Moderne Monitore Michael Zuberbier

Die wichtigsten Technologien LCD (Liquid Crystal Display) Plasmabildschirm DMD (Digital Mirror Device) LDT (Laser Display Technik)

LCD Bei dieser Technologie wird in Abhängigkeit vom angelegten elektrischen Feld die optische Eigenschaft des zwischen den Elektroden befindlichen Flüssigkristalls verändert und somit ein Bildpunkt gestaltet. Zwei unterschiedliche Verfahren existieren, mit passiver und aktiver Matrix.

LCD Passive Matrix Bei einer passiven Matrixansteuerung wird ein Elektrodengitter an die LC-Zellen angelegt, die vertikalen hinten und horizontalen vorne (oder umgekehrt). Lässt man nun Strom durch eine horizontale und eine vertikale Elektrode fließen, so entsteht dort, wo sich die Elektroden kreuzen eine Ladung (Kondensatoreffekt). Dieses Prinzip ist ziemlich träge, da das Laden einer solchen Kreuzung Zeit in Anspruch nimmt. Bei Bildschirmauflösungen von mehr als 800x600 wird dieses Prinzip aufgrund der Aufbauzeit eines Bildes unbrauchbar.

LCD Aktive Matrix Bei dieser Bauart sind die vertikalen und horizontalen Elektroden beide hinter den LC-Zellen angebracht. Ein "Thin Film Transistor" (TFT) ist für das Schalten der Zelle zuständig. Wenn ein Pixel adressiert wird, schaltet das TFT und aktiviert das LC-Element. Da hier keine Ladungen aufgebaut werden, entfällt die Ladezeit. Der Bildschirmaufbau ist somit bemerkbar schneller. 

LCD Beamer LCD´s werden um große Abbildungen zu erzeugen hauptsächlich in der Beamertechnik eingesetzt. Es wird ein kleines Abbild erzeugt, welches durchleuchtet über Prismen und Spielsysteme auf eine Leinwand (o.ä.) projiziert wird.

LCD Vorteile: Nachteile: Flimmerfrei Hohe Bildqualität Platzsparend Attraktives Design Unempfindlich gegen Störfelder Emissionsfrei Niedriger Stromverbrauch und geringe Wärmeentwicklung Grosse Bildfläche Niedriges Gewicht Eingeschränkter Blickwinkel Farbdarstellung Vorgegebene Auflösung Reaktionszeit

Plasmabildschirm A Electric-discharger 6 Ultraviolet rays B Aufbau eines Plasmabildschirmes der Firma Philips A Electric-discharger 6 Ultraviolet rays B Light emitter 7 Visible light 1 Front glass 8 Barrier rib 2 Dielectric layer 9 Flourescencer 3 Protection layer (MgO) 10 Address electrode 4 Display electrode 11 5 Surface discharge 12 Rear glass layer

Plasmabildschirm Der Vorteil dieser Technologie ist, dass relativ flache Displays möglich werden, außerdem ist es produktionstechnisch einfach, sehr große Bildschirmdiagonalen zu realisieren. Die Nachteile sind die erforderliche Hochspannung zum Zünden des Plasmas sowie die sich verbrauchende Phosphorschicht. Plasmabildschirme findet man hauptsächlich als Große Bildschirme (Diagonalen ab ca. 100cm) bzw. aus einzelnen Anzeigeflächen zusammengesetzte Videowände.

DMD Ein mikromechanisches Bauelement mit mikroskopisch kleinen kippbaren Spiegeln (je Pixel ein Spiegel) wird von einer starken Lichtquelle bestrahlt. Je nach Kippwinkel des Spiegels wird das Licht auf einen Bildschirm oder daran vorbei reflektiert. Ein Spiegel generiert jeweils einen Bildpunkt, indem der auftreffende Lichtstrahl zur Projektionsoptik bzw. zu einem Absorber reflektiert wird. Ein rotierendes Rad erzeugt in diesem Fall die erforderlichen Grundfarben. Für professionelle Anwendungen wird jedoch ein 3-Chip System verwand, welches jede der drei Grundfarben einzeln behandelt. Dadurch wird einen höhere Darstellungsgeschwindigkeit sowie ein höheres Kontrastverhältnis erreicht. Der technische Aufwand wird dadurch natürlich komplexer.

LDT Der Bildaufbau erfolgt wie bei den herkömmlichen Bildröhrensystemen, indem der Laserstrahl zeilenweise über die Bildfläche gelenkt wird. Die Zeilenablenk- sowie die Bildwiederholfrequenz entsprechen den herkömmlichen Videonormen. Die Zeilenablenkung (horizontal) erfolgt z.Z. durch einen Polygondrehspiegel, die Bildablenkung (vertikal) geschieht mittels eines Galvanometerkippspiegels. Durch die physikalischen Eigenschaften des Laserlichtes wird ein größerer Farbraum abgedeckt, als es der bisherigen Bildtechnik möglich ist. Bei der Laserprojektion ist die Schärfentiefe durch den quasiparallelen (kollinearen) Laserstrahl praktisch unbegrenzt. Eine Scharfstellung entfällt. Die Projektion auf nicht ebene Flächen ist sehr gut möglich.

LDT Elektrooptisches Prinzip Bei der elektrooptischen Modulation wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes an Kristalle die Polarisation des Lichtes beeinflusst. Da Laserlicht polarisiertes Licht ist, erfolgt durch Drehung der Polarisationsebene im Kristall eine Intensitätsmodulation in unterschiedliche Polarisationsebenen. Durch den Analysator wird der Nutzstrahl selektiert. Dieses Modulationsverfahren ist optisch sehr effektiv und erreicht ein Kontrastverhältnis größer 1 : 1000.

LDT Direkte Lasermodulation Über die Laseranregung kann der Laserstrahl direkt moduliert werden. Diodenlaser können über den Pumpstrom bis zu sehr hohen Frequenzen (>30 MHz) direkt moduliert werden. Damit können die Videosignale direkt durch den Laserdiodenstrom übertragen werden. Diese Modulationsart ist die effektivste Form, da Licht nur erzeugt wird, wenn das Videosignal anliegt.

LDT Akustooptisches Prinzip Hochfrequente Schallwellen werden in den Akustooptischen Modulator (AOM) senkrecht zum Laserstrahl geschickt. Die Schallwellen erzeugen ein Beugungsgitter durch Dichteschwankungen im optischen Material des AOM. An diesem Beugungsgitter wird der Nutzstrahl in die 1. Beugungsordnung abgelenkt. Die Beugungseffektivität für die 1. Ordnung liegt bei ca. 80 %. Der Kontrast ist durchschnittlich größer 1 : 500. Die elektrische Leistungsaufnahme ist sehr gering.

LDT Die in der Laser-/Modulationseinheit erzeugte optische Bildinformation in einem kollinearen Laserstrahl wird über einen Lichtwellenleiter zur Scannereinheit übertragen. Dadurch werden folgende Systemvorteile erreicht: frei im Raum drehbarer Projektionskopf örtliche Trennung der Laserquelle vom Projektionskopf zuverlässige Führung des Laserlichtes ohne störende Umwelteinflüsse standardisierte Lichtwellenleitersteck Verbindungen zwischen Laser- und Scannereinheit justierfreier Austausch von Laser- bzw. Scannereinheit Mit speziell für diese Anwendung ausgelegten Ein- und Auskoppeloptiken wurde eine entsprechend hohe Bildqualität erreicht.

Zusammenfassung Betrachtet man die momentanen Anwendungen der einzelnen Technologien, so gliedern sie sich in verschiedene Anwendungsbereiche. Die LCD Technik findet man vorrangig bei Computerdisplays, als Videowände (wobei sich eine Videowand aus einzelnen LCD Displays - angesteuert von einem entsprechendem Computersystem - zusammensetzt) sowie als bildgebendes System bei Beamern. Im "Heimkino Bereich" kommt die Plasmatechnik als Grobildfernseher zur Anwendung. Die DMD Technik wird hauptsächlich  im Beamerbereich eingesetzt. Die Entwicklung von LCD´s und Plasmabildschirmen wird momentan am schnellsten vorangetrieben. Zusammenfassend kann man jedoch feststellen, dass die Entwicklung von Großbildtechnologie bzw. Beamertechnik eindeutig in Richtung der LDT geht. Bis zu einer marktreifen, bezahlbaren Lösung wird jedoch noch einige Zeit vergehen. Dennoch wird diese Technologie im professionellen Bereich schon in naher Zukunft Einzug halten.

Quellen [1] http://www.bmbf.de/ (Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie) [2] http://www.vdivde-it.de/mst/appl_fields/Comm_Tec/komm.html [3] http://www.vdivde-it.de/it/mst/hot_link/deter.html [4] http://www.philips.de (Koninklijke Philips Electronics N.V.) [5] http://www.schneider-ag.de (Schneider Rundfunkwerke AG) [6] http://www.vshsr.ch/i96b/referate/display/lep.html [7] http://www.tu-chemnitz.de/~jesc/dateien/projektoren.html http://www.swisscable.ch/article/article.php3?art=235 http://www.gris.uni-tuebingen.de/gris/GDV/java/doc/html/german/1.1.1.html http://www.gris.uni-tuebingen.de/gris/GDV/java/doc/html/german/1.1.2.html http://www.movie-college.com/filmschule/medien/tv-geschichte.htm http://www.it-infothek.de/fhtw/ra_bs_04.html Computerarchitektur; Andrew S.Tannenbaum, Joachim Goodman

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