LC-Direktsicht-Displays und LCD-Projektoren

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

2. LC-Direktsicht-Displays • 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

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

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

5. 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] • Anpassung der Messgrößen an die Empfindlichkeit des menschlichen Sehapparats • Lichtstrom berücksichtigt DIN-spezifizierte Empfindlichkeits-Spektralkurve mit Maximum bei 555 nm (Grün) • Candela ist eine SI - Basiseinheit Messgrößen

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

7. 1972 Lloyd's Accumatic 100 • Erster "Rechner" mit LCD • Reflektives Display, beleuchtet mit Glühlampe Anfänge

8. 1981 Epson HX 20 • Erstes "Laptop" (DIN A4) • LCD 120x32 Pixel • 0,614 MHz, 16 KB RAM • Kaufpreis 2.000 DM Anfänge

9. 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

10. 1989 NEC ProSpeed CSX • Erstes Laptop mit Farb-Display • LCD 640 x 400 x 16 Farben • 16MHz 80386SX, 42MB HD • Kaufpreis US$8499 Anfänge

11. 1992 IBM ThinkPad 700C • Erstes Laptop mit TFT-Farb-Display • LCD 10.4", 640 x 480 x 256 Anfänge

12. HX20 T1100 Thinkpad 700C Vorausgegangene Entwicklung

13. Quelle: Deutsches Usenet Erschwingliche TFT-Displaygrößen

14. Quelle: Deutsches Usenet Preisentwicklung

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

16. LCD CRT 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

17. LCD CRT 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

18. LCD CRT 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

19. R R R R G B G B G B G B Defekter Subpixel ideal R R R R G B G B G G B R R R R G B G B G B G B R R Defekter Pixel G B 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 R G B G B Fehlerklasse Typ 1 Typ 2 Typ 3 I 0 0 0 II 2 2 5 III 5 15 50 IV 50 150 500 Pro Million Pixel Pixelfehler

20. " 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

21. Projektoren

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

23. 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

24. ANSI-Lumen • Mittelung über 9 Messpunkte • berücksichtigt Helligkeitsverteilung Messverfahren

25. XGA-Projektoren 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

26. LC-Direktsicht-Displays • 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

27. Quellennachweis nach Foliennummer: 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