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Displays mit Sonderformaten

Außergewöhnliches erwünscht

15. Februar 2021, 16:00 Uhr   |  Rudolf Sosnowsky

Außergewöhnliches erwünscht
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Es gibt zwar schon einige Formate für Displays - und dennoch brauchen einige Anwendungen noch ausgefallenere Formen.

In der Display-Welt gibt es diverse Formate: 4:3, 5:4, 16:9 oder auch 2:1. Manche Anwendungen können damit jedoch nicht viel anfangen. Etwa Wegweiser, wo ein sehr schlankes Display ausreicht. Um Displays für solche Ansprüche herzustellen, gibt es verschiedene Ansätze.

Grundsätzlich ist es mithilfe zweier Ansätze möglich, der Nachfrage nach TFTs mit speziellen Seitenverhältnissen gerecht zu werden: 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 hat hohe Entwicklungskosten von mehreren 100.000 Euro zur Folge, und die Stückzahl muss so hoch sein, dass es sich lohnt, die Produktion umzurüsten.

Hy-Line Computer Components
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Bild 1: Folienstack eines TFT-Moduls.

Einfacher dagegen ist es, ein geeignetes Spender-Display zuzuschneiden. Außer dem Display-Panel selbst sind das LED-Backlight, der Rahmen (Bezel) und der gesamte Folienstack anzupassen. Durch den Längsschnitt entstehen Displays mit Seitenverhältnissen von zum Beispiel 32:9 oder 16:3.

So schneidet man TFTs

Ein TFT-Display moduliert von hinten durchscheinendes Licht weißer LEDs, die auf einer streifenförmigen Leiterplatte 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 1 zeigt den Aufbau eines typischen TFT-Moduls. Unten ist die Rückseite des Moduls, nach oben folgen Diffusor, Folien und schließlich das Panel (nicht im Bild). 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 Treiberbausteine angesteuert, die am Rand des Glases getrennt für x- und y-Richtung (Spalten/Zeilen) 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. Trennt man die Leitungen hinter dem ersten oder dem zweiten IC ab, kann das Teildisplay weiter funktionieren.

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Bild 2: Horizontaler Schnitt bei einem Half-Size-Display.

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 oder Bar-Type-Display (Bar, engl. für Streifen). Bild 2 zeigt 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.

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Bild 3: Verbindung zwischen Timing Controller und LCD-Panel.

Elektrische Ansteuerung

Der Timing-Controller wandelt das vom LCD-Controller kommende LVDS-Signal in Ansteuersignale für die Treiber um, die über Flexfolien angeschlossen sind. Während die Verbindung zwischen Leiterplatte und Glas (Bild 3) 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 Originalmoduls (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.

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