Журнал «ИСУП». (Информатизация и системы управления в промышленности)
ИТ, КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Технология AMOLED устойчиво покоряет мировой дисплейный рынок, привлекая новых производителей

Устройства отображения на основе матрицы AMOLED набирают все большую популярность, и сейчас их устанавливают не только на флагманах, но и на моделях среднебюджетного класса. AMOLED-дисплей отличается широким диапазоном рабочих температур, низким энергопотреблением и тонким корпусом, высокой контрастностью и четкой цветопередачей. Дисплейная продукция с экранами AMOLED идеально адаптирована для использования вне помещений, особенно при низких температурах, в изделиях, использующих аккумуляторы, в высокоточном медицинском и испытательном оборудовании.

АО «Компонента», г. Москва

Komponenta.png

скачать pdf >>

Проникновение AMOLED-технологии на мировой дисплейный рынок продолжает расширяться, и, по мнению специалистов, это долгосрочная тенденция. В конечном итоге аппараты с экранами AMOLED станут наиболее распространенными, оттеснив жидкокристаллические экраны на второй план.

Сама аббревиатура AMOLED расшифровывается как «активная матрица на органических светодиодах» (active matrix organic light-emitting dio­de). AMOLED-матрицы используют активную адресацию ячеек, основанную на применении тонкопленочных транзисторов – TFT (рис. 1). Здесь каждому пикселю соответствует отдельный транзистор, как у современных ЖК-телевизоров и мониторов. При таком подходе напряжение можно подать сразу на любое необходимое количество пикселей.

Ris_1.jpg

Рис. 1. Упрощенная схема внутренней структуры AMOLED-матрицы

В отличие от других технологий изготовления у AMOLED нет особого слоя подсветки, который значительно увеличивал бы толщину конечного продукта. Каждый органический диод в такой матрице является самостоятельным источником света, подсвечиваясь по отдельности. Это основное отличие от IPS-экрана, в котором необходимо подсвечивать всю матрицу из жидких кристаллов целиком. За счет качественно откалиброванной матрицы такой экран имеет отличную цветопередачу – черный и белый цвета обретают естественный вид под любым углом обзора (рис. 2).

Ris_2.jpg

Рис. 2. Широкий угол обзора на дисплее с матрицей AMOLED

Также в AMOLED-панелях используется схема размещения пикселей PenTile. В соответствии с ней субпиксели устанавливают в шахматном порядке: посредине – синий, по бокам – два зеленых, за ни­ми – два красных (рис. 3). Подобное расположение позволяет повысить яркость дисплея, которая может достигать 2000 кд/м² без увеличения потребления энергии.

Ris_3.jpg

Рис. 3. Расположение цветных пикселей в матрице AMOLED

Следующим шагом в развитии экранных матриц AMOLED стало размещение в межслойном пространстве сенсорного слоя (или Touchscreen – тачскрин), данная технология получила название Super AMOLED. Из-за то­го, что зеркальная подложка отсутствует в такой матрице, как и светопоглощающие и рассеивающие фильтры, устройство с матрицей Super AMOLED может быть более тонким, чем жидкокристаллические аналоги. Способствует этому и сенсорный слой, устанавливаемый без воздушного промежутка.

В подобных дисплеях светится са­ма матрица, а не ее подсветка, при этом яркость картинки регулируется изменением яркости отдельных пикселей, а значит, энергия меньше расходуется впустую. Так, темный пиксель на ЖК-панели просто поглощает свет при фиксированном уровне яркости основной подсветки, а в матрице Super AMOLED пиксель, если его яркость снижается, начинает расходовать меньше энергии. Также, в зависимости от отображаемых оттенков и их соотношения в картинке, дисплеи Super AMOLED способны регулировать подаваемую мощность. Если экран полностью залит белым, его яркость будет не очень высокой. Однако если на картинке много темных оттенков, то светлые области становятся ярче. За счет этого увеличивается контрастность и на ярком солнце картинка воспринимается лучше (рис. 4).

Ris_4.jpg

Рис. 4. Пример высокой контрастности изображения у дисплеев Super AMOLED

У AMOLED-дисплеев скорость отклика пикселей намного вы­ше, чем у IPS. Именно поэтому такие дисплеи отображают картинку с высокой частотой смены кадров, делая ее более плавной. Это является большим плюсом в играх, где используется виртуальная реальность (VR).

Конструкция ЖК-панелей накладывает ограничения на конечный форм-фактор самого дисплея. А вот органические светодиоды теоретически можно размещать на поверхности любой формы, что позволяет производителю свободно манипулировать выпуском дисплеев различных типоразмеров – круглых, квадратных, прямоугольных с вертикальной и горизонтальной ориентацией изображения.

AMOLED-дисплеи обладают неоспоримыми преимуществами перед другими технологиями:
- супертонкие;
- легко читаются при солнечном свете;
- широкие углы обзора (89/89/
- 89/89 градусов);
- глубокий черный цвет за счет отключения пикселей;
- яркие и насыщенные цвета за счет высокой контрастности и цветопередачи;
- быстрое время отклика (0,01 мс против 4 мс у IPS);
- низкое энергопотребление;
- широкий диапазон рабочих температур (–40…+80 °C).

И все-таки они имеют ряд явных недостатков:
- пока еще высокая себестоимость изготовления AMOLED-экранов;
- мерцание, или широтно-импульс­ная модуляция (ШИМ), – главный недостаток AMOLED-дисплеев, частота составляет около 200 колебаний в секунду;
- со временем пиксели могут выгорать (терять яркость и контрастность).

Но несмотря на некоторые недостатки, свойственные устройствам отображения, изготовленным с применением технологии AMOLED, они уверенно заняли свою ни­шу на рынке смартфонов, планшетов, смарт-часов и т. п. И уже сегодня, если обратиться к общей статистике распределения мирового дисплейного рынка между различными технологиями производства дисплеев, до­ля смартфонов с панелями AMOLED превышает 40 %. Это подталкивает многих производителей дисплейной продукции вслед за Samsung, флагманом в данной отрасли, включать в свою линейку изделий дисплейные продукты на основе AMOLED-экранов.

Одним из таких предприятий, активно развивающих различные технологические направления дисплейного производства, является китайская компания Top Display Optoelectronics (TDO) со штаб-квартирой в городе Шанхае. Компания TDO выпускает дисплейную продукцию разнообразного назначения, изготовленную с применением различных технологий: это ЖК-TFT-дисплеи с сенсорными экранами, микродисплеи Si-OLED, PM-OLED и дисплеи AM-OLED различных типоразмеров, smart-дисплеи, дисплеи с платами контроллеров HDMI и Type-C, разного ро­да готовые девайсы для умного дома и т. п.

В последние несколько лет компания значительно расширила модельный ряд дисплейной продукции на основе AMOLED-матриц. В серийном производстве на постоянной основе находятся модели AMOLED-дисплеев различных типоразмеров, с диагоналями экранов от 1,2 до 15,6 дюйма. 

В данном продуктовом направлении компания TDO выпускает круглый дисплей TA012WVC01 (рис. 5), у которого диагональ видимой части экрана всего 1,2 дюйма, а разрешение изображения – 390 × 390 пикселей.

Ris_5.jpg

Рис. 5. Круглый AMOLED-дисплей TA012WVC01 с экраном 1,2 дюйма

Габаритные размеры дисплейного модуля (ширина × высота × толщина) – 33,99 × 33,62 × 0,85 мм. Максимальная яркость экрана 350 кд/м².

В дисплее установлена микросхема драйвера RM69330 c поддержкой управляющего интерфейса MIPI. Номинальное напряжение питания дисплея 4,6 В, средний ток потребления 10,5 мА. Рабочая температура модуля –20…+60 °C, температура хранения –30…+70 °C. В дисплее установлен сенсорный экран с использованием технологии On-cell, в соответствии с которой сенсорную панель размещают непосредственно в защитном слое экрана. Данная модель идеально подойдет для применения в различных приложениях, таких как умный дом, интеллектуальные технологические устройства, датчики энергетических систем, системы связи, медицинские инструменты и т. п.

Также в линейке AMOLED-дис­плеев представлены изделия с квадратным экраном, например, модель TA018NHV01 (рис. 6) с диагональю экрана 1,78 дюйма и разрешением 368 × 448 пикселей.

Ris_6.jpg

Рис. 6. Квадратный AMOLED-дисплей TA018NHV01 с экраном 1,78 дюйма

Габаритные размеры дисплейного модуля 30,60 × 37,99 × 0,804 мм. Максимальная яркость экрана 500 кд/м².

В дисплее установлена микросхема драйвера ICNA3311 c поддержкой управляющих интерфейсов MIPI и SPI. Номинальное напряжение питания дисплея 3,7 В, средний ток потребления 44,5 мА. Рабочая температура модуля –20…+70 °C, температура хранения –30…+80 °C. В дисплее установлен сенсорный экран с использованием технологии On-cell, работающий под управлением микросхемы CHSC5816.

Этот дисплей оптимально подойдет для использования в различных портативных устройствах, в считывателях платежных карт, GPS-велотрекерах, системах домашней безопасности и т. д.

Модель TA055FHV03 (рис. 7) с портретным расположением экрана с точки зрения размера диагонали относится к среднему сегменту. Диагональ видимой части экрана у нее 5,44 дюйма, а разрешение 1080 × 1920 пикселей (Full HD).

Ris_7.jpg

Рис. 7. AMOLED-дисплей TA055FHV03 с экраном 5,44 дюйма

Общий габаритный размер дисплейного модуля составляет 69,74 × 126 × 0,64 мм. Номинальная яркость экрана 350 кд/м². Количество воспризводимых цветов 16,7 М. В дисплее установлена микросхема драйвера RM67199 c поддержкой интерфейса MIPI. Номинальное напряжение питания дисплея 3,3 В, средний ток потребления 190 мА. Рабочая температура модуля –20…+70 °C, температура хранения –30…+80 °C. В дисплее установлен сенсорный экран с использованием технологии On-cell, работающий под управлением микросхемы GT1151. Этот дисплейный модуль идеально подходит для установки в смартфоны и прочие гаджеты с экранами высокого разрешения (Full HD).

И завершает на сегодня линейку дисплеев с AMOLED-матрицей компании TDO дисплейный модуль TA156UHH01 (рис. 8) с размером экрана 15,6 дюйма и разрешением 3840 × 2160 пикселей, что позволяет передавать на не­го изображение в формате Ultra HD 4K.

Ris_8.jpg

Рис. 8. AMOLED-дисплейный модуль TA156UHH01 с экраном 15,6 дюйма, с поддержкой изображения в формате Ultra HD 4K

Общие габаритные размеры этого модуля 344,21 × 193,62 × 1,022 мм. Номинальная яркость экрана 440 кд/м². В дисплее установлена микросхема драйвера c поддержкой управляющего интерфейса eDP 1.4b. Напряжение питания дисплейной панели 12 В, средний ток потребления 1,033 А. Рабочая температура модуля –20…+70 °C, температура хранения –40…+85 °C. Дисплей выпускается без сенсорной панели и предназначен в основном для установки в ноутбуки и отдельно стоящие мониторы.

За десять лет, прошедшие с момента образования в 2014 го­ду, компания Top Display Optoelectronics, неустанно совершенствуя и модернизируя производственные процессы, осваивая новейшие технологии, добилась внушительных успехов в производстве разнообразной дисплейной продукции и сопутствующих товаров под собственным брендом. Сегодня можно с уверенностью констатировать, что компания TDO, объединяющая исследования и разработки, производство и продажи, стала новым профессиональным поставщиком дисплеев на мировой рынок.

Более подробную информацию о технических характеристиках представленных моделей дисплеев и других продуктах можно найти на сайте производителя TDO по адресу en.shtdo.com или на сайте официального дистрибьютора в РФ – компании «Компонента».

Опубликовано в журнале ИСУП № 4(112)_2024

А. А. Павленко, инженер
электронной техники,
АО «Компонента», г. Москва,
тел.: +7 (495) 150-2-150,
e-mail: info@komponenta.ru,
сайт: komponenta.ru