Elektronik Magazin - SPV Elektronik Vertriebsgesellschaft mbH
Elektronik Magazin - SPV Elektronik Vertriebsgesellschaft mbH
Elektronik Magazin - SPV Elektronik Vertriebsgesellschaft mbH
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
46<br />
| Optoelektronik<br />
Verbesserungen im Displaybereich werden<br />
vor allem für Monitore besprochen. Im Notebook<br />
ist das Display immer ein Kompromiss<br />
zwischen optischen Eigenschaften und den<br />
speziellen Anforderungen der Applikation.<br />
TFT-Displays<br />
für Notebooks<br />
mit LED- oder CCFL-Hinterleuchtung<br />
von Dipl.-Ing. Joachim Bleckmann<br />
Die in Notebooks verwendeten Displays<br />
werden unter anderem getrimmt<br />
auf möglichst geringen<br />
Stromverbrauch und möglichst geringe<br />
Bautiefe. Größtes Hindernis bei<br />
der weiteren Verbesserung dieser Eigenschaften<br />
ist die Hinterleuchtung.<br />
Derzeit bestehen die sogenannten<br />
Backlight Units aus einer oder zwei<br />
Kaltkathodenröhren, dem Lichtleiter,<br />
2 Prismenfolien zur Lichtausrichtung,<br />
einer Diffuserfolie und entsprechenden<br />
Kunststoffrahmen. Die Einheiten<br />
werden von den Herstellern dieser<br />
Backlight Units vormontiert an die<br />
Displayhersteller geliefert. Der Displayhersteller<br />
baut dann die Glasmatrix<br />
mit <strong>Elektronik</strong> auf die Backlight<br />
Unit. Um weitere Verbesserung bei<br />
den Eigenschaften Bautiefe und<br />
Joachim Bleckmann ist Produktmanager<br />
Aktiv Matrix Displays<br />
Stromverbrauch zu erreichen, wird<br />
versucht, die CCFL-Röhre (Kaltkathodenröhre)<br />
durch Leuchtdioden zu ersetzen.<br />
Durch die Verwendung von<br />
Leuchtdioden sind sehr kleine Abmessungen<br />
möglich, das heißt nicht<br />
nur dünnere Displays, sondern auch<br />
Displays mit kleinerem Rand. Die<br />
Leistungsaufnahme kann bei LEDs<br />
stufenlos bis auf einen ganz niedrigen<br />
Level eingestellt werden. Weitere<br />
Vorteile finden sich in der Systemkonfiguration.<br />
Es ist keine Hochspannung<br />
notwendig. Das heißt der Inverter<br />
entfällt, die breiten Kontaktabstände<br />
und die hochspannungssicheren<br />
Kabel- und Leiterbahnführungen<br />
sind nicht mehr notwendig. Der Platz<br />
zwischen den Scharnieren des Notebook-Deckels<br />
war bisher reserviert<br />
für den Inverter. Dort können jetzt<br />
weitere Bedienelemente oder das<br />
nach außen zeigende 2. Display für<br />
Windows Vista platziert werden.<br />
Bevor sich die Hinterleuchtung mit<br />
LED-Lichtquelle auf breiter Front<br />
durchsetzen wird, sind noch einige<br />
Entwicklungen notwendig. Im Vergleich<br />
zur CCFL-Röhre bieten die LEDs<br />
derzeit keine längere Lebensdauer.<br />
Typische Röhren für Notebooks haben<br />
eine Lebensdauer von 15.000 bis<br />
30.000 Stunden. Typische Leuchtdioden<br />
für Backlights haben in der<br />
vorgesehenen Beschaltung eine Lebensdauer<br />
von 5.000 bis 15.000<br />
Stunden, dies erscheint sehr wenig.<br />
Bei den PDA-Modellen hat man gelernt,<br />
dass 5.000 Stunden beim Nennstrom<br />
völlig ausreichend sind. Allerdings<br />
sind dort die Laufzeiten deutlich<br />
geringer. Notebooks werden häufig an<br />
der Stromversorgung als Desktop-Ersatz<br />
betrieben. Der Trick besteht nun<br />
darin, den Nennstrom deutlich unter<br />
20 mA zu senken und die Anzahl der<br />
Leuchtdioden entsprechend zu erhöhen.<br />
Ein typischer Wert ist 16,6 mA<br />
bei 48 Leuchtdioden für ein 12,1” Display.<br />
Damit wird eine Lebensdauer<br />
von über 15.000 Std. erreicht bei einer<br />
Helligkeit von 220 cd/m 2. Dies sind<br />
Werte, die knapp besser sind als bei<br />
typischen CCFL-Hinterleuchtungen.<br />
Bei der elektrischen Anordnung der<br />
LEDs hat sich noch kein Standard<br />
durchgesetzt. Durchaus üblich sind<br />
Arrays mit 12 in Reihe geschalteten<br />
Leuchtdioden. Daraus resultieren Anodenspannungen<br />
von 12 x 3,25 V =<br />
39 V. Dafür ist ein DC’/DC’-Wandler<br />
notwendig, der derzeit noch im Display<br />
integriert ist. Direkt herausge-<br />
führte Anschlüsse von Anode und<br />
Kathode sind auch denkbar, die Treiberelektronik<br />
kann dann auf der Hauptplatine<br />
im Notebook sitzen. Dort sind<br />
Aufbau und Mechanik einfacher. Im<br />
Display müssen alle Komponenten<br />
extrem flach sein. Dies ist gerade bei<br />
den notwendigen Spulen schwierig.<br />
Für den Vergleich der Leistungsaufnahme<br />
wurden zwei Displays mit gleicher<br />
Technologie herangezogen, beide<br />
sind von BOE Hydis, beide mit AFFS-<br />
Technologie. Das HT121WX4 hat ein<br />
1,8 mm CCFL, das HT121WX5 wird<br />
von 48 Leuchtdioden beleuchtet. Die<br />
Effizienz von Röhre und LED bewegt<br />
sich derzeit auf gleichem Niveau. Eine<br />
typische LED erzeugt 65 ~ 75 lm/W<br />
(Blue chip + Yellow Phosphor). Mit<br />
Blick auf 2008 sollten 100 lm/W erreicht<br />
werden. Die Röhre bewegt sich<br />
auf ähnlichem Niveau. Große Verbesserungen<br />
in der Effizienz sind dort allerdings<br />
nicht zu erwarten.<br />
Kosten<br />
Derzeit sind die LED Backlight um den<br />
Faktor 1,6 bis 3 teurer als vergleichbare<br />
CCFL-Lösungen. Gründe dafür<br />
sind zum einen der Preis für die<br />
Leuchtdioden selbst. Dort muss bezahlt<br />
werden, dass die Technologie<br />
der weißen Leuchtdioden von weni-<br />
Typ HT121WX4 HT121WX5<br />
Helligkeit 200 cd/m 2 220 cd/m 2<br />
Leistungsaufnahme Lichtquelle 3,5 Watt 2,64 Watt<br />
Vergleich Leistungsaufnahme 1
Change language