Da TFT ad AMOLED – Un approccio attivo alla tecnologia di visualizzazione


 

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Scegliere la tecnologia di visualizzazione più adatta per ogni nuova applicazione richiede un occhio attento ai dettagli

Un display a colori è difficile da battere, qualunque sia l’applicazione cui è destinato. L’erosione costante dei prezzi sta rendendo l’uso dei display grafici a colori commercialmente sostenibile in una gamma sempre più vasta di sistemi.

Se il prodotto deve trasmettere esclusivamente delle informazioni semplici, una semplice soluzione a LED rappresenta ancora l’opzione più indicata. Tuttavia, nei mercati legati all’industria, alla sanità e all’automobile, la tendenza è verso interfacce grafiche complesse, che forniscono molto più di semplici informazioni base.

Quindi quale tipo di tecnologia di visualizzazione è quella ‘giusta’ per una determinata applicazione? La gamma di soluzioni di visualizzazione disponibili è molto ampia e questo pone agli ingegneri una serie di dilemmi in termini di progettazione.

L’ultimo capitolo della saga delle tecnologie di visualizzazione è, probabilmente, il LED organico a matrice attiva, o AMOLED. Anche se si tratta di una tecnologia relativamente matura, non è ancora prolifica come gli LCD.
Presto, però, questo scenario potrebbe cambiare.

 

 

 

Benché la maggior parte dei display grafici a colori utilizzi la tecnologia transistor a pellicola sottile (TFT) per controllare l’intensità e la luminosità di ogni pixel, solo gli AMOLED sono veramente emissivi; essi generano infatti luce propria e non si limitano a modulare e filtrare la luce fornita da una singola sorgente comune.

Gli AMOLED utilizzano la tecnologia TFT per implementare uno schema attivo di indirizzamento dei pixel, che li distingue dalle configurazioni a matrice passiva (PMOLED). Entrambi i tipi generano la luce attraverso un piano elettroluminescente emissivo, formato da uno strato sottile di composto organico. Tuttavia, i PMOLED utilizzano uno schema di indirizzamento di pixel “riga/colonna” più semplice, ereditato dalle precedenti configurazioni LCD, che impone frequenze di aggiornamento abbastanza elevate per mantenere un’immagine accettabile.

 

 

 

Gli AMOLED, invece, consentono a ciascun pixel di mantenere il proprio stato tra i cicli di aggiornamento grazie all’integrazione di un circuito attivo con condensatore e transistor su ciascun pixel. Oltre a evitare il ricorso a frequenze di aggiornamento elevate dedicate esclusivamente alla persistenza dell’immagine, ciò consente di ridurre il consumo energetico.

Nonostante gli AMOLED presentino molti vantaggi rispetto ai PMOLED, esistono ancora molte applicazioni in cui questi ultimi sono più adatti. Allo stesso modo, altre forme di visualizzazione con tecnologia LCD retroilluminata possono rappresentare una soluzione migliore in applicazioni specifiche.

La più grande area applicativa per gli AMOLED è quella degli smartphone di fascia alta ma, con l’entrata in servizio di nuovi impianti produttivi e di processi avanzati, i costi e le quantità minime di ordine (MoQ) stanno riscontrando un calo graduale. Ciò permette di semplificare l’accesso alla tecnologia AMOLED anche alle applicazioni del settore embedded, garantendo i vantaggi della tecnologia OLED a una gamma più vasta di prodotti.

 

 

 

Le prestazioni della tecnologia AMOLED

Poiché le caratteristiche tra le diverse tecnologie in termini di angolo di visione, luminosità, tempo di risposta, potenza e dimensione variano notevolmente, disponibilità e prestazioni rappresentano sempre dei fattori chiave da considerare.

I display AMOLED offrono un angolo di visione più ampio degli LCD TFT e sono molto più sottili. La loro costruzione consente a una quantità maggiore di luce di raggiungere lo strato superiore (normalmente in vetro), quindi sono generalmente percepiti come molto più luminosi. I dati dimostrano che per una luminosità di 150cd/m2, un display AMOLED può apparire quasi il 50% più luminoso di un display LCD TFT.

In pratica, questo significa che un LCD TFT deve utilizzare più potenza per apparire luminoso come un AMOLED, in particolare alla luce solare. Al contrario, gli AMOLED possono funzionare con consumi ridotti e risultare ancora leggibili alla luce solare diretta.

A titolo di esempio, la società cinese Truly Semiconductors è un costruttore di unità display di piccole e medie dimensioni che adottano una tecnologia di visualizzazione sia AMOLED che LCD TFT. I dati forniti dall’azienda dimostrano che i display AMOLED offrono prestazioni superiori in termini di rapporto di contrasto e tempi di risposta.

Già questo sarebbe sufficiente per renderli più adatti in molte applicazioni ma i vantaggi non finiscono qui: si estendono anche a un consumo energetico inferiore, che amplia ulteriormente la gamma di applicazioni potenziali alle apparecchiature portatili.

La tecnologia AMOLED offre livelli di risposta molto più elevati rispetto agli LCD TFT. I tempi di risposta elevati influenzano direttamente il tasso di aggiornamento; un frame rate di 60Hz richiede un tempo di risposta minima di 16 ms. Ne consegue che un tempo di risposta più elevato determina un’immagine più chiara. Ciò può essere particolarmente importante nelle applicazioni industriali o mediche, dove la chiarezza dell’immagine potrebbe essere cruciale.

 

I vantaggi dei TFT

Il fattore più immediato è il costo. La tecnologia AMOLED presenta un incremento del 100% rispetto ai display TFT twisted nematic standard e del 50% rispetto ai TFT IPS, i quali offrono angoli di visione e livelli di luminosità analoghi, a scapito però delle dimensioni e dei consumi.

Anche i livelli MoQ della tecnologia AMOLED sono più alti. Sebbene la tecnologia AMOLED sia adatta alle applicazioni industriali, le quantità minime d’ordine arrivano a 50.000 parti/anno, molto meno dei milioni di unità richiesti fino a poco tempo fa ma ancora troppo elevate per molte applicazioni industriali. Anche i tempi di consegna sono più lunghi per gli AMOLED, e attualmente sono circa il doppio rispetto ai TFT.

Un altro aspetto è la longevità, parametro che può escludere gli AMOLED dalle applicazioni di elettronica professionale. Consultando le schede tecniche, infatti, le ore di esercizio degli AMOLED vanno dalle 20.000/30.000 contro le 50mila ore dei TFT.

Truly Semiconductors ha recentemente investito in una linea di produzione di tipo 4.5G che utilizzerà polisilicio a bassa temperatura per produrre AMOLED con densità fino a 500pixel/in. Inoltre sta utilizzando un processo in silicio amorfo per la produzione di LCD TFT da 300pixel/in.

 

 

In sintesi

Quando si sviluppano applicazioni industriali, mediche e automobilistiche di nuova generazione dietro alla scelta della tecnologia AMOLED vi sono forti motivazioni tecniche e commerciali. Le prestazioni superiori, le caratteristiche di flessibilità – spesso letterale – e la disponibilità degli AMOLED vincono il confronto con le tecnologie di visualizzazione esistenti ed è probabile che queste nuove soluzioni diventeranno una scelta comune per gli OEM e i propri clienti.

 

 

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