TFT-LCD-дисплеи Ortustech: обзор продукции, технологические особенности и области применения

PDF версия
Японская компания Ortustech появилась на рынке TFT-LCD-дисплеев в 2010 году в результате слияния подразделения компании Casio, отвечающего за разработку, производство и продажу таких дисплеев, и подразделения компании Toppan по изготовлению пленок для TFT-матриц. К настоящему моменту фирма Ortustech занимает лидирующую позицию в мире по объему продаж индустриальных TFT-LCD-дисплеев с диагональю до 10″. В статье рассмотрены основные линейки продукции Ortustech, технологические особенности дисплеев, их конкурентные преимущества и сферы применения.

Компания Ortus Technology (Ortustech) образована 1 апреля 2010 года в результате объединения бизнеса по TFT-LCD-дисплеям компании Casio Computer Co., Ltd и известной японской печатной компании Toppan Printing Co., Ltd для разработки, производства и продажи TFT-LCD-дисплеев малых и средних размеров [1]. Таким образом, Ortustech является преемником подразделения TFT-LCD-дисплеев Casio и правообладателем всех патентов и технологий производства TFT-матриц, а также богатого опыта Casio, накопленного с начала выпуска TFT-LCD-дисплеев в 1994 году. А от Toppan компания Ortustech унаследовала все наработки в области изготовления пленок цветных фильтров для TFT-матриц, антибликовых, антиотражательных пленок и многих других компонентов для производства ЖК-дисплеев. Все это позволило Ortustech вывести на рынок TFT-LCD-дисплеи, уникальные по своим характеристикам и свойствам матрицы, серию Blanview и ее дальнейшую генерацию — New-Blanview.

В компании, имеющей головной офис в Токио, насчитывается около 400 сотрудников, есть две производственные фабрики: одна полного цикла в Японии, сертифицированная по стандартам ISO9001/14001 (стандарты системы менеджмента качества и системы экологического менеджмента в организации) и ISO/TS16949 (стандарт системы менеджмента качества в организации, занятой в автомобильной промышленности), и вторая в Малайзии, сертифицированная по стандартам ISO9001/14001. В настоящий момент компания выпускает TFT-LCD-дисплеи с диагональю 2–10 дюймов и к 2019–2020 гг. планирует расширение производственных мощностей и выход стандартных моделей с диагональю до 15″.

Прежде всего, дисплеи Ortustech отличаются большим разнообразием промышленных применений (рис. 1), где от подобного устройства требуется высокое качество, стабильное функционирование в широком диапазоне рабочих температур, высокие показатели надежности, длительный срок службы и нахождение дисплея в производстве на протяжении как минимум пяти лет. Помимо перечисленных факторов, основными достоинствами дисплеев Ortustech серии Blanview являются отличная читаемость дисплеев при использовании не только в помещении, но и под прямыми солнечными лучами, а также очень низкое энергопотребление. Согласно отчету института Fuji Chimera Research за 2017 год, в сегменте индустриальных TFT-LCD-диспле-ев малых и средних размеров (с диагональю до 10″) компания Ortustech занимает первое место в мире по объему продаж таких дисплеев для промышленного применения.

Индустриальный дисплей Ortustech 5,7″ COM57H5M64KSC

Рис. 1. Индустриальный дисплей Ortustech 5,7″ COM57H5M64KSC

Кроме того, дисплеи Ortustech широко распространены в автомобильном производстве, медицинской технике, авиационной промышленности, радиолокационных радарах, аппаратуре телерадиовещания, носимых радиостанциях, системах мониторинга, навигационном оборудовании, кассовых аппаратах, системах безопасности и потребительской электронике (рис. 2).

 Области применения дисплеев Ortustech

Рис. 2. Области применения дисплеев Ortustech

 

Стандартные TFT-LCD-матрицы Ortustech типа Transmissive

Для начала ознакомимся с линейкой стандартных индустриальных TFT-LCD-дисплеев типа Transmissive, на рынке ЖК TFT-матриц их подавляющее большинство. Эти дисплеи работают на просвет исключительно за счет подсветки и предназначены в основном для использования в помещениях. Основные характеристики матриц Ortustech этой серии представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики трансмиссивных матриц Ortustech

Модель

Диагональ, дюймов

Разрешение, точек

Тип ЖК-матрицы

Яркость,
кд/м2

Интерфейс

Резистивный
сенсорный экран

Особенности

COM20T2P31

2

240×320

VA

450

RGB/CPU

нет

портретная ориентация

COM20T2N52

2

960×540

TN

250

RGB

нет

546 ppi, 16,7 М цветов

COM22T2P21

2,2

320×240

TN

500

RGB

нет

16,7 М цветов

COM33T3N71

3,3

120×320

TN

625

RGB

опция

портретная ориентация

COM35T3N91

3,5

240×320

TN

500

RGB

опция

портретная ориентация

COM35T3N54

3,5

320×240

TN

500

RGB

нет

16,7 М цветов

COM41T4N05

4,1

320×240

TN

450

RGB

опция

16,7 М цветов

COM43T4M71

4,3

480×272

TN

450

RGB

опция

LED 70 000 ч, 16,7 М цветов

COM50T5M78

5

320×240

TN

500

RGB

опция

16,7 М цветов

COM57T5M71

5,7

320×240

TN

350

CPU

нет

монохромный,
64 оттенка серого, LED 70 000 ч

COM57T5M54

5,7

640×480

TN

440

RGB

опция

LED 70 000 ч

COM65T6M13

6,5

640×480

TN

400

RGB

нет

 

COM70T7M17

7

800×480

TN

530

RGB

опция

 

COM96T9M02

9,6

3840×2160

VA

500

LVDS

нет

458 ppi, 16,7 М цветов

Как видно из таблицы 1, большая часть дисплеев со стандартными типоразмерами имеет широкое распространение для разного рода промышленных применений. Поэтому все указанные в таблице 1 дисплеи функционируют в рабочем температурном диапазоне –20…+70 °C и при температуре хранения –30…+80 °C. Кроме того, все модели, за исключением COM20T2N52, COM41T4N05 и COM50T5M78, характеризуются широкими углами обзора (80°) со всех сторон.

 

Пример области применения дисплея COM20T2N52 (546 ppi)

Рис. 3. Пример области применения дисплея COM20T2N52 (546 ppi)

Модели Ortustech с высоким ppi для специализированных применений

Из линейки стандартных матриц трансмиссивного типа (табл. 1) выделяются две специализированные модели с высокой плотностью пикселей — COM20T2N52 и COM96T9M02. 2‑дюймовый дисплей COM20T2N52 имеет разрешение 960×540 пикселей и плотность пикселей 546 ppi соответственно. Столь высокое разрешение и высококачественная матрица позволяют использовать данную модель в качестве дисплея, например, медицинского видеоэндоскопа (рис. 3), применяемого при проведении хирургических операций, или промышленного видеоэндоскопа для визуального осмотра труднодоступных мест. Другие актуальные применения модели — дисплей видоискателя вещательной камеры, дисплей цифрового прицела и т. д.

Вторая модель с ультравысоким разрешением — 9,6‑дюймовый COM96T9M02 с разрешением 4K (3840×2160 пикселей) и плотностью пикселей 458 ppi. Дисплей характеризуется высокими параметрами яркости 500 кд/м2, контрастности 700:1 и широкими углами обзора по 80°. Такую матрицу можно рассматривать, в частности, как дисплей монитора профессиональной видеокамеры (рис. 4).

 

Пример применения дисплея COM96T9M02 (458 ppi)

Рис. 4. Пример применения дисплея COM96T9M02 (458 ppi)

Серия дисплеев Blanview

Основную линейку TFT-LCD-дисплеев компании Ortustech составляют дисплеи серии Blanview и ее новой генерации New-Blanview. Среди основных технологических особенностей Blanview-дисплеев можно отметить применение технологии HAST (Hyper Amorphous Silicon TFT) [2].

Известно, что проблема аморфного кремния, из которого делают на стекле транзисторы для TFT, заключается в малой подвижности электронов. Аморфный кремний имеет большое сопротивление, что приводит к большой площади транзистора и невысокому разрешению в силу ограничения максимального протекающего тока.

Специалисты Ortustech сделали Hyper Amorphous Silicon с очень высокой подвижностью электронов, что позволило значительно уменьшить габариты транзистора и, соответственно, толщину непрозрачной апертурной решетки. Таким образом, удалось добиться значительного улучшения прозрачности панели, или, другими словами, увеличения показателя aperture ratio — отношения прозрачной площади к непрозрачной решетке в пикселе (рис. 5). Все это, во‑первых, позволяет при меньшей яркости подсветки достичь той же яркости на поверхности матрицы, которую другие производители получают за счет более яркой подсветки. В результате можно говорить о том, что подсветка Blanview-дисплеев потребляет гораздо меньше энергии, чем подсветка TFT-LCD-дисплеев других изготовителей. Во‑вторых, поскольку транзистор меньше, решетка тоньше, то при том же aperture ratio пиксель получается меньше. Иначе говоря, это позволило Ortustech сделать Blanview-дисплеи с большим разрешением.

Сравнение традиционной TFT-матрицы и матрицы HAST для дисплея Ortustech 2,4″ QVGA TFT

Рис. 5. Сравнение традиционной TFT-матрицы и матрицы HAST для дисплея Ortustech 2,4″ QVGA TFT

Преимущество дисплеев Blanview (рис. 6) заключается в том, что они характеризуются отличной читаемостью как при использовании в помещении (дисплеи типа Transmissive), так и при эксплуатации на улице в условиях солнечного света (дисплеи типа Transflective) Если сравнить читаемость разных типов дисплеев под прямыми солнечными лучами, то у дисплеев типа Blanview она будет лучшей (рис. 7). Понятно, что у дисплеев типа Transmissive читаемость на солнце очень низкая из-за отсутствия отражательных свойств у его ЖК-матрицы. Применять такие дисплеи на улице нецелесообразно. Дисплеи Transflective читаемы на солнце, но при этом появляется эффект муара, когда на экране начинают переливаться разные цветовые оттенки (рис. 7). Если же мы говорим о дисплеях Blanview, то их отлично видно на солнце с сохранением хорошего качества отображения картинки.

Особенности дисплеев Blanview

Рис. 6. Особенности дисплеев Blanview

Поясним, что и Transflective LCD, и Blanview LCD имеют в составе TFT-матрицы отражательные элементы — микро-зеркала, представляющие собой специальную металлизацию на транзисторах. У Transflective LCD возникновение эффекта муара на солнце связано с явлением дисперсии света на микро-зеркалах. У Ortustech площадь микро-зеркал в Blanview LCD меньше, и они имеют особую структуру, что позволяет исключить эффект муара при использовании Blanview LCD на солнце.

Сравнение разных типов TFT-LCD при наибольшей солнечной освещенности (100 000 люкс)

Рис. 7. Сравнение разных типов TFT-LCD при наибольшей солнечной освещенности (100 000 люкс)

Полный перечень дисплеев Blanview и их основные характеристики представлены в таблице 2. Видно, что часть дисплеев построена на основе ЖК-матриц типа VA. Но даже те Blanview-дисплеи, которые выполнены на основе обычной ЖК-матрицы TN-типа, имеют углы по 80° со всех сторон за счет применения специальных пленок, расширяющих углы обзора. Показательным является малое энергопотребление подсветки дисплеев, что отражено в последнем столбце таблицы 2.

Таблица 2. Основные характеристики TFT-LCD-дисплеев Blanview

Модель

Диагональ, дюймов

Разрешение, точек

Тип ЖК-матрицы

Яркость, кд/м2 (при токе LED)

Контраст

Интер-
фейс

Резистивный
сенсорный экран

Энергопотребление подсветки, мВт

COM24H2P28

2,4

240×320

TN

300 (7,5 мА)

400

CPU

нет

40,5

COM24H2P29

2,4

240×320

TN

300 (7,5 мА)

400

RGB

нет

40,5

COM27H2P23

2,7

240×320

TN

400 (7 мА)

400

RGB

опция

56

COM27H2P24

2,7

240×320

TN

400 (7 мА)

400

CPU

опция

56

COM32H3N89

3,2

480×800

VA

380 (8,5 мА)

1000

RGB

нет

119

COM35H3N98

3,5

240×320

TN

250 (6,5 мА)

400

RGB

опция

104

COM35H3P08

3,5

480×640

VA

250 (7,1 мА)

600

RGB

опция

113,6

COM35H3P04

3,5

320×240

TN

300 (7,1 мА)

400

RGB

опция

113,6

COM37H3N83

3,7

480×640

VA

320 (8 мА)

600

RGB

опция

128,8

COM41H4N08

4,1

320×240

TN

350 (6,5 мА)

400

RGB

нет

171,6

COM43H4N02

4,3

480×272

TN

450 (6,5 мА)

400

RGB

опция

156,7

COM50H5M81

5

320×240

TN

450 (7,1 мА)

400

RGB

нет

227,2

COM57H5M55

5,7

320×240

TN

625 (30 мА)

600

RGB

нет

900

COM57H5M59

5,7

320×240

TN

500 (30 мА)

600

RGB

есть

900

COM57H5M64

5,7

640×480

TN

400 (30 мА)

700

RGB

нет

840

COM57H5M84

5,7

640×480

TN

360

400

RGB

есть

588 (встроенный
LED-драйвер)

COM57H5M86

5,7

640×480

TN

550 (10,2 мА)

600

RGB

нет

499,8

COM60H6M10

6

640×240

TN

500

300

RGB

есть

780 (встроенный
LED-драйвер)

Практически для всех моделей Blanview-дисплеев с диагональю от 2,7 есть опция заказа дисплея с резистивным сенсорным экраном. Также предлагается изготовление заказной сборки дисплея с емкостным сенсорным экраном.

 

New-Blanview-дисплеи Ortustech

Дисплеи Blanview Ortustech получили дальнейшее технологическое развитие — улучшено светопропускание и отражательные свойства ЖК TFT-матрицы, а также значительно усовершенствована цветопередача. Таким образом, производитель представил новую генерацию Blanview-дисплеев под наименованием New-Blanview. Как и в предыдущей серии, дисплеи New-Blanview отличаются отличной читаемостью как на солнце, так и в помещении (рис. 8).

Дисплей New-Blanview 7″

Рис. 8. Дисплей New-Blanview 7″: а) на улице; б) в помещении

New-Blanview LCD

Рис. 9. New-Blanview LCD

Все технологические нововведения были направлены на максимально эффективное использование подсветки матрицы и внешнего освещения (рис. 9). Как следствие, новая серия дисплеев New-Blanview получила улучшенную читаемость дисплеев на солнце и одновременно снижение энергопотребления. Для сравнения на рис. 10 показано, как в ясную солнечную погоду читается одна и та же картинка на дисплее Transmissive (слева) и New-Blanview (справа), оба устройства от Ortustech. Если сравнивать New-Blanview-дисплеи Ortustech с AMOLED-дисплеями, то и здесь New-Blanview-дисплей будет лучше читаться на солнце, а их экономия в энергопотреблении больше чем на 50% по сравнению с AMOLED Samsung (для дисплеев с диагональю 4,3 WVGA).

Transmissive и New-Blanview LCD при солнечной освещенности 100 000 люкс

Рис. 10. Transmissive и New-Blanview LCD при солнечной освещенности 100 000 люкс

Все технологические достижения серии New-Blanview реализованы для дисплеев с большей полностью пикселей, поэтому в новой линейке представлены дисплеи с высоким разрешением (табл. 3).

Таблица 3. Основные характеристики TFT-LCD-дисплеев New-Blanview

Модель

Диагональ, дюймов

Разрешение, точек

Тип ЖК-матрицы

Яркость, кд/м2 (при токе LED)

Контраст

Интер-
фейс

Резистивный
сенсорный экран

Энергопотребление подсветки, мВт

COM22H2P16

2,2

240×320

VA

400 (6 мА)

800

CPU

нет

49,2

COM24H2P39

2,4

240×320

VA

300 (7,5 мА)

800

CPU

нет

40,5

COM27H2P37

2,7

240×320

VA

350 (7 мА)

800

RGB

опция

56

COM27H2P40

2,7

240×320

VA

350 (7 мА)

800

CPU

опция

56

COM35H3P17

3,5

240×320

VA

250 (6,5 мА)

800

RGB

опция

104

COM35H3N82

3,5

480×640

VA

900 (20 мА)

900

MIPI

нет

348

COM35H3P29

3,5

480×640

VA

330 (10 мА)

800

RGB

опция

163

COM40H4N40

4

480×800

VA

490 (10 мА)

600

MIPI

нет

192,5

COM43H4N10

4,3

480×800

VA

300 (7 мА)

600

MIPI

нет

132,3

COM43H4M85

4,3

480×800

VA

400 (10 мА)

600

RGB

опция

196

COM48H4N22

4,8

720×1280

VA

300 (10 мА)

700

MIPI

нет

248

COM50H5N03

5

720×1280

VA

400 (10 мА)

800

MIPI

нет

220

COM50H5N01

5

800×480

VA

430 (20 мА)

900

LVDS

нет

548

COM70H7M24

7

800×480

VA

400 (20 мА)

900

LVDS

нет

876

Практически все модели дисплеев New-Blanview имеют портретную ориентацию, за исключением ландшафтных новых моделей WVGA 5 COM50H5N01ULC и 7 COM70H7M24ULC. Абсолютно все дисплеи выполнены на основе ЖК-матриц VA-типа, поэтому модели New-Blanview имеют высокий контраст и минимальные углы обзора по 80° со всех сторон.

Основные оптические параметры матрицы для дисплеев New-Blanview в меньшей степени зависят от окружающего освещения в сравнении с матрицами дисплеев типа Transmissive и Transflective. Это подтверждается графиками на рис. 11, где показаны кривые изменения контрастности, яркости, цветопередачи (показатель NTSC, %) в зависимости от условий окружающей освещенности для разных типов дисплеев.

Сравнение оптических показателей разных типов матриц в зависимости от окружающей освещенности (на примере дисплея 4,3″ WVGA)

Рис. 11. Сравнение оптических показателей разных типов матриц в зависимости от окружающей освещенности (на примере дисплея 4,3″ WVGA):
а) эффективная яркость;
б) контрастность;
в) показатель NTSC

Как уже было показано на рис. 7 и 10, дисплеи Blanview и New-Blanview значительно лучше читаются на солнце, чем дисплеи прочих типов. В этом заключается одно из их основных преимуществ. Второе достоинство дисплеев Blanview и New-Blanview состоит в малом энергопотреблении (а именно в значительно меньшем энергопотреблении подсветки упомянутых серий дисплеев Ortustech в сравнении с дисплеями других производителей). В качестве примера сравним энергопотребление подсветки Blanview и New-Blanview дисплеев Ortustech с дисплеями Transmissive и Transflective других производителей (табл. 4).

Таблица 4. Сравнение энергопотребления подсветки дисплеев Ortustech и других производителей

Диагональ экрана
и разрешение

Параметры

TFT-LCD
других производителей

TFT-LCD
Ortustech

Экономия
энергопотребления подсветки

2,2″ QVGA

Наименование

TM022HDHG03 (Tianma)

COM22H2P16ULC

74%

Тип

Transmissive

New-Blanview

Яркость

330 кд/м2

400 кд/м2

Потребление подсветки

192 мВт

49,2 мВт

2,4″ QVGA

Наименование

TM024HDH71 (Tianma)

COM24H2P39ULC

78%

Тип

Transmissive

New-Blanview

Яркость

250 кд/м2

300 кд/м2

Потребление подсветки

192 мВт

41 мВт

3,7″ VGA

Наименование

TM037WDHT01 (Tianma)

COM37H3N83ULC

30%

Тип

Transflective

Blanview

Яркость

200 кд/м2

320 кд/м2

Потребление подсветки

186 мВт

128,8 мВт

3,7″ VGA

Наименование

LS037V7DW06 (Sharp)

COM37H3N83ULC

57%

Тип

Transflective

Blanview

Яркость

300 кд/м2

320 кд/м2

Потребление подсветки

306 мВт

128,8 мВт

4,3″ WVGA

Наименование

TM043YDHP01 (Tianma)

COM43H4N10ULC

61%

Тип

Transmissive

New-Blanview

Яркость

450 кд/м2

450 кд/м2

Потребление подсветки

512 мВт

198 мВт

5″ HD

Наименование

TM050JDHG33 (Tianma)

COM50H5N03ULC

53%

Тип

Transmissive

New-Blanview

Яркость

600 кд/м2

600 кд/м2

Потребление подсветки

768 мВт

355 мВт

5,7″ VGA

Наименование

AA057VG12 (Mitsubishi)

COM57H5M85KSC

82%

Тип

Transflective

Blanview

Яркость

500 кд/м2

550 кд/м2

Видно, что при сопоставимых значениях яркости дисплеи Ortustech оказываются в 2–4 раза экономичнее с точки зрения энергопотребления подсветки. Эта особенность дисплеев New-Blanview имеет большое значение при выборе модели для переносного устройства с батарейным питанием.

 

Дисплеи Blanview и New-Blanview с широким температурным диапазоном

Из линейки стандартных дисплеев Blanview можно выделить модели, предназначенные для жестких условий эксплуатации при низкой температуре окружающей среды (табл. 5). Отличительными особенностями данных модулей также являются подсветка с длительным сроком службы и высокие показатели яркости. Данные TFT-LCD модули подойдут для применения в авиационной и нефтегазовой промышленности.

Таблица 5. Blanview-модели с расширенным температурным диапазоном

Модель

COM43H4M43KLC

COM50H5N01ULC

COM57H5M64KSC

COM70H7M24ULC

Диагональ, дюймов

4,3

5

5,7

7

Разрешение

480×272

800×480

640×480

800×480

Рабочая
температура, °С

–30…+85

–30…+85

–30…+80

–30…+85

Температура
хранения, °С

–40…+95

–40…+95

–30…+80

–40…+95

Тип ЖК-матрицы

TN, Blanview

VA, New-Blanview

TN, Blanview

VA, New-Blanview

Яркость, кд/м2

550

830

800

790

Контраст

400

900

700

900

Углы обзора, °

80/80/80/80

80/80/80/80

80/80/60/65

80/80/80/80

Интерфейс

RGB

LVDS

RGB

LVDS

Срок службы
подсветки, ч

50 000

100 000

70 000

100 000

Следует отметить, что последняя модель COM70H7M24ULC с диагональю 7 (рис. 12) отличается высокой вибростойкостью 6,8G, и, учитывая остальные характеристики, можно рекомендовать ее к применению в качестве дисплея мультимедийной системы в автомобиле, дисплея в строительной или сельскохозяйственной технике, в промышленном контроллере или панелях оператора уличного исполнения.

Индустриальный New-Blanview-дисплей COM70H7M24ULC

Рис. 12. Индустриальный New-Blanview-дисплей COM70H7M24ULC

 

Заключение

Компания Ortustech хорошо известна на рынке дисплеев для промышленных применений. Свою репутацию она завоевала изготовлением высококачественных надежных индустриальных TFT-LCD-дисплеев с долгим жизненным циклом от пяти лет. Стоит добавить, что в случае снятия определенной модели с производства Ortustech предлагают ей замену, которая не потребует от разработчиков оборудования вносить изменения в конструкцию, поэтому дисплеи Ortustech подходят для применения в длительном проекте. Также компания ориентирована не только на крупные, но и на мелкие проекты, а потому есть возможность заказа дисплеев Ortustech небольшими партиями.

Уникальные технологические особенности TFT-LCD-дисплеев — отличная читаемость на солнце моделей линеек Blanview и New-Blanview и их сверхнизкое энергопотребление — делают их привлекательным решением при выборе дисплея для уличного использования в устройствах, работающих от аккумулятора. Поэтому дисплеи Ortustech широко применяются в приборах неразрушающего контроля, геодезическом оборудовании, портативных радиостанциях, электрокардиографах и переносном промышленном оборудовании различного назначения. За счет высоких светоотражающих характеристик дисплеи можно использовать на солнце без подсветки, значительно продлевая время работы устройства от батареи.

Компания Ortustech предлагает широкую линейку моделей типа Transmissive и Blanview со стандартными для TFT-LCD-матриц размерами и разрешением, не имеющих аналогов по своим параметрам. Спектр применения дисплеев многообразен: промышленное оборудование, медицинская электроника, радиоавионика, автомобилестроение, судоходный транспорт, системы безопасности, измерительное оборудование и многое другое. Компания также постоянно совершенствует технологии производства, выпуская TFT-LCD-дисплеи, отвечающие самым высоким требованиям.

Статья была опубликованна в журнале «Компоненты и технологии» №8’18.

Литература
  1. ultran.ru/linecard/optoelektronika/ortustech
  2. ortustech.co.jp/english/technology/

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *