LC-Direktsicht-Displays und LCD-Projektoren Axel Siebert me@axelsiebert.de Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kays

LC-Direktsicht-Displays LCD-Projektoren Aufbau und Funktionsweise CCFL Backlight Messgrößen Messverfahren Entwicklung Anfänge Größe Preis Hersteller Vor- und Nachteile Vergleich LCD CRT Pixelfehler Ausblick LCD-Projektoren Aufbau und Funktionsweise Poly-Si LCD, UHP-Lampe Messgrößen Messverfahren Entwicklung Gewicht, Auflösung Preis Helligkeit Inhaltsübersicht

Aufbau eines LCD-Panel Flüssigkristalle + Farbfilter Transmissive Polarisierer Glas-Platten Diffusor Reflektor Hintergrundbeleuchtung Aufbau eines LCD-Panel

CCFL Cold Cathode Fluorescent Lamp KKL Kaltkathodenlampe Kalte Elektrode Phosphor- Leuchtstoff Hg-Atom Freie Elektronen Vorteil: Sehr hohe Effizienz, geringe Größe Nachteil: Betrieb bei typisch 750 V, 40 kHz benötigt DC/AC-Wandler CCFL Backlight

Anpassung der Messgrößen an die Empfindlichkeit des menschlichen Sehapparats Physikalische Strahlungsgröße Physiologische Größe Leistung [W] Lichtstrom [lm] Strahlungsstärke [W/sterad] Lichtstärke [lm/sterad = Candela = cd] Intensität [W/cm2] Beleuchtungsstärke [lm/m2 = Lux = lx] Emissionsdichte [W/(sterad cm2)] Leuchtdichte [cd/m2] Lichtstrom berücksichtigt DIN-spezifizierte Empfindlichkeits-Spektralkurve mit Maximum bei 555 nm (Grün) Candela ist eine SI - Basiseinheit Messgrößen

Winkelabhängiger Kontrast: Luminanz-Verhältnis schwarzer Pixel / weißer Pixel Display Konoskopische Messung Winkelabhängiger Kontrast: Kreise im 20°-Abstand Fourier-Linse Luminanz-Plot Messverfahren

1972 Lloyd's Accumatic 100 Erster "Rechner" mit LCD Reflektives Display, beleuchtet mit Glühlampe Anfänge

1981 Epson HX 20 Erstes "Laptop" (DIN A4) LCD 120x32 Pixel 0,614 MHz, 16 KB RAM Kaufpreis 2.000 DM Anfänge

1985 Toshiba T1100 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 7.200 DM Anfänge

1989 NEC ProSpeed CSX Erstes Laptop mit Farb-Display LCD 640 x 400 x 16 Farben 16MHz 80386SX, 42MB HD Kaufpreis US$8499 Anfänge

1992 IBM ThinkPad 700C Erstes Laptop mit TFT-Farb-Display LCD 10.4", 640 x 480 x 256 Anfänge

Vorausgegangene Entwicklung Thinkpad 700C HX20 Vorausgegangene Entwicklung

Erschwingliche TFT-Displaygrößen Quelle: Deutsches Usenet Erschwingliche TFT-Displaygrößen

Quelle: Deutsches Usenet Preisentwicklung

Quelle: c't 2/2000, S.50 Hersteller

LCD CRT Vor- und Nachteile Raum- Bedarf Wesentlich geringere Tiefe Durch die Größe der Röhre bestimmt, steigt mit Vergrößerung der Diagonalen 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 Vor- und Nachteile

LCD CRT Vor- und Nachteile Stör- Empfind- lichkeit Frei von äußeren Störungen Sehr empfindlich für äußere elektrische Felder, reagiert mit Flimmern, Streifen etc. 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 Vor- und Nachteile

LCD CRT Vor- und Nachteile Emissionen Nahezu emissionsfrei Strahlung durch Elektronen-strahlröhre und Ablenkspulen, in geringem Maße auch Röntgen-Strahlung Energie- Verbrauch Mit durchschnittlich 45 Watt deutlich sparsamer Durchschnittlich 100 Watt Preis Zur Zeit noch ca. 3x teurer als ein CRT-Monitor Gerade durch die LCD-Konkurrenz deutlich gesunken Vor- und Nachteile

Sehr große Qualitäts-Unterschiede B R G B R G B R G B Defekter Subpixel ideal R G B R G B R G R G B R G B R G B R G B R G B Defekter Pixel R G B R G B Sehr große Qualitäts-Unterschiede Bislang keine Vergleichbarkeit, da jeder Hersteller eigene Fehlertoleranzen festlegte Anfang 2001: ISO 13406-2 Typ 1: ständig weiße Pixel Typ 2: ständig schwarze Pixel Typ 3: defekte Subpixel R G B R G B R G B Fehlerklasse Typ 1 Typ 2 Typ 3 I II 2 2 5 III 5 15 50 IV 50 150 500 Pro Million Pixel Pixelfehler

" 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 Ausblick

Projektoren

Aufbau eines LCD-Projektors Dichroitischer halbdurchlässiger Spiegel LCD Prisma Lampe Linsen- System Zur Leinwand Linsen- System Spiegel Polarisator Aufbau eines LCD-Projektors

Ultra High Performance (UHP) Lamp 18" 0.9" Poly-Si-Technologie ermöglicht enorme Verkleinerung Auflösungen: 800 x 600 (SVGA) 1024 x 768 (XGA) Ultra High Performance (UHP) Lamp Hochdruck-Gasentladungslampe Extrem hohe Leuchtdichte Entwickelt von Philips, in den meisten Projektoren eingesetzt Poly-Si LCD, UHP-Lampe

ANSI-Lumen Mittelung über 9 Messpunkte berücksichtigt Helligkeitsverteilung Messverfahren

XGA-Projektoren Hersteller Typ Display Lichtstrom Gewicht Preis Datum 12/1996 01/2000 01/2002 Hersteller Polaroid Toshiba Sanyo Typ PolaView 305 TLP651E PLC-XU30 Display a-Si 3x p-Si 3x p-Si Lichtstrom 300 ANSI-Lumen 1100 ANSI-Lumen 1400 ANSI-Lumen Gewicht 14,3 kg 4,4 kg 3,9 kg Preis 22 900 DM 17 300 DM 9 900 DM Entwicklung

LC-Direktsicht-Displays LCD-Projektoren Aufbau und Funktionsweise CCFL Backlight Messgrößen Messverfahren Entwicklung Anfänge Größe Preis Hersteller Vor- und Nachteile Vergleich LCD CRT Pixelfehler Ausblick LCD-Projektoren Aufbau und Funktionsweise Poly-Si LCD, UHP-Lampe Messgrößen Messverfahren Entwicklung Gewicht, Auflösung Preis Helligkeit Übersicht

Quellennachweis Quellennachweis nach Foliennummer: 1. - 2. - 1. - 2. - 3. 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. 164 6. 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 http://www.zock.com/8-Bit/HX20.JPG 9. http://www.computer-archiv.de Bild von http://www.toshiba-europe.com/computers/products/notebooks/t1100/images/pp_t1100.jpg 10. http://www.zdnet.co.uk/news/specials/2001/08/pc20/1986-1990.html Bild von http://www.geocities.com/wd4mei/prospeed.jpg 11. http://www.mobileinsights.com/html/membersonly/articles/Displays/Displays.htm Bild von http://www.idsa.org/resources/innovation_online/summer98/images/thinkpad.jpg 12. Bild der Wissenschaft 3/1995, S. 7 13. Querschnitt aus Preislisten und Postings, extrahiert aus allen deutschen Newsgroups via http://groups.google.com/advanced_group_search 14. Siehe 13., weiterhin c't 11/2001, S. 132; BdW 6/1999, S. 46 15. c't 2/2000, S. 50 16. http://www.luk-nrw.de/praev/thema_01_07.asp 17. siehe 16. 18. siehe 16. 19. 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. 72 21. siehe 5. 22. siehe 5. 23. http://www.research.philips.com/password/pw7/pw7_4.html 24. siehe 5. 25. c't 12/1996, "Lichtschleudern"; c't 1/2000, S.42; http://www.avp-inc.com/specs_PLC-XU30.htm 26. - 27. - Quellennachweis