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Pixeltransistoren: flink, klein, leistungsfähig

Vor allem in Mobilgeräten steigt die Auflösung der eingebauten Displays stetig. Für die höhere Pixeldichte braucht man sehr kleine, flinke und doch leistungsstarke Transistoren zur Ansteuerung der Millionen von Bildpunkten. Herkömmliche TFTs (Thin Film Transistor) aus amorphem Silizium (a-Si) stoßen hier an ihre Grenzen: Weil ihre Leitfähigkeit zu gering ist, kann man die TFT-Struktur nicht beliebig verkleinern – das muss man aber, weil die TFTs andernfalls zu viel Fläche im Bildpunkt verdecken und so die Lichtdurchlässigkeit des Displays reduzieren.

Aktuell nutzen Displayhersteller deshalb TFTs aus polykristallinem Silizium in der sogenannten LTPS-Technik (Low Temperature PolySilicon). Als zukünftiger Kandidat für hochauflösende Displays werden allerdings Oxid-TFTs gehandelt. Durchgesetzt hat sich hier die IGZO-Technik: Bei ihr besteht der Kanal zwischen Drain und Source aus einer Verbindung aus Indium, Gallium und Zinkoxid. Weil IGZO-TFTs bis zu 50-mal besser leiten als Transistoren aus herkömmlichem a-Si, liefern sie mehr Strom und können deutlich kompakter ausfallen, was die Lichtdurchlässigkeit des LCD insgesamt erhöht. Dadurch benötigt das Display bei gleicher Leuchtdichte weniger Energie und das Mobilgerät hält ohne Steckdose länger durch.

Die Produktionskapazitäten für LCD-Substrate in LTPS- und IGZO-Technik werden deshalb nach Einschätzung von Display-Search bis 2016 auf 18 respektive 19 Millionen Quadratmeter wachsen. Aktuell werden etwa 9 Millionen Quadratmeter LCDs mit LTPS-TFTs und nur 3,5 Millionen mit IGZO-TFTs produziert – das Wachstum bei IGZO verläuft demnach deutlich rasanter. Im Vergleich zur Substratfläche in amorphem Silizium nehmen sich die Zahlen allerdings dünn aus: Hier liegt die Produktionskapazität derzeit bei rund 220 Millionen Quadratmetern LCD-Fläche.

Insgesamt liegt IGZO ein wenig hinter Plan – ursprüngliche Prognosen gingen davon aus, dass die Technik sich schneller etabliert. Aktuell kann Sharp als einziger Panelhersteller IGZO-LCDs in Serie fertigen; LG Displays nutzt die IGZO-Technik für seine nur in sehr kleinen Stückzahlen produzierten OLED-TVs. Andere große Panelhersteller wie Samsung, Chimei-Innolux und AUO feilen noch an der Serienproduktion von Substraten mit Oxid-TFTs und nutzen bis dahin die etabliertere LTPS-Technik.

Für kleinere Mobilgeräte ist diese mindestens ebenso gut geeignet. Das Problem bei LTPS liegt in der absoluten Substratgröße: Für LTPS-TFTs wird das amorphe Silizium per Laser lokal erhitzt und so in Polysilizium gewandelt. Die dafür erforderlichen Produktionssysteme lassen sich aber zumindest derzeit nicht beliebig verbreitern: Bei gut 1,20 Meter Breite ist Schluss. Das reicht maximal für 55-Zöller mit 1,40 Meter Diagonale.

Japan Display Inc. stört das weniger: Der japanische Hersteller hat sich ohnehin auf Mobilgeräte spezialisiert. Das aus dem Zusammenschluss von Toshiba, Sony und Hitachi entstandene Unternehmen stellte jüngst auf der Displaymesse FPD International ein ultrahochauflösendes Mobildisplay für Tablets und Notebooks vor: Das 4K-LCD misst 30,1 Zentimeter in der Diagonalen (12,1 Zoll) und zeigt 3840 × 2160 Bildpunkte, was einer Pixeldichte von 365 ppi (Pixel pro Zoll) entspricht. Das ist deutlich mehr als die 264 ppi des gerade vorgestellten, etwas kleineren iPad Air. Dank der LTPS-Technik konnte JDI die Treiberstufen zur Pixelansteuerung direkt ins LCD-Panel integrieren, statt sie auf kleinen Leiterplatten an den Panelrand zu verlegen. Dadurch misst der Alurahmen ums Panel an den Seiten und oben gerade mal zwei Millimeter; unten sind es knapp 7 Millimeter. So kann ein mit dem Panel ausgestattetes Mobilgerät ebenfalls sehr schmal eingefasst werden.

In zwei etwas kleineren LCDs mit 17,8 Zentimeter Diagonale (7 Zoll) und 22,6 Zentimeter Diagonale (8,9 Zoll) brachte JDI 1920 × 1200 Pixel (323 ppi) beziehungsweise 2560 × 1600 Pixel (339 ppi) unter. Die LTPS-Displays benötigen dank der höheren Lichtdurchlässigkeit laut JDI 40 bis 50 Prozent weniger Energie fürs Backlight als vergleichbare Displays mit herkömmlichen Transistoren. (uk)

Office-Monitore mit 16:10-Format

Beim Arbeiten mit Office-Anwendungen braucht man vor allem in der Vertikalen eine möglichst große Schirmfläche – schließlich haben Dokumente Hoch- und kein Querformat. Für den professionellen Einsatz sind 24"-Monitore mit 16:10-Format deshalb weiterhin beliebt.

Die 24"-Monitore e2460Pxda und i2460Pxqu von AOC haben 1920 × 1200 Bildpunkte und dadurch 120 Pixelzeilen mehr als Full-HD-Schirme. In der Höhe überragen sie 16:9-formatige 24-Zöller um etwa zwei Fingerbreit – auf ihnen kann man eine DIN-A4-Seite in voller Größe ohne Scrollen betrachten. Beide Geräte lassen sich um 13 Zentimeter in der Höhe verstellen, zur Seite und ins Hochformat drehen. Den Portraitmodus sollte man aber nur beim i2460Pxqu mit blickwinkelstabilem IPS-Panel nutzen. Durch das blickwinkelabhängigere TN-Panel im e2460Pxda nimmt die Bildqualität wahrscheinlich merklich ab, wenn man sich vor dem hochkant gedrehten Display nur leicht zur Seite bewegt.

Der e2460Pxda nimmt digitale Signale über einen DVI-Anschluss entgegen, beim i2460Pxqu stehen zusätzlich HDMI- und DisplayPort-Eingänge zur Verfügung. Beim e2460Pxda werden Audiosignale mit einem Klinkenkabel zugespielt, beim i2460Pxqu geht das auch über die HDMI-Verbindung. Den Ton geben sie über die eingebauten Lautsprecher wieder oder leiten ihn über ihre Kopfhörer-Buchsen weiter. Im Standfuß des i2460Pxqu sitzt zusätzlich ein USB-Hub mit vier Ports. Beide Monitore sind ab sofort erhältlich; das TN-Modell e2460Pxda kostet 290 Euro, der IPS-Schirm i2460Pxqu 330 Euro. (spo)

Biegsame Display-Anzeige fürs Auto

In dem vom deutschen Forschungsministerium geförderten Projekt namens LiCRA (Liquid Crystals for Robust Applications) wollen mehrere Firmen gemeinsam mit der Uni Stuttgart robuste, leichte und biegsame LC-Displays fürs Auto entwickeln. Die am Projekt beteiligten Teams haben sich die Arbeit in Bereiche eingeteilt.

Die in Dresden ansässige britische Firma Plastic Logic arbeitet mit der Uni Stuttgart an flexiblen Substraten mit organischen TFTs. Plastik Logic hat bereits einige Erfahrung mit den organischen Pixeltransistoren für E-Paper-Displays gesammelt. Ein großes Problem sind die Prozesstemperaturen: Sie müssen für Polymere deutlich niedriger sein als es in der Silizium-Verarbeitung üblich ist. Die Forscher an der Uni Stuttgart wollen außerdem das Backlight im Display durch eine organische Leuchtschicht ersetzen. Diese soll direkt ins LCD-Panel integriert werden und polarisiertes Licht emittieren. Hierdurch könnte das separate Dioden-Backlight und einer der beiden Polarisatoren entfallen. Die Firma Etkes und Söhne aus Israel forscht parallel dazu an flexiblen und trotzdem robusten externen Backlight-Systemen.

Die Lofo GmbH aus Weil am Rhein arbeitet an spannungsfreien Polymerfilmen für flexible LCD-Substrate; Micro Resist aus Berlin entwickelt Methoden für den lithografischen 3D-Stempeldruck feiner Strukturen. Der Chemieriese Merck aus Darmstadt steuert das kristalline Grundmaterial bei. Die Anforderungen an Anzeigen im Automobil sind hoch. So sind die Displays starken Erschütterungen ausgesetzt und müssen im Wageninneren bei Temperaturen von minus 40 bis plus 90 Grad einwandfrei arbeiten. Das Projekt läuft über 30 Monate. Das BMBF und die nationalen Fördergebern der Partnerfirmen unterstüzen es mit 1,5 Millionen Euro. (uk)

8K-Riesenschirm für brillenloses 3D

Sharp und Philips haben auf der Displaymesse FPD International in Yokohama ein autostereoskopisches 3D-Display mit 8K-Auflösung vorgestellt. Gedacht ist das 85-zöllige 3D-Display für öffentliche Räume, etwa zu Werbezwecken.

Das LCD stammt von Sharp, ist knapp zwei Meter mal ein Meter groß und hat eine Auflösung von 7680 × 4320 Pixeln. Mit 10 Bit pro Farbe soll es sehr feine Farbübergänge erzeugen können. Das direkt auf dem Schirm aufgebrachte Lentikularlinsenraster von Philips sorgt dafür, dass Zuschauer das Videobild ohne 3D-Brille räumlich wahrnehmen.

Dank des besonderen Linsenrasters gibt es fließende Übergänge zwischen den möglichen Betrachtungspositionen; Philips selbst nennt 28 optimale Betrachtungspunkte. Wie stark sich die wahrgenommene Auflösung durch das Linsenraster von Philips reduziert, ist nicht bekannt.

Bei konventionellen Lentikularlinsen gibt es genau definierte Stellen, aus der man die 3D-Darstellung einwandfrei sieht. Für vorbeieilende Betrachter würde an ihnen deshalb anders als beim Sharp-Philips-LCD kein gleichmäßiger 3D-Eindruck entstehen. (uk)

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