Einteilung von Displays

Transkript

1 Einteilung von Displays DI.1 Quelle für zahlreiche Abbildungen: Prof. Blankenbach, FH Pforzheim (

2 Einteilung von Displays: Aktiv vs. Passiv DI.2 nicht zu verwechseln mit Aktiv-Matrix und Passiv-Matrix!

3 Auswahlkriterien für Displays DI.3 -Kontrast -Flackerfreiheit -Schaltzeiten - -Betrachtungswinkel -Auflösung -Farben -Graustufen - -Betriebsspannung -Betriebsstrom -Energieverbrauch -Einschaltzeit -EMV - -Größe -Kosten -Temperatur -

4 DI.4 Sehschärfe 1 entspricht einer Auflösung von einer Bogenminute Sehschärfe in Abhängigkeit von der Adaptationsleuchtdichte für hohen Konstrast

5 Display-Auflösung DI.5

6 Kontrast DI.6 Die Unterschiedsempfindlichkeit ist der Reziprokwert des physiologischen Kontrastes: K L L = Ob U L U L ob : Leuchtdichte des Objektes L U : Umfeldleuchtdichte - die Umfeldleuchtdichte ist entscheidend für die Optimierung des Kontrastes

7 Negativer und positiver Kontrast DI.7

8 DI.8

9 DI.9 Das Problem der variierenden Beleuchtungsstärke Für den Zshg. von Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte gilt bei einem Lambert- Strahler: L = ρe π z.b bei E=10000 lx: - die extreme Dynamik der Beleuchtungsstärke stellte eine große Herausforderung für (automobile) Anzeigeinstrumente da! lx cd L = πsr m

10 DI.10 Generelle ergonomische Erwägungen: Entspiegelung - Reflexionen/Phantombilder vermeiden durch Antireflexschichten Raue Oberflächen

11 DI.11 Generelle ergonomische Erwägungen: Entspiegelung

12 Übersicht über Displaytechnologien DI.12

13 Überblick über den Displaymarkt DI.13 Displays=Monitore+TVs

14 DI.14

15 CRT: Cathode Ray Tube DI.15 - die gute alte Kathodenstrahlröhre -erfunden 1897 von Ferdinand Braun (Uni KA )

16 Leuchtstofflichtquellen/displays: Die Kathodenstrahlröhre DI Elektronen werden durch thermionische Emission aus Kathode gelöst 2. Kontrollgitter steuert e-fluß 3. Anoden beschleunigen und fokussieren e-strahl 4. Horizontale und vertikale Steuerung des Strahls durch Ablenkplatten (1-4 bei Farbbildschirmen jeweils für 3 e-strahlen)

17 Leuchtstofflichtquellen/displays: Die Kathodenstrahlröhre DI Elektronen fallen durch Löcher in Schattenmaske auf verschiedenfarbige Phosphore 6. Elektronen regen Phosphore an 7. Bildschirm leuchtet farbig

18 Flüssigkristalldisplays DI.18

19 LCD: Liquid Crystal Display DI.19 Otto Lehmann (Uni KA) 1888 flüssigkristalline Phasen, Mesophasen

20 Thermothrope Flüssigkristalle (LCs) DI.20 -nematischer LC: langreichweitige Orientierungsordnung (parallel), zufällige Position -smektischer LC: Positionsordnung in 1D (Schichtstruktur), langreichweitige Orientierungsordnung - cholesterischer LCs: - wie nematisch, aber verdrillt

21 Ordnung in Flüssigkristallen DI.21 Ordnung wird beschrieben durch den Ordnungsgrad S, θ: Winkel zwischen Molekül und Direktor p(θ): Verteilung der Winkeleinstellungen 1 (3cos 2 θ 1) mit S = 2 π 2 1 cos p( )cos2( )sin( ) θ = θ θ θ dθ 2 0 S=1: perfekter Kristall S=0: isotrope Flüssigkeit

22 Optische Eigenschaften von LCs Anisotrope Brechzahlen in LCs DI.22 -stark anisotrope Polarisierbarkeit - dielektrische Anisotropie ε = εii ε und damit auch einen anisotropen Brechungsindex es tritt Doppelbrechung auf n = n n e o

23 Doppelbrechung DI.23 -n e : E-Feld parallel zum Direktor -n o : E-Feld senkrecht zum Direktor Brechzahlellipsoid (Indikatrix)

24 Moleküle in Flüssigkristallen DI.24 - entscheidend ist eine unterschiedliche Polarisierbarkeit in unterschiedlichen Richtungen

25 Flüssigkristallmischungen (Bsp: 5CB u. 80CB) DI.25 - die Systeme sind nicht nur optisch sondern auch thermodynamisch komplex -Vergrößerung des nematischen Bereichs im Phasendiagramm durch Mischsysteme

26 Doppelbrechung DI.26

27 LCDs:...auch ein deutsches Geschäft! DI.27

28 Orientierung DI.28 - um Anisotropie ausnutzen zu können, muss LC einheitlich orientiert sein - sonst unterschiedlich orientierte Domänen starke Streuung -z.b. durch mechanisches Bürsten

29 Fréedericksz-Effekt in der TN-Zelle DI.29 -Umlagerung von homogen zu homöotrop bei LCs mit positiver ε- Anisotropie

30 Twisted Nematic LC-Cell DI.30

31 Drehung der Polarisation des Lichtes DI.31 - der zugrundeliegende Effekt ist eine schaltbare Drehung der Polarisation des Lichtes in der Zelle... ähnlich wie bei einem Faraday-Rotator

32 Absorption der nicht gewünschten Polarisation DI.32

33 DI.33 Unterscheidung in NB (Negativkontrast-) und NW (Positivkontrast-) Zellen

34 XIII.2.2 Aufbau einer LC-Zelle DI.34 - typische LC-Dicke: 10 µm - transparente ITO-Elektroden

35 Schaltverhalten: Transmission DI.35