Современные ЖК-панели и модули компании AUO для профессиональных приложений

Компания AU Optronics Corp. (AUO) является одним из ведущих мировых производителей ЖК-модулей и панелей, как для потребительского рынка, так и для профессиональных приложений. Получившая современное название в 2001 г., компания начала свою деятельность в 1990 г. с основания филиала TFT-LCD полупроводниковой корпорации United Microelectronics Corporation под названием UniPac Optoelectronics Corporation в известном технопарке Синьчжу на Тайване [1].

Первую партию своей продукции UniPac отгрузила в 1994 г., а в 1996 г. компания Acer учредила дочернюю TFT-LCD компанию Acer Technologies (ADT) – будущего партнёра UniPac в создании AUO. В сентябре 2001 г. эти компании слились в одну – AU Optronics.

В 2002 г. AUO открыла производственный комплекс в Китае и уже в 2003 г. поднялась на третью позицию в мировом рейтинге производителей TFT-LCD-продуктов. Подразделения и фабрики компании расположены на Тайване (12 фабрик), в КНР (три фабрики), Южной Корее, Японии, Сингапуре, США и Европе. Общая численность персонала составляет около 4500 человек, годовая выручка в 2015 г. достигла $10,9 млрд.

В 2002 г. компания создала самый крупный на Тайване исследовательский центр оптоэлектроники и в том же году стала лидером в области патентования в стране. Компания также занимает лидирующую позицию в отрасли производства ЖК-панелей сверхвысокой чёткости UHD 4К и WQHD-дисплеев для смартфонов.

Компания постоянно развивает технологии производства экранов различного типа, в том числе высокой и сверхвысокой чёткости, высокой цветовой насыщенности, матриц AMOLED, устройств с интегрированными сенсорными решениями и моделей, устойчивых к жёстким условиям эксплуатации. Заводы компании производят ЖК-панели поколений Gen 3.5, 4.5, 5, 6, 7.5 и 8.5 [2].

Со сменой технологических поколений увеличивались и размеры выпускаемых компанией экранов: от 30 × 40 см поколения Gen 1 в начале 1990-х гг. до 60 × 72 см поколения Gen 3.5 в 1996 г. (образование AUO) и до 220 × 250 см поколения Gen 8.5 в настоящее время. При производстве LCD-TFT-модулей компания применяет ряд эффективных современных технологий. Например, MVA и LPTS.

Технология MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) является развитием технологии вертикального выравнивания VA (Vertical Alignment) компании Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляются светлые точки. Технология MVA разработана как компромисс между технологиями TN и IPS. Горизонтальные и вертикальные углы обзора матриц MVA составляют 160–176°, при этом их быстродействие сопоставимо с быстродействием TN-матриц.

LTPS (Low Temperature Poly-Silicon) – новейшая низкотемпературная поликремниевая технология, использующая лазерный отжиг, который позволяет производить кремниевые плёнки при температуре менее 400°С. Поликристаллический кремний (p-Si) состоит из множества частиц размерами от 0,1 мкм до нескольких микрон. При его производстве обычно используется технология химического осаждения из газообразной фазы при низком давлении LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) и затем осуществляется отжиг при температуре более 900°С. Так как эта температура превышает температуру плавления стекла (650°С), производство ЖК-панелей по этой технологии невозможно. Вместо этого применяется технология изготовления поликристаллического (LTPS) и аморфного кремния (a-Si) при помощи лазерного отжига.

Подвижность электронов в тонкоплёночных транзисторах p-Si (TFT) ЖК-панелей, изготовленных по технологии LTPS, достигает 200 см²/(В × с), что намного выше, чем у традиционных транзисторов a-Si (около 0,5 см²/(В × с). Высокая подвижность электронов по-зволяет уменьшать размеры TFT и увеличивать степень интеграции микросхем на подложке ЖК-панелей. На рисунке 1 схематично показаны различные виды кремния и упрощённая интерпретация подвижности электронов в них [3].

Апертурный коэффициент транзисторов p-Si больше, чем у транзисторов a-Si, а полезная площадь ячеек ЖК-панелей меньше. Как известно, при равенстве прочих параметров яркость свечения ячеек увеличивается с ростом апертурного коэффициента.

Другим важным достоинством ЖК-па-нелей, выполненных по технологии LTPS, является возможность создания в едином процессе драйверов TFT на подожке матриц, что позволяет значительно снизить количество внешних контактов и, следовательно, стоимость изделия, а также повысить надёжность матриц при жёстких условиях эксплуатации.

В ассортименте дисплейных продуктов компании представлены следующие категории ЖК-панелей:

Продажи продукции компания осуществляет через официальных авторизованных дистрибьюторов, среди которых в России наиболее известны Avnet и Arrow Electronics. Большую номенклатуру TFT-LCD-модулей и ЖК-панелей AUO для профессиональных приложений также предлагает отечественная компания «Симметрон». Классификационные параметры перспективных TFT-LCD-панелей и модулей AUO категорий General, PID и специализированных панелей из перечня «Симметрон» 2016 г. представлены в таблице. Рассмот-рим особенности некоторых панелей более подробно.

Линейка TFT-LCD-модулей категории General G057 имеет размеры изображения 115,2 × 86,4 мм и разрешение 320 × 240 или 640 × 480. Модули линейки предназначены для работы на открытом воздухе в диапазоне температур –35/–30…+85°С. Модули характеризуются высокими ударопрочностью, вибростойкостью и влагостойкостью.

Основные параметры модели G057VTN01.1:

Структура модуля приведена на рисунке 3.

В его состав входят: ЖК-па-нель, микросхемы драйверов затво-ров и истоков TFT, DC/DC-преоб-разователь напряжения, делитель напряжения гамма-коррекции, драйвер светодиодов обратной подсветки и контроллер управления. Другие модули рассматриваемой линейки G057 отличаются разрешением, яркостью и контрастностью (см. таблицу), по остальным параметрам они схожи с G057VTN01.1.

Линейка модулей категории General G104 имеет размеры изображения 210,4 × 157,8 мм, разрешение 640 × 480, 800 × 600 или 1024 × 768 и предназначена для работы в диапазоне температур –30/–20…+70/+80/+85°С. Рассмотрим основные отличия модуля G104XVN01.0 от уже рассмотренного модуля G057VTN01.1:

Параметры надёжности и результаты тестов, в основном, такие же, как у модулей линейки G057. Структура модуля линейки G104 приведена на рисунке 4, в его состав входят: ЖК-панель, микросхемы драйверов по осям X и Y, микросхема специального назначения (ASIC) интерфейса LVDS, DC/DC-преобразователь напряжения, гамма-корректор, драйвер светодиодной подсветки.

В состав линейки модулей G150 входят приборы с разрешением 1024 × 768, предназначенные для работы как в помещениях, так и на открытом воздухе при температурах –30/–10…+60/+85°С. В качестве примера рассмотрим некоторые особенности модуля G150XVN01.0:

Структура модуля в основном соответствует схеме, приведённой на ри-сунке 4.

В состав линейки 19-дюймовых модулей входят модели с разрешением 1280 × 1024 (формат экрана 5:4) и модуль с вытянутым экраном с разрешением 1680 × 342 (4,91:1). Модули предназначены для эксплуатации в помещениях при температурах 0…+50/+60°C, кроме модели G190ETN01.2, работающей в диапазоне температур –35…+85°С. Основные характеристики этого модуля (кроме приведённых в таблице):

Параметры надёжности и результаты тестов модуля в основном такие же, как у описанных ранее модулей линейки G150.

Модули категории General с диагоналями 19/21/24″ обеспечивают изображение высокой чёткости с разрешением 1920 × 1080 (формат 16:9) и 2048 × 1536 (4:3). Внешний вид модели G240HW01 V0 показан на рисунке 5.

Основные параметры прибора (кроме приведённых в таблице):

Компания AUO выпускает большую номенклатуру ЖК-панелей большого формата для публичных информационных дисплеев (PID), предназначенных для применения на железнодорожных и автовокзалах, в аэропортах, рекламных панелях, дисплеях для интерактивной торговли, терминалах, дисплеях для интерактивных игровых автоматов и многих других приложений. Главным достоинством PID по сравнению с другими типами рекламно-информационных систем является гибкость и универсальность в применении.





Основные области применения PID:

ЖК-панели для PID, по сравнению с аналогичными панелями для телевизоров, должны обладать более высокими эксплуатационными характеристиками и надёжностью, а также обеспечивать:

В таблице представлены современные ЖК-панели высокой (2К) и сверхвысокой (4К) чёткости для PID с диагоналями от 32″ до 75″.

P650QVN02.0 и P750HVN01.1 – одни из последних моделей ЖК-панелей AUO для PID сверхвысокой чёткости. Структура экрана ЖК-панелей приведена на рисунке 11.

Каждая пиксельная ячейка экрана содержит RGB-субпиксели с вертикальным расположением цветов, управление каждой ячейки осуществляется 10-разрядным сигналом шкалы серого. Основные характеристики модели P750HVN01.1:

• размеры изображения 1650,24 × 928,26 мм, габариты панели 1675,8 × 953,8 × 47,4 мм, вес 34 кг;
• технология ЖК-ячеек – активная матрица на основе аморфного кремния (a-Si TFT Active Matrix);
• размер пикселя 0,429 × 0,429 мм;
• антибликовое покрытие, твёрдость поверхности экрана 3Н;
• портретная и ландшафтная ориентации экрана;
• яркость не менее 400 кд/м² (типичное значение 500 кд/м²), контрастность не менее 3200:1 (типичное значение 4000:1);
• быстродействие 8 мс;
• углы обзора 89° по всем направлениям;
• диапазон рабочих температур 0…50°С, влажность 10–90%;
• напряжение питания ЖК-панели 12 В, потребляемая мощность 24 Вт (максимальная 54 Вт), напряжение питания блока светодиодной подсветки 24 В, ток потребления 11 А, потребляемая мощность 300–360 Вт;
• срок службы 60 000 ч;
• параметры надёжности и результаты тестов:
• время работы при минимальной (–5°С) и максимальной (+50°С) температурах – 500 ч,
• вибростойкость 1,04g в диапазоне 2–200 Гц – 20 мин по всем осям.

Линейка ЖК-панелей P550HVN высокой чёткости и панель сверхвысокой чёткости P550QNV01.1 отличаются от описанных ранее моделей в основном конструктивными особенностями. Для примера приведём некоторые отличающиеся параметры модели P550HVN02.2:

Линейка ЖК-панелей P460HVN высокого разрешения (см. рис. 12) представлена тремя моделями разработки 2011 г. и многократно совершенствовалась (последние версии датированы 2015 г.).

Параметры модели P460HVN03.0, не приведённые в таблице:

Модель 2015 г. P320HVN02.1 – самая небольшая из представленных в таблице ЖК-панель (см. рис. 13). Она имеет размеры изображения 698,4 × 392,85 мм, отличается малой потребляемой мощностью (4,6 Вт) и небольшим весом (4,9 кг).

При работе в условиях сильной внешней засветки изображение на экране ЖК-дисплея можно хорошо рассмот-реть только при его высокой яркости. Для работы в таких условиях компания AUO разработала несколько моделей ЖК-панелей, в том числе большого формата. Для примера рассмотрим особенности модели высокой чёткости P550HVN06.0 разработки 2015 г. (см. рис. 14).

Прибор обеспечивает яркость изображения не менее 2000 кд/м² и контрастность не менее 3200:1. Для реализации таких значений мощность светодиодной подсветки увеличена в три раза – до 300–344 Вт (24 В, 12–14 А). Другие параметры панели в основном такие же, как у рассмотренных ранее 55-дюймовых моделей для PID.

Основные требования, предъявляемые к ЖК-панелям для видеостен, – малая ширина окантовочной рамки и конструктивные возможности объединения нескольких панелей в видеостену. Компания AUO предлагает ряд моделей ЖК-панелей для видеостен (см. таблицу). В качестве примера рассмотрим модель P550HVN05.0. При размере изображения 1209,6 × 686,4 мм габариты панели составляют 1219 × 689,8 × 37,5 мм (ширина рамки всего 5 мм). Разрешение изображения 1920 × 1080 с 16,58 млн цветов (8-разрядное управление). Диапазон рабочих температур панели составляет 0…+50°С, однако испытания на надёжность производятся при температурах –10°С и +50°С в течение 500 ч. Панели характеризуются большой вибростойкостью (ускорение 0,5 g / 10–300 Гц) и ударопрочностью (10g / 11 мс по трём осям). Остальные параметры панели примерно такие же, как у рассмотренных ранее 55-дюймовых моделей для PID.

AUO выпускает и ряд прозрачных ЖК-панелей для витрин и рекламных боксов (см. рис. 15). Сами прозрачные панели отличаются от обычных TFT-LCD-панелей только другой ориентацией плёнки заднего поляризатора, обеспечивающего прозрачность экрана панели. В конструкции прозрачных ЖК-пане-лей отсутствует блок задней подсветки и задняя крышка. Подсветка выводимого на панель изображения обеспечивается со стороны помещения или рекламного бокса. Использование прозрачных панелей позволяет видеть рекламируемые предметы за панелью, а изображение на ней, например, с характеристиками рекламируемого товара, легко считывается пользователем.

AUO также производит сдвоенные ЖК-панели, обеспечивающие обзор с двух сторон (см. рис. 16).

Сдвоенные ЖК-панели AUO отличаются относительной лёгкостью и малой толщиной. Следует отметить, что простое механическое объединение двух отдельных ЖК-панелей не может обеспечить такие показатели веса и толщины. Основные области применения двусторонних дисплеев: вокзалы и аэропорты, автозаправочные станции, пешеходные зоны, информационные киоски и другие общественные места. Рассмотрим особенности представленной в таблице двусторонней ЖК-панели P550HVN04.2, выпущенной в 2015 г.:

В таблице представлены и вытянутые ЖК-панели, предназначенные для различных вывесок, указателей, транспорта и рекламных щитов соответствующих форматов (5,3:1, 2,37:1, 3,55:1).

Литература

1. www.fundinguniverse.com/company-histories/au-optronics-corporation-history.
2. www.auo.com/?sn=101&lang=en-US.
3. www.auo.com/?sn=191&lang=en-US.