Перспективные дисплейные технологии Toppan Printing.
Индустриальные TFT ЖК-панели компании для ответственных приложений
Введение
Toppan Printing Co., Ltd., или просто Toppan [1], знаменитая японская глобальная полиграфическая компания, основанная в 1900 году в Японии, — ведущий международный поставщик комплексных решений для полиграфии, систем связи, систем безопасности, упаковки, отделочных материалов и электроники. В компании работает более 50 000 человек по всему миру, а годовой объем продаж составляет около 14 млрд евро. Базовое направление деятельности компании — полиграфическая продукция, материалы и оборудование для полиграфии. Кроме того, для различных отраслей компания Toppan создала собственные продукты и решения на основе технологий фотолитографии, травления, нанесения покрытий с уникальными оптическими свойствами. Компания имеет несколько отделов:
- полупроводниковый бизнес (semiconductor related products);
- отдел разработки и производства электроники (Electronics division);
- отдел дисплейных компонентов.
Полупроводниковый бизнес Toppan имеет несколько направлений. Основное направление — изготовление фотошаблонов, используемых для фотолитографии полупроводников пластин. Помимо этого, подразделение занимается проектированием БИС, обработкой полупроводниковых пластин, производством матриц цветных фильтров для CCD/CMOS-датчиков изображения, изготовлением выводных рамок для корпусов микросхем, подложек FC-BGA, а также подложек из разных материалов для печатных схем.
Структурно подразделение Ortustech стало частью отдела Electronics division. Основное направление деятельности подразделения осталось тем же, что и до вхождения в состав Toppan. Это разработка и производство мало- и среднеформатных TFT ЖК-дисплейных панелей, в основном ориентированных на индустриальный сектор применений.
История компании Toppan Printing
Печатный станок, печатавший латинским алфавитом с помощью металлических литер, впервые заработал в Японии в 1580 году. Его привезли с собой христианские миссионеры из ордена иезуитов. Примерно 300 лет спустя итальянец Эдуардо Кьоссоне обучил четырех японских печатников, работавших в типографии Министерства финансов, искусству гравирования, изготовлению форм для печати денежных знаков, марок и прочих печатных изделий коммерческого назначения. В 1900 году именно эти четыре специалиста основали типографию Toppan Company, название которой переводится на русский как «высокая печать». Вскоре типография Toppan начала выпускать упаковку для дорогих сигарет, таким образом приступив к освоению коммерческого направления печати.
История организации и развития LCD-бизнеса компании Toppan Printing
История развития данного сектора компании Toppan Printing связана с технологическим потенциалом известных производителей TFT ЖК-панелей — японской компании Casio Computer и тайваньской Giantplus Technology.
Создание Ortus Technology
В начале 1990‑х компания Toppan освоила технологию печати цветных фильтров на стеклянных подложках для TFT ЖК-дисплеев. Были разработаны материалы, технология и оборудование для широкоформатной печати матриц высококачественных цветных фильтров для рынка производителей TFT ЖК-дисплеев. Кроме того, компания создала технологии получения электрооптических пленок и покрытий, обеспечивающих заданные свойства, — например, зеркальные пленки, пленки антибликовых покрытий. В 2010 году Toppan решила расширить сферы своего бизнеса в дисплейной индустрии за счет освоения выпуска высокотехнологичной продукции — TFT ЖК-панелей для автомобильного и индустриального секторов, медицинского назначения. В 2010 году с этой целью было образовано совместное предприятие с известным производителем электроники — компанией Casio Computer, ведущим изготовителем электронных часов, калькуляторов, портативных ЖК-теле-визоров. Создание альянса было выгодно обеим сторонам. У компании Toppan была цель обеспечить юридическую основу для выхода на дисплейный рынок в качестве серьезного игрока и избежать патентных претензий со стороны будущих конкурентов. Для этого следовало официально оформить права на использование базовых дисплейных технологий, которые и были предоставлены компанией Casio. В это время Casio Computer проводила реорганизацию с целью оптимизации бизнеса. Компания продала свой убыточный бизнес по выпуску TFT ЖК-панелей малого и среднего формата, а также патенты на технологию компании Toppan Printing, а производство мобильных телефонов было отдано компании NEC. Так была образована компания Ortus Technology.
Ortus по-латыни означает «восхождение», «происхождение», «начало». В названии бренда Ortustech — слоган, подчеркивающий направленность компании на использование самых передовых технологий с целью обеспечить высокие потребительские характеристики и высокий уровень конкурентоспособности продукции.
Доля Casio при образовании альянса составила всего 0,1%. Основной долевой вклад в образование Ortus Technology сделала материнская компания Toppan — 99,9%. Цель объединения ресурсов — создание базовых технологий для построения дисплеев будущего. На рис. 1 показано долевое участие Casio и Toppan при образовании Ortus Technology. На рис. 2 представлены ключевые исторические вехи образования компании Ortus Technology до вхождения в состав подразделения Toppan.
Приобретение тайваньской компании Giantplus
До 2017 года Ortus Tecnology имела только две производственные линейки: одна — доставшаяся от Casio производственная линейка в Kochi, и фабрика, построенная в Малайзии в 2012 году. К этому времени продукция под брендом ORTUSTECH уже заслужила доверие и авторитет на рынке индустриальных ЖК-дисплеев. Для удовлетворения возросшего спроса на продукцию требовалось расширение производственных мощностей. Это было реализовано в 2017 году покупкой тайваньской компании Giantplus, имевшей три фабрики 3G–4G для производства TFT ЖК-дисплеев малого и среднего формата.
На рис. 3 показаны основные вехи развития компании Giantplus Technology. Производственные линейки Giantplus:
- STN в Тайване — 1998–2000;
- сборка STN ЖК-модулей континентальном Китае: 2001–2005 годы;
- линейка TFT ЖК-панелей G3: 2008 год;
- линейка TFT ЖК-панелей G3.5: 2010 год;
- линейка TFT ЖК-панелей G4: 2015 год.
Ключевые технологии Giantplus:
- мало- и среднеформатные TFT ЖК-панели;
- технология транзисторов на аморфном кремнии TN, VA, IPS-FFS;
- ЖК-панели для промышленного сектора;
- ЖК-панели для автомобильного сектора;
- дисплеи с высокой читаемостью на ярком свете;
- дисплеи с ультранизким потреблением;
- дисплеи с высокой надежностью, высокой долговечностью и гарантированным жизненным циклом.
Динамика стратегии Ortus Technology
При образовании альянса с Casio сначала предполагалось сделать основным направлением дисплейную продукцию для сектора бытовой электроники, сотовых телефонов, домофонов и т. п. На долю индустриальных дисплеев предполагалось выделить лишь около 20% ресурсов. Однако вскоре выяснилось, что такой расклад принесет лишь убытки. Приоритеты были изменены в сторону увеличения доли индустриальных дисплеев, в частности дисплеев для автомобильного сектора приложений, энергоэффективных дисплеев для портативных приборов с батарейным питанием. Доля дисплеев для бытовой электроники была уменьшена до 15%. И такая стратегия оказалась правильной.
Доля Toppan в секторе индустриальных ЖК-дисплеев
На рис. 4 представлена диаграмма долевого распределения мирового рынка индустриальных ЖК-дисплеев между ведущими производителями. В настоящее время доля Toppan + Giantplus составляет около 27%. Таким образом, компания Toppan стала лидером в данном секторе рынка. Ближайший конкурент — китайская компания Tianma — имеет долю 21%, а тайваньский производитель AUO, только 15%.

Рис. 4. Диаграмма распределения секторов мирового рынка индустриальных дисплеев между ключевыми производителями
Производственные предприятия подразделения ORTUSTECH/Toppan
В настоящее время компания Ortus Technology вошла в состав отдела Electronics Division Toppan, полностью сохранив свою структуру и состав. Компания располагает производственными линейками, обеспечивающими различный уровень процессов производства TFT ЖК-панелей:
- Front-End Process — полное производство, начиная с получения «голых» стеклянных подложек и заканчивая готовыми ЖК-панелями. Производственные мощности данного типа содержат линейки цикла подложки с матрицей TFT, подложек с цветными фильтрами, сборку, заливку ЖК, COG-монтаж кристаллов микросхем драйверов строк и столбцов на подложке с TFT-матрицей адресации, а также интерфейсного шлейфа с TCON (контроллера развертки дисплея).
- TFT-LCD Color Filter — линейки, на которых производятся только подложки с цветными фильтрами для ЖК-панелей различных технологий и размеров экрана.
- Back-End Process — на данном производстве выполняется сборка и испытание TFT ЖК-панелей. То есть, склейка подложек, заливка (или формирование слоя) ЖК-материала, COG-монтаж кристаллов микросхем драйверов строк и столбцов на подложке с TFT-матрицей адресации, а также интерфейсного шлейфа с TCON (контроллера развертки дисплея).
Характеристика LCD производственных ресурсов Toppan/Ortustech:
- Фабрики Toppan в Kochi (Nankoku City, Япония), полное (Front-end Process) производство ЖК TFT-панелей. Ранее принадлежало Casio Computer.
- Фабрики ORTUSTECH в Малайзии (Selan-gor Darul Ehsan), сборочное (Back-End) производство ЖК TFT-панелей.
- Производственные линейки тайваньской компании Giantplus Technology (Toufen, Miao-Li, Taiwan) [2]:
- полное (Front-end Process) производство TFT ЖК-панелей Taoyuan Plant;
- фабрика Hsinchu Plant по производству только подложек с цветными фильтрами для TFT ЖК-панелей;
- сборочное производство TFT ЖК-панелей Kunshan Plant.
На рис. 5 показана карта размещения производственного потенциала ЖК TFT-бизнеса компании Toppan.
LCD-бизнес компании Toppan Printing обеспечивает выпуск продукции для широких сфер деятельности, используя различные технологии, позволяющие обеспечить высочайшее качество и характеристики, а также надежность.
По секторам применения и использованию различных технологий можно выделить следующие классы дисплеев Toppan:
- стандартные TFT ЖК-панели для широкого применения, например в бытовой технике;
- высоконадежные ЖК-панели для индустриального сектора;
- вибростойкие ЖК-панели для автомобильного сектора;
- ЖК-панели, изготавливаемые по уникальной технологии Blanview, специально разработанной для использования в портативных приборах для достижения малого энергопотребления и высокого уровня читабельности на ярком солнечном свете;
- заказные TFT ЖК-панели с произвольной формой рабочего экрана и размерами, заданными заказчиком;
- бесконтактные сенсорные дисплейные технологии нового поколения.
Уникальная технология Toppan TFT-LCD — Blanview, которая позволяет улучшить читаемость при солнечном свете, а также снизить энергопотребление, была достаточно подробно описана в [3], поэтому в данной статье не будем подробно ее рассматривать. Компания Toppan предлагает несколько уникальных решений для дисплеев, обеспечивающих дополнительный функционал для продукции клиентов; например, технология бесконтактных дисплеев, которая будет особенно востребована в эпоху пост-коронавируса.
Базовые технологии Ortustech
Технологии ориентации ЖК-ячейки
В технологических линейках компании Toppan используются прогрессивные типы ориентации IPS (in-plane switching) и FFS (fringe-field switching), которые обеспечивают отличные электрооптические характеристики для TFT ЖК-панелей различного формата. Для FFS в открытом состоянии выше коэффициент пропускания, чем для IPS.
Режим жидкокристаллического дисплея с переключением граничного поля (FFS) становится популярным для TFT ЖК-дисплеев из-за его превосходных электрооптических свойств, таких как высокая эффективность модуляции светового потока, низкие рабочие напряжения, широкие углы обзора и короткое время отклика по сравнению с другими технологиями ориентации ЖК-ячеек. Он также хорошо подходит для дисплеев с высоким разрешением и большого формата благодаря наличию конденсатора собственной памяти.
Технология FFS сложнее — здесь требуется высокое разрешение фотолитографического оборудования для получения зазоров между электродами на уровне 1 мкм. Для IPS это не так критично.
Технологии цветных фильтров Toppan для TFT ЖК-дисплеев
Цветные фильтры формируют цвет изображений на дисплеях. Они созданы путем точного размещения органического красителя, нанесение которого обеспечивает цветовую окраску пикселей по тонкой стеклянной подложке. Toppan применила технологии микро-
печати, которые изначально использовались в полиграфии. Благодаря высокому качеству технологии компания стала одним из лидеров в области производства цветных фильтров, предлагая продукцию, используемую в больших ЖК-телевизорах, планшетах, смартфонах и т. д. Особенностью технологии цветных фильтров Toppan является чистота и глубина цветов, высокая прозрачность.
Пленки защитных покрытий
Это пленки, которые используются на лицевой поверхности смартфонов, телевизоров и других дисплеев. Одни пленки позволяют улучшить видимость изображения, другие обеспечивают прочность и долговечность экрана. Компания Toppan предлагает широкий выбор пленок с различными свойствами для разных применений. К ним относятся пленка с низким коэффициентом отражения (LR), которая предотвращает отражение и накопление статического электричества, обеспечивая при этом высокий контраст, и пленка с антибликовым покрытием (AG), значительно сокращающая блики и отражения от внешней поверхности экранов.
Прецизионные металлические маски для технологии напыления в производстве OLED-дисплеев
Это технология изготовления прецизионных металлических масок, полученных травлением, формирующих матрицу микроотверстий в тонкой металлической пленке. Маски, в частности, используются в производстве OLED-дисплеев при осаждении органических материалов из паровой фазы.
Технология сенсорных панелей на базе тончайшей матрицы медных проволочек
Матрица медных проволочек является чувствительным элементом емкостных сенсорных панелей. Использование меди в качестве материала электродов позволило значительно снизить их электрическое сопротивление и обеспечило возможность увеличить размеры сенсорной поверхности без потери чувствительности.
Технология LC MAGIC-пленки с управляемым светопропусканием
LC MAGIC — это пленка ЖК-материала, оптическое состояние которой может мгновенно изменяться от прозрачного к непрозрачному под действием приложенного напряжения. Свойства жидкокристаллического материала обеспечивают высочайший уровень светопропускания в одном состоянии и поглощения света в другом. Толщина пленки составляет всего 0,12 мм, ее можно наносить и на криволинейные поверхности. Технология используется не только в секторе дисплейных приложений, но и для создания декоративных панелей при оформлении интерьеров (рис. 6). Пленка может поставляться в рулонах.
Технология Blanview для носимой электроники с батарейным питанием
Blanview является развитием технологии для трансфлективных дисплеев, использующих оптическую схему частично отраженного внешнего светового потока. В такой оптической схеме часть внешнего света отражается от внутренней плоскости. В результате в режиме яркой внешней подсветки можно использовать модуляцию исключительно внешнего светового потока, при этом совершенно не применяя заднюю подсветку и значительно экономя энергопотребление. В то же время отпадает необходимость увеличивать яркость задней подсветки, чтобы достигнуть достаточного уровня внешнего контраста и, соответственно, комфортного восприятия изображения на ярком свете. Разработанная Toppan технология обеспечивает, по сравнению с аналогичными трансфлективными TFT ЖК-дисплеями других производителей, существенно лучшие электрооптические параметры.
Это достигается благодаря запатентованной комплексной технологии, обеспечивающей по сравнению с традиционными технологиями трансмиссионных или трансфлективных панелей ряд преимуществ:
- высокий коэффициент пропускания за счет уникальной топологии и материала цветных фильтров, что дает экономию энергии подсветки при достижении одного и того же уровня яркости изображения;
- увеличенная апертура пикселя — меньше поглощение светового потока на рабочей площади пикселя (технология HAST);
- эффективная система пленочного слоя микрозеркал для возврата внешнего светового потока. Полученная анизотропная оптическая структура обеспечивает эффективное использование световых потоков как со стороны задней подсветки, так и со стороны внешнего источника света (яркого солнечного света). Потери светового потока сведены к минимуму.
Анализируя приведенные характеристики, можно с уверенностью утверждать, что при любых условиях технология Blanview гарантирует высокий уровень читабельности изображения по сравнению с традиционными технологиями просветной или полупросветной оптической схемы.

Рис. 7. Сравнительная оценка уровня читаемости для различных оптических схем и условий внешней освещенности
На рис. 8 приводится сравнение аналогичных по размеру и разрешению панелей по стандартной трансмиссионой технологии (панели «Тианма») и Blanview панелей Toppan.

Рис. 8. Сравнение электрооптических параметров трансмиссионых TFT ЖК-панелей «Тианма» и Blanview панелей Toppan
Технология второго поколения Blanview‑2
Дальнейшее совершенствование технологии Blanview было направлено на достижение лучших электрооптических характеристик TFT ЖК-дисплейных модулей Toppan среднего формата. Параллельно шла разработка технологии монтажа и сборки корпуса, обеспечивающей усиленную ударо- и вибропрочную конструкцию для работы в жестких условиях эксплуатации и в широком диапазоне рабочих температур. Следующее поколение, Blanview‑2, по сравнению с Blanview первого поколения имеет следующие преимущества:
- большую плотность пикселей;
- улучшенную цветопередачу в различных условиях изменения внешней освещенности;
- большую прозрачность (улучшенная апертура пикселей), что обеспечивает сохранение яркости при меньшем энергопотреблении светодиодной подсветки;
- уменьшение энергопотребления всего дисплейного модуля.
Улучшение электрооптических параметров позволило не только конкурировать с OLED-дисплеями в секторе среднеформатных дисплейных панелей, но и превзойти их по большинству ключевых параметров. На рис. 9 дается сравнение базовых параметров 4,3″ дисплейных панелей OLED и Blanview‑2.
Сравнение ключевых дисплейных параметров демонстрирует абсолютное преимущество использования дисплейных модулей Toppan нового поколения Blanview‑2. Эти панели имеют существенно меньшее энергопотребление, лучшую читаемость при высокой внешней освещенности, больше ресурс, стабильность спектра цветных фильтров во времени. В секторе носимой электроники с батарейным питанием для большинства приложений выбор разработчиков будет очевидно в пользу панелей Toppan Blanview‑2. TFT-LCD дисплеи Toppan с технологиями Blanview и Blanvew-2 доступны для российских потребителей.
Дисплеи для индустриальных приложений
Toppan выпускает линейку высококачественных TFT ЖК-панелей для индустриальных применений с размером экранов 2–12″. Высокое качество определяется богатым 45‑летним опытом производства (используется технологический опыт компаний Casio, Giantplus). Класс индустриальных TFT ЖК-панелей обеспечивает работу в широком температурном диапазоне. Прочный корпус панелей гарантирует работу в условиях применения с высоким уровнем вибраций. Класс Blanview Technology предназначен для приложений с батарейным питанием и жестких условий эксплуатации.
Условие тестирования на вибростойкость
Каждая панель с данной категорией механической стойкости обязательно подвергается тестовому воздействию на вибростенде. Длительность воздействия вибрации с частотой 10–55 Гц и амплитудой 1,5 мм по каждому направлению X, Y, Z составляет 2 ч. В таблице 1 представлены основные характеристики серийно выпускаемых TFT ЖК-панелей, ориентированных на использование в индустриальном секторе приложений. Углы обзора для всех моделей 80/80/80/80. Режим ЖК-ячейки — VA.
Диагональ |
Тип |
Разрешение, пикселей |
Технология |
Интерфейс |
Яркость, |
Контраст |
Тип сенсорной технологии |
2″ |
COM20T2P31ILC |
240×320 |
Transmissive |
16 бит CPU 18 бит RGB |
450 |
800 |
|
2,2″ |
COM22H2P69ULC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит CPU |
400 |
800 |
|
2,4″ |
COM24H2P39ULC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит CPU |
300 |
800 |
|
COM24H2P71ULC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит RGB |
270 |
800 |
|
|
2,7″ |
COM27H2P63ULC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит RGB |
350 |
800 |
|
COM27H2P64UTC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит RGB |
280 |
800 |
R |
|
COM27H2P40ULC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит CPU |
350 |
800 |
|
|
COM27H2P41UTC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит CPU |
280 |
800 |
R |
|
3,2″ |
COM32H3N89ULC |
480×800 |
Blanview-1 |
24 бит RGB |
380 |
1000 |
|
COM32H3P68ULC |
480×800 |
Blanview-2 |
8 бит MIPI |
(400) |
(700) |
|
|
3,5″ |
COM35H3P42ULC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит RGB |
250 |
800 |
|
COM35H3P43UTC |
240×320 |
Blanview-2 |
18 бит RGB |
200 |
800 |
R |
|
COM35H3P44ULC |
480×640 |
Blanview-2 |
18 бит RGB |
330 |
800 |
|
|
COM35H3P70ULC |
480×640 |
Blanview-2 |
8 бит MIPI |
900 |
900 |
|
|
COM35H3P45UTC |
480×640 |
Blanview-2 |
18 бит RGB |
265 |
800 |
R |
|
3,7″ |
COM37H3P46ULC |
480×640 |
Blanview-1 |
18 бит RGB |
320 |
600 |
|
COM37H3P47UTC |
480×640 |
Blanview-1 |
18 бит RGB |
270 |
600 |
R |
|
4″ |
COM40H4N40ULC |
480×800 |
Blanview-2 |
8 бит MIPI |
490 |
600 |
|
4,3″ |
COM43H4N90ULC |
480×800 |
Blanview-2 |
18 бит RGB |
400 |
600 |
|
COM43H4N91UTC |
480×800 |
Blanview-2 |
24 бит RGB |
320 |
600 |
R |
|
COM43H4N66ULC |
480×800 |
Blanview-2 |
8 бит MIPI |
300 |
600 |
|
|
COM43H4N98UTC |
480×800 |
Blanview-2 |
8 бит MIPI |
(325) |
(600) |
Cap (PCAP) |
|
4,8″ |
COM48H4N77ULC |
720×1280 |
Blanview-2 |
8 бит MIPI |
300 |
700 |
|
5″ |
COM50H5N11ULC |
720×1280 |
Blanview-2 |
8 бит MIPI |
400 |
800 |
|
Примечание. Сap — емкостная технология, R — резистивная.
Новая линейка вибростойких ЖК-панелей по технологии Blanview-2
Развивая технологию Blanview, компания Toppan значительно улучшила электрооптические характеристики дисплейных панелей, а также разработала новую ударопрочную конструкцию дисплейного модуля, обеспечивающую повышенную ударо- и вибростойкость продукции при эксплуатации в жестких условиях. Новые технологии Blanview 2 реализованы в линейке пока четырех дисплейных модулей форматов 3,5; 4,3; 5 и 7 дюймов. Основные параметры линейки модулей представлены в таблице 2.
Тип модуля |
Диагональ/Габариты, мм |
Формат |
Интерфейс |
Яркость, кд/м2 |
Контраст |
Ресурс подсветки, ч |
COM35H3P58ULC |
3,5″79,8×66,5×4,9 |
QVGA 320×240 |
24-разрядный RGB |
600 |
700 |
50 000 |
COM43H4N44ULC |
4,3″105,5×67,2×5,2 |
Wide QVGA 480×272 |
24-разрядный RGB |
600/1100 |
800 |
50 000 |
COM50H5N01ULC |
5″124×80,82×6,18 |
Wide VGA 800×480 |
6/8-разрядный LVDS |
430/830 |
900 |
100 000 |
COM70H7N01ULC |
7″169,8×109,7×6,08 |
Wide VGA 800×480 133 dpi |
6/8-разрядный LVDS |
400/790 |
700 |
100 000 |
Для всех моделей:
- питание: 3,3 В;
- технология: VA;
- углы обзора: 80/80/80/80;
- температура рабочая: –30…+85 °C;
- температура хранения: –40…+95 °C;
- вибростойкость: 6,8g;
- цветовая палитра: 16,7М 50% NTSC.
Дисплейные модули данной линейки ориентированы на широкое применение в первую очередь в портативных устройствах с батарейным питанием, эксплуатируемых в жестких условиях. В этом случае в полной мере реализуются основные преимущества технологии Blanview — высокий уровень читаемости в широком диапазоне внешней освещенности, при этом поддерживается малый уровень энергопотребления. Высокий ресурс модуля задней подсветки гарантирует высокую надежность на всем жизненном цикле прибора со встроенным дисплейным модулем. На рис. 10, 11 показаны конструкции и общий вид дисплейных модулей новой линейки.
Линейка Blanview TFT ЖК-дисплеев формата 10,4″
Технология Blanview компании Toppan получила широкое распространение во многих промышленных электронных устройствах по всему миру, получив высокую оценку за такие дополнительные преимущества, как низкое энергопотребление и высокая комфортная читабельность при ярком внешнем освещении. Новому продукту удалось добиться еще большего успеха благодаря сочетанию технологии Blanview с технологией отображения высококачественного изображения IPS-FFS.
В разработке находится интегрированный дисплейный модуль с емкостной сенсорной панелью (PCAP). Параллельно с этим к их линейке продуктов будут добавлены новые продукты в виде стандартного модуля TFT-LCD размером 10,4″; одна из новинок имеет встроенную сенсорную функцию PCAP.
Новая линейка ЖК-панелей Toppan ориентирована на широкий сектор приложений промышленной электроники, таких как автоматизация производства, автомобили, человеко-машинный интерфейс. В таблице 3 приведены основные характеристики базовых моделей для формата 10,4″.
Модель |
COM104H9M11xx |
COM104T9M12xx |
COM104T9M10xx |
|
Размер и ориентация экрана |
10,4″, ландшафтная 4:3 |
|||
Габариты модуля, мм |
230×180×11 |
Будут определены позднее |
||
Технология ЖК-ячейки |
IPS-FFS (нормально черный) полупросветная схема Blanview |
IPS-FFS (нормально черный) просветная схема |
||
Разрешение |
800×600 (96 dpi) |
|||
Питание |
3,3/12 В |
|||
Интерфейс |
LVDS 6/8 бит |
|||
Цветовая палитра |
50% NTSC |
|||
Яркость, кд/м2 |
650 |
580 |
||
Угловые характеристики U/D/L/R |
85/85/85/85 |
|||
Контраст |
1000:1 |
|||
Потребление при ном. яркости, Вт |
3,7 |
|||
Ресурс модуля светодиодной подсветки, ч |
70 000 |
|||
Температура, °С |
рабочая |
–30…+70 |
||
хранения |
–30…+80 |
|||
Опция тачскрина |
PCAP в разработке |
нет |
PCAP |
|
Статус производства |
Образцы Серия Q2/2021 |
Образцы Серия Q4/2021 |
Перспективный план развития семейства технологии Blanview
Компания Toppan не намерена останавливаться на достигнутых рубежах, на рис. 12 представлен перспективный план развития дисплейной технологии Blanview с целью достижения еще лучших электрооптических параметров. Основные улучшения будут достигнуты за счет использования схемы ориентации ЖК-ячейки IPS-FFS взамен TN и VA. Появятся модули с большим разрешением (плотность пикселей 450 ppi и выше).
Перспективная технология Aerial Touch Display (ATD)
Технология обеспечивает симуляцию парящего над поверхностью дисплея изображения, позволяя создать эффект «живого» изображения. Оптимальна для применения в перспективных бесконтактных человеко-машинных интерфейсах (HMI — Human-Machine-Interface) будущего поколения.
Технология базируется на синтезе оптической схемы дисплея с парящим изображением и сенсорной бесконтактной технологии (рис. 13, 14), использующей ToF-метод определения координат руки оператора в поле касания плоскости виртуального изображения. В дисплее Toppan используются инфракрасные датчики пространственного положения и датчики дальномерного изображения Time of Flight (ToF), чтобы определять, когда пользователи касаются поля элементов виртуального изображения (аэроснимка). Это позволяет обеспечить интуитивный бесконтактный выбор элементов парящего изображения пальцами руки или же с помощью указателей, например ручки. Ограниченный угол обзора дисплея в 15° влево и вправо предотвращает доступ к PIN-кодам, паролям и другой конфиденциальной информации для людей, находящихся поблизости, что делает устройство оптимальным для использования в условиях, требующих высокого уровня безопасности. Прототип нового сенсорного дисплея «воздушного изображения» создан на базе 7″ высококонтрастного TFT-дисплея с высокой яркостью и разрешением 800×RGB×480 (WVGA). Образцы дисплеев имеют размеры по ширине, высоте и глубине 285×285×60 мм, вес примерно 1,9 кг. Бесконтактный интерфейс позволяет полностью исключить касание рабочих поверхностей, тем самым обеспечивая высокое качество санитарной защиты клиентов и способствуя блокированию передачи инфекционных или вирусных заражений при использовании в общественных терминальных устройствах, например банкоматах. Плавающее изображение видно только с прямого направления, а с наклонных направлений его рассмотреть невозможно; это решение эффективно для усиления контроля конфиденциальности оборудования с высокой степенью защиты (например, для ввода PIN-кода). Toppan планирует предложить и предоставить не только «воздушный плавающий дисплей», но и комплексное решение HMI, включающее датчик для определения положения пальцев в воздухе. Свет, излучаемый ЖК-дисплеем, будет отражаться в обратном направлении от двух смежных ортогональных плоскостей отражения на матрице микрозеркал, формируя плоскость плавающего изображения в воздухе. ЖК-панель Toppan с высоким коэффициентом пропускания, подсветкой высокой яркости и запатентованный метод проектирования оптики позволяют обеспечить исключительную яркость виртуального аэроизображения и низкий оптический артефакт.
В качестве стандартного угла положения плоскости воздушного плавающего дисплея обычно используется 45° (рис. 15), но уникальная оптическая схема Toppan позволила разместить плавающее изображение параллельно поверхности устройства. Кроме того, конструкция дисплейного блока по данной оптической схеме уменьшила толщину почти вдвое по сравнению с 45° типом (рис. 16).

Рис. 16. Оптическая схема Toppan c бесконтактным датчиком положения указателя обеспечивает толщину конструкции всего вполовину толщины самой дисплейной ЖК-панели
Тонкая форма, возможность генерировать виртуальные изображения параллельно плоскости дисплейной панели позволяют значительно повысить удобство использования интерактивных интегральных систем (рис. 17). Технология открывает широкий спектр возможностей для бесконтактных интерфейсов для таких приложений, как медицинские устройства (рис. 18), панели управления общественными объектами и системы безопасности с контролем доступа к объектам с повышенным уровнем секретности.

Рис. 17. Пример использования интегрального сенсорно-дисплейного модуля с парящим изображением для набора PIN-кода
На данный момент технология Aerial Touch Display находится в разработке. Технологические изделия, выполненные по данной технологии, пока недоступны для российских потребителей.
Технология PDLC-дисплеев
Специальная дисплейная технология с использованием бистабильного ЖК-материала на основе дисперсного полимера (PDLC — Polymer Dispersion Liquid Crystal) позволяет создать почти полностью прозрачный дисплей. PDLC-дисплей имеет чрезвычайно высокий коэффициент светопропускания, поскольку не требует поляризующих пленок, которые необходимы для обычных ЖК-дисплеев. Эта технология позволяет реализовать отображение со сверхнизким энергопотреблением и полностью отражающим типом изображения за счет размещения на обратной стороне отражающей пластины (рис. 19, 20). Коэффициент пропускания около 90%. Режимы состояния: прозрачный/рассеяние света. Достоинство технологии — ультранизкое энергопотребление (менее 0,1 мВт).

Рис. 20. Принцип работы бистабильной ЖК-ячейки на основе оптически бистабильного полимерного материала
Области применения технологии PDLC-дисплеев
Кроме работы в режиме обычного дисплея на отражение или на просвет, PDLC-панель может использоваться как вспомогательный управляемый оптический транспарант в составе сложных оптических устройств, например таких, как видоискатели или прицелы.
На рис. 21 показан пример использования такого устройства в составе видоискателя камеры. В этом случае на экране PDLC-дисплея отображается дополнительная к основному изображению видоискателя информация, например поле автофокуса на фоне основного изображения фотографируемого объекта. Кроме того, PDLC-дисплей может применяться как управляемый аттенюатор светового потока, падающего в объектив, или же управляемой апертуры (диафрагмы).

Рис. 21. Пример использования PDLC-фильтра в видоискателе (индикация в поле зрения расстояния до объекта)
В настоящее время технология PLDC-дисплеев находится в разработке и не достигла статуса конкретной коммерческой реализации. Пока данные технологические разработки компании будут недоступны для потребителей в России.
Гибридные решения
Компанией Toppan разрабатывается перспективная гибридная двухслойная структура дисплея PDLC и дисплея TFT или OLED (рис. 22), которая позволит создать уникальное решение для отображения — гибрид монохромного и полноцветного дисплея с активной матрицей. В режиме PDLC-дисплея достигается сверхнизкое энергопотребление. Таким образом, управляя режимом дисплея, можно снизить общее энергопотребление и значительно сэкономить заряд батареи. Режимы отображения выбирают в зависимости от фактических действий пользователя и обстоятельств.

Рис. 22. Гибрид монохромного сегментного PDLC-индикатора и полноцветного активноматричного (TFT или OLED)
Благодаря высокому коэффициенту пропускания это гибридное решение позволяет сохранять высокое качество изображения на TFT- и OLED-дисплеях без снижения яркости.
Области применения индустриальных панелей Toppan
Высокая надежность и качество ЖК- панелей бренда ORTUSTECH достигается благодаря использованию передовых уникальных дисплейных технологий, что в значительной степени определяет высокий уровень репутации бренда на мировом рынке. Производитель гарантирует высокие показатели надежности TFT ЖК-панелей, длительный срок службы подсветки и нахождение дисплея в производстве на протяжении как минимум 5–7 лет. Благодаря этому дисплеи Toppan-ORTUSTECH имеют самое широкое распространение в промышленности для работы в широком диапазоне температур. В сегменте TFT-LCD-дисплеев малых и средних форматов (с диагональю до 10″) компания Toppan-ORTUSTECH занимает первое место в мире по объему продаж дисплеев для индустриального применения.
Помимо индустриального применения, дисплеи ORTUSTECH весьма популярны в автомобильном производстве, медицинской технике, потребительской электронике (сотовые телефоны, цифровые фото и видеокамеры, электронные словари), теле- и радиоаппаратуре, носимых радиостанциях, радиолокационных радарах, системах мониторинга и трекинга, кассовых аппаратах, торговых терминалах, системах безопасности и в других областях.

Рис. 24. Кластерная дисплейная 12,3″ TFT ЖК-панель (Giantplus): формат 1920×720 пикселей; режим IPS-FFS
На рис. 23 показаны места применения TFT ЖК-панелей в салоне легкового автомобиля. TFT ЖК-панели для автомобильного сектора выпускает подразделение Toppan — тайваньская компания Giantplus. На рис. 24 и 25 показаны образцы ЖК-панелей Giantplus для применения в салоне автомобиля. На рис. 26 показано разнообразие областей использования TFT ЖК-панелей Toppan-Ortustech.
- toppan.com/en
- Giantplus.com
- Тимофеев Я. TFT-LCD-дисплеи Ortustech: обзор продукции, технологические особенности и области применения // Компоненты и технологии. № 8 2018.
- TOPPAN PRINTING LCD Business Unit (ORTUS) Company/Technology/Product Introduction. 2020.
- Introduction Ortus Technology Co., Ltd. 2020.
- Datasheet Toppan COM35H3P58ULC — 3.5″ QVGA 2020.
- Datasheet Toppan COM43H4N44ULC — 4.3″ Wide-QVGA 2020.
- Datasheet Toppan COM50H5N01ULC — 5.0″ Wide-VGA 2020.
- Datasheet Toppan COM70H7M24ULC — 7.0″ Wide-VGA2020.