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Universität Dortmund Seminar "Moderne Displaytechnik" (07.02.2002) LC-Direktsicht-Displays und LCD-Projektoren Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik.

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1 Universität Dortmund Seminar "Moderne Displaytechnik" ( ) LC-Direktsicht-Displays und LCD-Projektoren Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kays Axel Siebert

2 LCDs in der Anwendung Folie 2 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Inhaltsübersicht LC-Direktsicht-Displays Aufbau und Funktionsweise - CCFL Backlight - Messgrößen - Messverfahren Entwicklung - Anfänge - Größe - Preis - Hersteller Vor- und Nachteile - Vergleich LCDCRT - Pixelfehler Ausblick LCD-Projektoren Aufbau und Funktionsweise - Poly-Si LCD, UHP-Lampe - Messgrößen - Messverfahren Entwicklung - Gewicht, Auflösung - Preis - Helligkeit

3 LCDs in der Anwendung Folie 3 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Aufbau eines LCD-Panel Glas-Platten Flüssigkristalle + Farbfilter Hintergrundbeleuchtung Diffusor Transmissive Polarisierer Reflektor

4 LCDs in der Anwendung Folie 4 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays CCFL Backlight CCFL Cold Cathode Fluorescent Lamp KKLKaltkathodenlampe Kalte ElektrodePhosphor- Leuchtstoff Freie ElektronenHg-Atom Vorteil: Sehr hohe Effizienz, geringe Größe Nachteil: Betrieb bei typisch 750 V, 40 kHz benötigt DC/AC-Wandler

5 LCDs in der Anwendung Folie 5 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Messgrößen Anpassung der Messgrößen an die Empfindlichkeit des menschlichen Sehapparats Physikalische StrahlungsgrößePhysiologische Größe Leistung [W]Lichtstrom [lm] Strahlungsstärke [W/sterad]Lichtstärke [lm/sterad = Candela = cd] Intensität [W/cm 2 ]Beleuchtungsstärke [lm/m 2 = Lux = lx] Emissionsdichte [W/(sterad cm 2 )]Leuchtdichte [cd/m 2 ] Lichtstrom berücksichtigt DIN-spezifizierte Empfindlichkeits- Spektralkurve mit Maximum bei 555 nm (Grün) Candela ist eine SI - Basiseinheit

6 LCDs in der Anwendung Folie 6 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Display Konoskopische Messung Messverfahren Kontrast - Luminanz-Verhältnis schwarzer Pixel / weißer Pixel Fourier- Linse Luminanz- Plot Winkelabhängiger Kontrast: Kreise im 20°-Abstand

7 LCDs in der Anwendung Folie 7 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Anfänge Erster "Rechner" mit LCD Reflektives Display, beleuchtet mit Glühlampe 1972 Lloyd's Accumatic 100

8 LCDs in der Anwendung Folie 8 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Anfänge Erstes "Laptop" (DIN A4) LCD 120x32 Pixel 0,614 MHz, 16 KB RAM Kaufpreis DM 1981 Epson HX 20

9 LCDs in der Anwendung Folie 9 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Anfänge Erstes PC-kompatibles Laptop, 4.1 kg LCD 640 x 200, 9.1" x 4.2" 80C88 mit 4,77 Mhz, 256 KB RAM Kaufpreis DM 1985 Toshiba T1100

10 LCDs in der Anwendung Folie 10 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Anfänge Erstes Laptop mit Farb- Display LCD 640 x 400 x 16 Farben 16MHz 80386SX, 42MB HD Kaufpreis US$ NEC ProSpeed CSX

11 LCDs in der Anwendung Folie 11 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Anfänge Erstes Laptop mit TFT- Farb-Display LCD 10.4", 640 x 480 x IBM ThinkPad 700C

12 LCDs in der Anwendung Folie 12 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Vorausgegangene Entwicklung T1100Thinkpad 700CHX20

13 LCDs in der Anwendung Folie 13 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Erschwingliche TFT-Displaygrößen Quelle: Deutsches Usenet

14 LCDs in der Anwendung Folie 14 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Preisentwicklung Quelle: Deutsches Usenet

15 LCDs in der Anwendung Folie 15 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Hersteller Quelle: c't 2/2000, S.50

16 LCDs in der Anwendung Folie 16 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Vor- und Nachteile CRTLCD Wesentlich geringere Tiefe Durch die Größe der Röhre bestimmt, steigt mit Vergrößerung der Diagonalen Raum- Bedarf Verzeich- nung Aufgrund fester Pixelmatrix verzeichnungsfrei Kissen-, Trapez-, Neigungs-, Parallelogramm-Verzeichnung durch Ablenkung des Elektronenstrahls Farb- wiedergabe Schlechtere Sättigung durch nichtideale Farbfilter und Spektrum der Hintergrund- Beleuchtung Sehr exakt, völlig Blickwinkel- unabhängig

17 LCDs in der Anwendung Folie 17 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Vor- und Nachteile CRTLCD Frei von äußeren Störungen Stör- Empfind- lichkeit Auflösung Auflösung durch Pixelmatrix vorgegeben, niedrigere Auflösungen müssen vergrößert und interpoliert werden Keine feste Zuordnung der Bildpunkte, maximale Auflösung nur vom Abstand der Blenden- maske abhängig Flimmern Direkte Ansprache der Pixel, daher keinerlei Flimmern Geringe Nachleuchtdauer, hohe Bildwiederholfrequenz erforder- lich, da sonst Bildaufbau als Flimmern wahrgenommen wird Sehr empfindlich für äußere elektrische Felder, reagiert mit Flimmern, Streifen etc.

18 LCDs in der Anwendung Folie 18 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Vor- und Nachteile CRTLCD Nahezu emissionsfrei Emissionen Energie- Verbrauch Mit durchschnittlich 45 Watt deutlich sparsamer Durchschnittlich 100 Watt Strahlung durch Elektronen- strahlröhre und Ablenkspulen, in geringem Maße auch Röntgen- Strahlung Preis Zur Zeit noch ca. 3x teurer als ein CRT-Monitor Gerade durch die LCD- Konkurrenz deutlich gesunken

19 LCDs in der Anwendung Folie 19 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Pixelfehler R GB R GB R GB R GB ideal R GB R GB R G R GB Defekter Subpixel R GB R GB R GB Defekter Pixel R GB R GB R GB R GB R GB R GB Sehr große Qualitäts- Unterschiede Bislang keine Vergleichbarkeit, da jeder Hersteller eigene Fehlertoleranzen festlegte Anfang 2001: ISO Typ 1: ständig weiße Pixel -Typ 2: ständig schwarze Pixel -Typ 3: defekte Subpixel Fehlerklasse I II Typ 1Typ 2Typ 3 III IV Pro Million Pixel

20 LCDs in der Anwendung Folie 20 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Ausblick "Zur Jahrtausendwende wird mit einer weitgehenden Verdrängung der herkömmlichen Kathodenstrahl- Bildschirme gerechnet." - bdw 3/95 "Mehr als jeder zweite Bildschirm auf Bürotischen wird 2001 flach sein." - International Data Corporation 1998 Aktueller Marktanteil: ca. 15% (Japan 55%) Ausblick auch aufgrund zu erwartender neuer Technologien schwierig Totgesagter Röhrenmonitor wird wahrscheinlich aufgrund stark gesunkener Preise noch einige Zeit eine Rolle spielen

21 LCDs in der Anwendung Folie 21 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Projektoren

22 LCDs in der Anwendung Folie 22 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Aufbau eines LCD-Projektors Lampe Linsen- System Spiegel Polarisator Dichroitischer halbdurchlässiger Spiegel Linsen- System Zur Leinwand LCD Prisma LCD

23 LCDs in der Anwendung Folie 23 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Poly-Si LCD, UHP-Lampe 18" 0.9" Poly-Si-Technologie -ermöglicht enorme Verkleinerung Auflösungen: x 600 (SVGA) x 768 (XGA) Ultra High Performance (UHP) Lamp -Hochdruck-Gasentladungslampe -Extrem hohe Leuchtdichte -Entwickelt von Philips, in den meisten Projektoren eingesetzt

24 LCDs in der Anwendung Folie 24 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Messverfahren ANSI-Lumen Mittelung über 9 Messpunkte -berücksichtigt Helligkeitsverteilung

25 LCDs in der Anwendung Folie 25 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Entwicklung Datum 12/199601/2000 Hersteller 01/2002 PolaroidToshibaSanyo PolaView 305 Typ Display Lichtstrom Gewicht Preis TLP651EPLC-XU30 a-Si3x p-Si 300 ANSI-Lumen1100 ANSI-Lumen1400 ANSI-Lumen 14,3 kg4,4 kg3,9 kg DM DM9 900 DM XGA-Projektoren

26 LCDs in der Anwendung Folie 26 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Übersicht LC-Direktsicht-Displays Aufbau und Funktionsweise - CCFL Backlight - Messgrößen - Messverfahren Entwicklung - Anfänge - Größe - Preis - Hersteller Vor- und Nachteile - Vergleich LCDCRT - Pixelfehler Ausblick LCD-Projektoren Aufbau und Funktionsweise - Poly-Si LCD, UHP-Lampe - Messgrößen - Messverfahren Entwicklung - Gewicht, Auflösung - Preis - Helligkeit

27 LCDs in der Anwendung Folie 27 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr. Rüdiger Kays Quellennachweis Quellennachweis nach Foliennummer: http://chemweb.calpoly.edu/chem/gragson/Teaching/chem446/WebReports/TFT/images/layer1.jpg 4.http://www.palmzip.de/backlight/d/kkl-prinzip-d.htm 5.c't 12/2000, S c't 6/1998, S. 207; Kontrast-Bild c't 4/1999, S.36 7.http://www.vintagecalculators.com/html/lloyd_s_accumatic_100.html 8.http://www.computer-archiv.de/ Bild von 9.http://www.computer-archiv.de Bild von 10.http://www.zdnet.co.uk/news/specials/2001/08/pc20/ html Bild von 11.http://www.mobileinsights.com/html/membersonly/articles/Displays/Displays.htm Bild von 12.Bild der Wissenschaft 3/1995, S Querschnitt aus Preislisten und Postings, extrahiert aus allen deutschen Newsgroups via 14.Siehe 13., weiterhin c't 11/2001, S. 132; BdW 6/1999, S c't 2/2000, S http://www.luk-nrw.de/praev/thema_01_07.asp 17.siehe siehe http://www.zdnet.de/produkte/artikel/display/200107/tft05-wc.html 20.BdW 3/1995, S. 6; BdW 5/2001, S. 104; c't 21/2001, S siehe siehe http://www.research.philips.com/password/pw7/pw7_4.html 24.siehe c't 12/1996, "Lichtschleudern"; c't 1/2000, S.42;


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