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8-2020

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Bedienen und

Bedienen und Visualisieren Displays mit Sonderformaten müssen das LED-Backlight, der Rahmen (Bezel) und der gesamte Folienstack angepasst werden. Durch den Längsschnitt entstehen Displays mit Seitenverhältnissen von z. B. 32:9 oder 16:3. Welche Voraussetzungen muss ein Display erfüllen, um sich zum Zerschneiden zu eignen? © 386367847 - shutterstock.com; © 59616241 – shutterstock.com; © 148589345 – shutterstock.com; © HY-LINE (Alle anderen Abbildungen HY-LINE Computer Components) Autor: Rudolf Sosnowsky ist Technischer Leiter/Chief Technology Officer HY-LINE Computer Components Vertriebs GmbH www.hy-line.de Sind Sie gut im Bruchrechnen? Das sollten Sie sein, wenn Sie sich mit dem Bildformat von Displays beschäftigen. Mit 4:3 fing die Displaywelt an, „SXGA“ nutzte 5:4. Die Migration auf 16:9 ist vollzogen, mobile Geräte strecken das Bildformat bis auf 2:1. Jedoch gibt es Anwendungen, die mit der reichlich angebotenen Displayfläche nicht viel anfangen können, z. B. Wegweiser. Dort würde ein sehr schlankes Display genügen. Zur Herstellung eines solchen Displays gibt es verschiedene Ansätze. Ungewöhnliche Anzeigeformate Um die Nachfrage nach TFTs mit speziellen Seitenverhältnissen zu erfüllen, gibt es grundsätzlich zwei Ansätze: 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 erfordert einen großen Aufwand an Entwicklungskosten von mehreren 100.000 €, und die Stückzahl muss so hoch sein, dass es sich lohnt, die Produktion umzurüsten. Einfacher ist es, ein geeignetes Spenderdisplay zuzuschneiden. Außer dem Display-Panel selber Bild 1: LED-Backlight Bild 2: Folienstack eines TFT-Moduls Wie kann man TFTs schneiden? Ein TFT-Display moduliert von hinten durchscheinendes Licht weißer LEDs, die auf einer streifenförmigen Leiterplatte wie in Bild 1 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 2 zeigt den Aufbau eines typischen TFT-Moduls, unten ist die Rückseite des Moduls, nach oben folgen Diffusor, Folien und schließlich das Panel (nicht abgebildet). Der Montagerahmen, Bezel genannt, hält alle Komponenten zusammen. TFT-Panels bestehen aus zwei Gläsern, zwischen denen das Flüssig- 24 PC & Industrie 8/2020

Bedienen und Visualisieren der reduzierten Zahl der Treiberausgänge. Da es mit dem Timing des Original-Moduls (z. B. 1.920 x 1.080) angesteuert wird, sind die Timing- Parameter der Ansteuerung unverändert. Lediglich die Applikationssoftware muss auf das geänderte Format des Teilbildschirms Rücksicht nehmen. Bild 3: Horizontaler Schnitt bei einem „Half size“ Display Bild 4: Leiterplatte des Timing-Controllers kristall-Material eingeschlossen ist. Die Ausrichtung des Flüssig kristalls und damit die Lichtdurchlässigkeit bestimmt ein elektrisches Feld, das von Elektroden auf der Innenseite der beiden Gläser ausgeht. Diese werden über Treiber-Bausteine angesteuert, die am Rand des Glases getrennt für x- (Spalten) und y- (Zeilen) Richtung platziert sind. Bei Displays mit höherer Auflösung sind mehrere ICs in Serie geschaltet. Bild 5: Verbindung zwischen Timing Controller und LCD-Panel Für die 1.080 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. 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“, „Bar type Display“ („bar“ = englisch für „Streifen“). Siehe dazu Bild 3 für 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. Elektrische Ansteuerung Bild 4 zeigt die Leiterplatte eines Timing-Controllers, der das vom LCD-Controller kommende LVDS- Signal in Ansteuersignale für die Treiber umwandelt, die über Flexfolien angeschlossen sind. Während die Verbindung (siehe Bild 5) zwischen Leiterplatte und Glas 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 Original-Displays in ungewöhnlichen Formaten Daneben gibt es Displays mit originalen quadratischen oder runden Abmessungen. Kleine Displays dieser Art verwenden einen Single-Chip TFT-Controller, der als Chip-On-Glass auf dem Panel integriert ist. Er vereint die Funktionen von Timing Controller, Treiber für Zeilen und Spalten, manche auch den Frame-Buffer. Die Host-Schnittstelle rechnet nicht mit einer PC-Umgebung, sondern mit einem ARM oder Mikro-Controller. Neben MIPI lässt sich das Display über SPI oder einen CPU-Bus mit Daten befüllen. Zur Entlastung des System-Controllers kann die Farbtiefe von 24 auf 16 Bits reduziert werden. Single-Chip-Displays sind in Diagonalen bis zu 5“ Diagonale und einer Auflösung kann bis 720 x 720 gebräuchlich. Das 26,5“-Display von LG Display hingegen bietet mit 1.920 x 1.920 eine hohe Auflösung im quadratischen Format dar und wird über LVDS angebunden. Ein Seitenverhältnis von 3:2 haben Displays, die in Tablet-Computern wie Apple iPad eingesetzt werden. Displays mit kreisförmigem Bildausschnitt Smart Watches oder Fitness- Trainer verwenden runde Dis- Bild 6: Kleinformatiges Display mit kreisförmiger Bildfläche PC & Industrie 8/2020 25

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