-Controller kommende LVDS-Signal in Ansteuersignale für die Treiber um­wandelt, die über Flexfolien angeschlossen sind. Während die Verbindung (Bild 5) zwischen Leiterplatte und Glas nur wenige Dutzend Leitungen hat, haben die Treiber-ICs, die sich direkt auf dem Glas befinden, mehrere Hundert Ausgänge, um die Display-Segmente zu steuern. Andere Komponenten auf dem Board erzeugen die für den Betrieb des Displays und des LED-Backlights erforderlichen Spannungen.

Bei formgeschnittenen Displays bleibt das Timing Controller-Board unverändert und „weiß“ nichts von der reduzierten Zahl der Treiberausgänge. Da es mit dem Timing des Original-Moduls (zum Beispiel 1920 × 1080) angesteuert wird, sind die Timing-Parameter der Ansteuerung unverändert. Lediglich die Applikationssoftware muss auf das geänderte Format des Teilbildschirms Rücksicht nehmen.

Original-Displays in ungewöhnlichen Formaten

Daneben gibt es Displays mit originalen quadratischen oder runden Abmessungen. Kleine Displays dieser Art verwenden einen Single-Chip-TFT-Controller, der als Chip-On-Glass auf dem Panel integriert ist. Er vereint die Funktionen von Timing Controller, Treiber für Zeilen und Spalten, manche auch den Frame-Buffer. Die Host-Schnittstelle rechnet nicht mit einer PC-Umgebung, sondern mit einem ARM- oder Mikro-Controller. Neben MIPI lässt sich das Display über SPI oder einen CPU-Bus mit Daten befüllen. Zur Entlastung des System-Controllers kann die Farbtiefe von 24 auf 16 Bits reduziert werden.

Single-Chip-Displays sind in Diagonalen bis zu 5 Zoll und einer Auf­lösung bis 720 × 720 gebräuchlich. Das 26,5-Zoll-Display von LG Display hingegen bietet mit 1920 × 1920 eine hohe Auflösung im quadratischen Format und wird über LVDS angebunden. Ein Seitenverhältnis von 3:2 haben Displays, die in Tablet-Computern wie Apple iPad eingesetzt werden.

Displays mit kreisförmigem Bildausschnitt

Smart Watches oder Fitness-Trainer verwenden runde Displays; Ansteuerleitungen für Zeilen und Spalten werden am Rand des Sichtbereichs geführt. Beim in Bild 6 gezeig­ten Display liegt der Treiber als Single-Chip-Lösung am unteren Ende des Glases, sodass das Gehäuse entsprechend geformt sein muss.

Anwendungsbeispiele

Geschnittene Displays lassen sich dort, wo hauptsächlich Informationen im Textformat ausgegeben werden müssen, zum Beispiel bei einer Haltestellenanzeige, einer Sitzplatz­reservierung, einem Linienplan oder einem variablem Wegweiser im Konferenzgebäude einsetzen.

Das quadratische 26,5-Zoll-Display von LG Display eignet sich gut für die Darstellung von Messwerten von Systemen wie Radar oder Sonar, die eine kreisförmige Abdeckung bieten. Kleine quadratische Displays passen in Schalterdosen in der Hausautomatisierung.

Runde Displays finden auch Einsatz in der Industrie als intelligente Rundinstrumente, die Messwerte nicht nur aufnehmen und anzeigen, sondern auch an den Leitstand weiter übermitteln. Mit ihnen kann lokal nicht nur ein Messwert, sondern auch ein Trend oder eine Warnfunktion angezeigt werden, die dem Mitarbeiter vor Ort wertvolle Zusatzinformationen liefert.

Im Porträt-Format finden schlanke Displays dort Einsatz, wo lange Listen ausgegeben (siehe Bild 9) oder der Platz an einem Getränkeautomaten oder einer Aufzugsteuerung genutzt werden soll. Mit einem Touchscreen versehen, bieten sie dem Kunden einen Mehrwert, indem sie beim Getränkeautomaten weitere Informationen zum gewählten Produkt geben oder Alternativen anzeigen. Eine besondere Lösung kann mit dem Electronic Shelf Label Display von LG Display (siehe Bild 12) realisiert werden. Der Touchscreen in In-Cell-Technologie ist als integraler Bestandteil des Displays ausgeführt und befindet sich innerhalb der TFT-Zelle. Der Treiber-IC bedient sowohl Display als auch Touchscreen, ohne dass es zu wechselseitigen Beeinflussungen kommt. Mit nur 48 mm Höhe ist das Display schlank genug, um eine herkömmliche Beschriftung des Regals zu ersetzen. Auch in Haushaltsgeräten wie Waschmaschine, Spül­maschine und Herd kann dieses zeilenförmige Display einen Mehrwert bieten.

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