Transparente Displays

Die Technologien

TFT, T-OLED und TLM: Nicht jedes transparente Display ist mit derselben Technologie aufgebaut. Was die Unterschiede sind und welche neuen Technologien auf den Markt kommen. Ein Fachbeitrag von Rudolf Sosnowsky, Hy-Line – Teil 2.
Die Technologien für transparente Displays entwickeln sich stetig weiter (Symbolbild, Foto: iStock)
Die Technologien für transparente Displays entwickeln sich stetig weiter (Symbolbild, Foto: iStock)

Die grundsätzliche Voraussetzung für Transparenz ist, dass die Displaytechnologie erlaubt, dass Licht durch das Panel hindurch fallen kann. Bei reflektiven TN-Displays (Twisted Nematic) wie im Taschenrechner oder e-Paper ist dies nicht der Fall. Das Display kann dann einzelne Segmente ausblenden (zum Beispiel TFT) oder Inhalte hinzufügen (transparentes OLED oder transparentes LED-Modul).

TFT

Dünnfilm-Transistor-Displays basieren auf einer Halbleitertechnologie. Elektrische Felder beeinflussen die Lage von zwischen zwei Glasplatten eingeschlossenen Flüssigkristallen. Auf diese Zelle sind Polfilter laminiert, die Licht nur in einer Polarisationsrichtung durchlassen. Durch das Feld wird die Polarisationsrichtung durchfallenden Lichts pixelweise geändert, und es kann zum Auge des Betrachters gelangen. Die Lichtquelle befindet sich hinter dem Display, das Display selbst wirkt nur als Lichtventil. Wegen der vielen Schichten und Filter-Folien beträgt die Transmission eines TFTs deutlich weniger als 10 Prozent. Daher muss der Hintergrund sehr gut ausgeleuchtet werden, um ein akzeptabel helles Bild zu erzielen. Typische Anwendungen sind daher hinterleuchtete Vitrinen und Verkaufsautomaten, also Geräte, bei denen der Hersteller die Helligkeit der Beleuchtung selbst festlegen kann.

Anmerkung

Dieser Fachbeitrag ist Teil einer Serie über transparente Displays. Lesen Sie auch Teil 1 und Teil 3 auf invidis.de.

Transparente Displays: Die Anwendungen

Sharp beschreitet einen Sonderweg: Das neu entwickelte transparente TFT wechselt nur zwischen der Darstellung einer Farbe und dem transparenten Zustand. Die spezielle Displaytechnologie erlaubt jedoch eine hohe Transparenz von 60 Prozent. Für Anwendungen, bei denen der Hauptzweck des Displays in der Umschaltung zwischen transparent und undurchsichtig liegen, ist dies ideal. Es gibt zwei Varianten: eine, die ohne Energie transparent ist, und eine, die undurchsichtig ist. Bistabil ist sie nicht.

T-OLED

Beim Fließen eines Stroms durch die Materialien eines OLEDs rekombinieren Elektronen und Löcher. Die dabei freiwerdende Energie tritt als sichtbares Licht aus. Unterschiedliche Materialpaarungen sorgen für unterschiedliche Wellenlängen, die als verschiedene Farben wahrgenommen werden. OLEDs sind nicht transparent, bei der normalen Bauform emittieren die Pixel das Licht durch das Substrat hindurch, wodurch die Helligkeit reduziert wird.

Bei einem transparenten OLED besteht die Herausforderung darin, die Leitungen auf dem Display so auszuführen, dass sie gleichzeitig transparent und elektrisch leitfähig sind. Im Vergleich mit TFT müssen diese auch einen Stromfluss übertragen können, damit die OLED-Elemente leuchten. Im Unterschied zu TFT, die durchfallendes Licht filtern, emittieren OLED selbst Licht.

Über den Autor

Rudolf Sosnowsky  ist Leiter Technik bei Hy-Line Computer Components. Das Unternehmen ist als Mitglied der Hy-Line-Gruppe Spezialist für komplette Systemlösungen im Bereich Display- und Touchtechnologie sowie Embedded Computing auf Chip- und Boardebene. Zum anderen liefert Hy-Line Computer Components Lösungen für das Management und die Übertragung von Highspeed-Signalen wie DVI, HDMI, Displayport, USB, LVDS und V-by-One.

Rudolf Sosnowsky (Foto: HY-LINE)
Rudolf Sosnowsky (Foto: HY-LINE)

Die neue Technik von LG Display hat nicht viel mit der von OLED-TVs bekannten gemein: Der so genannte Stack wurde völlig neu entwickelt, und die Materialien für die Leitungen wurden aus Indium-Gallium-Zink-Oxid (IGZO) hergestellt, das gegenüber dem ansonsten verwendeten Indium-Zinn-Oxid (Indium Tin Oxide ITO) einige Vorteile bietet. Damit konnte eine Transparenz von 40 Prozent bei gleichzeitig brillanten Farben hergestellt werden.

TLM

Transparente LED-Module (TLM) bestehen aus Folien, die mit Leiterbahnen aus transparentem Material wie ITO beschichtet sind. RGB-LEDs mit integriertem Treiber sind dort in Abständen von 10 bis 20 Millimetern montiert. Die Folie ist flexibel und auf der Rückseite mit einer Klebeschicht versehen. Dadurch kann sie einfach auf ein Trägerglas, beispielsweise eine Schaufensterscheibe, laminiert werden. Die Abmessungen einzelner Module sind so kompakt, dass sich durch Anreihung Anzeigen nahezu beliebiger Größe erstellen lassen. Die Folie kann zugeschnitten werden, sodass auch nicht-rechteckige Anzeigen im Raster des LED-Pitches möglich sind.

Die Tabelle zeigt die vorgestellten Technologien für transparente Displays im Vergleich. Ein normales TFT ist als Referenz aufgeführt.

Technologievergleich für transparente Displays. (Bild: HY-LINE Computer Components)
Technologievergleich für transparente Displays (Bild: HY-LINE Computer Components)

Glossar/Info-Box

  • IGZO: Indium-Gallium-Zink-Oxid: bietet gegenüber ITO elektrische Vorteile und eine höhere Transparenz
  • ITO: Indium-Zinn-Oxid: In der Display-Technologie verwendetes Halbleiter-Material, das gleichzeitig elektrisch leitfähig und transparent ist
  • OLED: Organic Light Emitting Diode, selbst Licht emittierendes Halbleiter-Element
  • Pitch: Horizontaler oder vertikaler Abstand zweier Bildelemente eines Displays
  • TFT: Thin-Film-Transistor, weit verbreitete Display-Technologie, bei der die aktiven Elemente auf dem Display untergebracht sind
  • TLM: Transparent LED Module, bestehend aus transparentem ITO-strukturiertem Film mit LED-Bestückung

Transparente Displays: Die Basics