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Universität Dortmund
Seminar "Moderne Displaytechnik" (07.02.2002)
LC-Direktsicht-Displays und LCD-Projektoren
Fakultät für Elektrotechnik und
Informationstechnik
Lehrstuhl für Kommunikationstechnik
Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kays
Axel [email protected]
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LCDs in der Anwendung
Folie 2Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Inhaltsübersicht
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
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LCDs in der Anwendung
Folie 3Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Aufbau eines LCD-Panel
Glas-Platten
Flüssigkristalle
+ Farbfilter
Hintergrundbeleuchtung
Diffusor
TransmissivePolarisierer
Reflektor
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LCDs in der Anwendung
Folie 4Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
CCFL Backlight
CCFL Cold Cathode Fluorescent LampKKL Kaltkathodenlampe
Kalte Elektrode Phosphor-Leuchtstoff
Freie ElektronenHg-Atom
• Vorteil: Sehr hohe Effizienz, geringe Größe
• Nachteil: Betrieb bei typisch 750 V, 40 kHzbenötigt DC/AC-Wandler
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LCDs in der Anwendung
Folie 5Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Messgrößen
• 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
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LCDs in der Anwendung
Folie 6Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Display
• Konoskopische Messung
Messverfahren
• Kontrast- Luminanz-Verhältnis schwarzer Pixel / weißer Pixel
Fourier-Linse
Luminanz-Plot
Winkelabhängiger Kontrast:
Kreise im 20°-Abstand
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LCDs in der Anwendung
Folie 7Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Anfänge
• Erster "Rechner" mit LCD• Reflektives Display,
beleuchtet mit Glühlampe
1972Lloyd's Accumatic 100
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LCDs in der Anwendung
Folie 8Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Anfänge
• Erstes "Laptop" (DIN A4)• LCD 120x32 Pixel• 0,614 MHz, 16 KB RAM• Kaufpreis 2.000 DM
1981 Epson HX 20
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LCDs in der Anwendung
Folie 9Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. 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 7.200 DM
1985Toshiba T1100
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LCDs in der Anwendung
Folie 10Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Anfänge
• Erstes Laptop mit Farb-Display
• LCD 640 x 400 x 16 Farben• 16MHz 80386SX, 42MB HD• Kaufpreis US$8499
1989NEC ProSpeed CSX
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LCDs in der Anwendung
Folie 11Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Anfänge
• Erstes Laptop mit TFT-Farb-Display
• LCD 10.4", 640 x 480 x 256
1992IBM ThinkPad 700C
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LCDs in der Anwendung
Folie 12Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Vorausgegangene Entwicklung
T1100 Thinkpad 700CHX20
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LCDs in der Anwendung
Folie 13Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Erschwingliche TFT-Displaygrößen
8,4
9,5
10,4
12,1
13,3
14,1
15,1
13,8
15
17
18
20
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Display-Diagonale in Zoll
Desktop
Laptop
Que
lle:
Deu
tsch
es U
sene
t
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LCDs in der Anwendung
Folie 14Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Preisentwicklung
Preis für ein 15"-Display in Deutschland
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
DM
Quelle: Deutsches Usenet
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LCDs in der Anwendung
Folie 15Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Hersteller
Panel-Zulieferer für die Top 10 der LCD-Monitorhersteller Q3/99
21,1
14,2
12,7
12,6
39,4NEC
Samsung
Mitsubishi
LG-Philips
restliche
Quelle: c't 2/2000, S.50
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LCDs in der Anwendung
Folie 16Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Vor- und Nachteile
CRTLCD
Wesentlich geringereTiefe
Durch die Größe derRöhre bestimmt, steigtmit Vergrößerung derDiagonalen
Raum-Bedarf
Verzeich-nung
Aufgrund fester Pixelmatrixverzeichnungsfrei
Kissen-, Trapez-, Neigungs-,Parallelogramm-Verzeichnungdurch Ablenkung desElektronenstrahls
Farb-wiedergabe
Schlechtere Sättigung durchnichtideale Farbfilter undSpektrum der Hintergrund-Beleuchtung
Sehr exakt, völlig Blickwinkel-unabhängig
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LCDs in der Anwendung
Folie 17Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Vor- und Nachteile
CRTLCD
Frei von äußeren StörungenStör-Empfind-lichkeit
Auflösung
Auflösung durch Pixelmatrixvorgegeben, niedrigereAuflösungen müssen vergrößertund interpoliert werden
Keine feste Zuordnung der Bildpunkte, maximale Auflösung nur vom Abstand der Blenden-maske abhängig
FlimmernDirekte Ansprache der Pixel, daher keinerlei Flimmern
Geringe Nachleuchtdauer, hohe Bildwiederholfrequenz erforder-lich, da sonst Bildaufbau als Flimmern wahrgenommen wird
Sehr empfindlich für äußereelektrische Felder, reagiert mitFlimmern, Streifen etc.
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LCDs in der Anwendung
Folie 18Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Vor- und Nachteile
CRTLCD
Nahezu emissionsfreiEmissionen
Energie-Verbrauch
Mit durchschnittlich 45 Watt deutlich sparsamer
Durchschnittlich 100 Watt
Strahlung durch Elektronen-strahlröhre und Ablenkspulen, in geringem Maße auch Röntgen-Strahlung
PreisZur Zeit noch ca. 3x teurer als ein CRT-Monitor
Gerade durch die LCD-Konkurrenz deutlich gesunken
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LCDs in der Anwendung
Folie 19Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Pixelfehler
R G B R G B
R G B R G Bideal
R G B R G B
R G R G B
DefekterSubpixel
R G B
R G B R G B
DefekterPixel
R G B R G BR G B R G B
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
Fehlerklasse
I
II
Typ 1 Typ 2 Typ 3
III
IV
0
2
5
50
0
2
15
150
0
5
50
500
Pro Million Pixel
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LCDs in der Anwendung
Folie 20Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Ausblick
"Zur Jahrtausendwende wird mit einer weitgehendenVerdrängung der herkömmlichen Kathodenstrahl-Bildschirme gerechnet." - bdw 3/95
"Mehr als jeder zweite Bildschirm auf Bürotischenwird 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
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LCDs in der Anwendung
Folie 21Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Projektoren
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LCDs in der Anwendung
Folie 22Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Aufbau eines LCD-Projektors
Lampe
Linsen-System
Spiegel
Polarisator
DichroitischerhalbdurchlässigerSpiegel
Linsen-System
Zu
r L
ein
wa
ndLCD
Prisma
LCD
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LCDs in der Anwendung
Folie 23Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Poly-Si LCD, UHP-Lampe
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
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LCDs in der Anwendung
Folie 24Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Messverfahren
ANSI-Lumen
• Mittelung über 9 Messpunkte- berücksichtigt Helligkeitsverteilung
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LCDs in der Anwendung
Folie 25Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Entwicklung
Datum 12/1996 01/2000
Hersteller
01/2002
Polaroid Toshiba Sanyo
PolaView 305Typ
Display
Lichtstrom
Gewicht
Preis
TLP651E PLC-XU30
a-Si 3x p-Si 3x p-Si
300 ANSI-Lumen 1100 ANSI-Lumen 1400 ANSI-Lumen
14,3 kg 4,4 kg 3,9 kg
22 900 DM 17 300 DM 9 900 DM
XGA-Projektoren
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LCDs in der Anwendung
Folie 26Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Übersicht
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
![Page 27: Universität Dortmund Seminar "Moderne Displaytechnik" (07.02.2002) LC-Direktsicht-Displays und LCD-Projektoren Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062512/55204d7549795902118ca0bf/html5/thumbnails/27.jpg)
LCDs in der Anwendung
Folie 27Lehrstuhl fürKommunikationstechnikProf. Dr. Rüdiger Kays
Quellennachweis
Quellennachweis nach Foliennummer:
1. -2. -3. http://chemweb.calpoly.edu/chem/gragson/Teaching/chem446/WebReports/TFT/images/layer1.jpg4. http://www.palmzip.de/backlight/d/kkl-prinzip-d.htm5. c't 12/2000, S. 1646. c't 6/1998, S. 207; Kontrast-Bild c't 4/1999, S.367. http://www.vintagecalculators.com/html/lloyd_s_accumatic_100.html8. http://www.computer-archiv.de/
Bild von http://www.zock.com/8-Bit/HX20.JPG9. http://www.computer-archiv.de
Bild von http://www.toshiba-europe.com/computers/products/notebooks/t1100/images/pp_t1100.jpg10. http://www.zdnet.co.uk/news/specials/2001/08/pc20/1986-1990.html
Bild von http://www.geocities.com/wd4mei/prospeed.jpg11. http://www.mobileinsights.com/html/membersonly/articles/Displays/Displays.htm
Bild von http://www.idsa.org/resources/innovation_online/summer98/images/thinkpad.jpg12. Bild der Wissenschaft 3/1995, S. 713. Querschnitt aus Preislisten und Postings, extrahiert aus allen deutschen Newsgroups via
http://groups.google.com/advanced_group_search14. Siehe 13., weiterhin c't 11/2001, S. 132; BdW 6/1999, S. 4615. c't 2/2000, S. 5016. http://www.luk-nrw.de/praev/thema_01_07.asp17. siehe 16.18. siehe 16.19. http://www.zdnet.de/produkte/artikel/display/200107/tft05-wc.html20. BdW 3/1995, S. 6; BdW 5/2001, S. 104; c't 21/2001, S. 7221. siehe 5.22. siehe 5.23. http://www.research.philips.com/password/pw7/pw7_4.html24. siehe 5.25. c't 12/1996, "Lichtschleudern"; c't 1/2000, S.42; http://www.avp-inc.com/specs_PLC-XU30.htm26. -27. -