Displays. Technologieauswahl bei einem heutigen Design-In

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1 Displays Technologieauswahl bei einem heutigen Design-In

2 Übersicht LCD OLED Passiv Aktiv (TFT) TN STN FSTN CSTN

3 Hintergrundbeleuchtungen CCFL Cold Cathode Fluorescence Tube Gas im innern der Röhre wird durch eine Hochspannung zum Leuchten angeregt. Vorteil: Nachteil: - Hohe Leuchtstärke, Effizienz - Konverter für Hochspannung notwendig - Konverter verursacht EMV-Störungen LED Light Emitting Diode Ein Halbleiterbauelement wird zum Leuchten angeregt. Vorteil: Nachteil: - Kann mit DC-Spannung bzw. Strom angesteuert werden. - Verschiedene Farben möglich - Niedrigere Helligkeit als CCFL EL-Folie Elektro Lumineszenz Folie Fluoreszierende Partikel in der Folie werden durch anlegen einer AC-Spannung zum Leuchten angeregt. Vorteil: Nachteil: - Geringe Dicke - Konverter für Hochspannung notwendig, Konverter verursacht EMV-Störungen - Niedrige Lebensdauer

4 Passiv LCD Als Passiv werden LCD s dann bezeichnet, wenn sie keine aktiven Bauteile in der eigentlichen Anzeigefläche aufweisen. Sämtliche aktiven Komponenten welche zur Ansteuerung des Displays notwendig sind (Treiber & Controller) befinden sich ausserhalb der Anzeigefläche. Vorteile: - Flexibilität in Bezug auf Anpassungen an Kundenwünsche - Kundenspezifische Displays realisierbar (Grösse, Auflösung, Controller, Beleuchtung etc.) - Einfache Ansteuerung (8-Bit-parallel, SPI, I2C etc.) bei monochromen Displays - Kostengünstig Nachteile: - Langsam - Meist Temperaturkompensation notwendig - Farbtiefe bei Color Displays nicht so hoch wie bei TFT's

5 Passiv LCD: Polarizer Modi Reflektiv Beim reflektiven Display wird eine spiegelnde Schicht hinter dem LCD aufgebracht. Daran wird das von vorne einfallende Umgebungslicht durch das LCD wieder nach vorne reflektiert. Vorteil: Nachteil: - Sehr guter Kontrast bei hoher Umgebungshelligkeit - Hintergrundbeleuchtung fällt weg (Kosten, Stromverbrauch, dünne Bauweise) - In dunkler Umgebung kann das Display nicht abgelesen werden.

6 Passiv LCD: Polarizer Modi Transmissiv Das LCD ist nach hinten transparent, d.h. es wird kein Umgebungslicht reflektiert. Dieses LCD arbeitet ausschliesslich mithilfe der zwingend notwendigen Hintergrundbeleuchtung. Vorteil: Nachteil: - Sehr guter Kontrast in dunkleren Umgebungen - In sehr hellen Umgebungen (z.b. gegen Sonnenlicht) ist das Display schlecht ablesbar. - Hintergrundbeleuchtung zwingend notwendig - Stromverbrauch hoch da Beleuchtung dauernd eingeschaltet.

7 Passiv LCD: Polarizer Modi Transflektiv Hinter dem Display ist eine halbdurchlässige spiegelnde Schicht aufgebracht. Somit wird sowohl von vorne einfallendes Umgebungslicht reflektiert, aber auch Licht von der Hintergrundbeleuchtung kann nach vorne aus dem Display austreten. Vorteil: Nachteil: - Guter Kontrast sowohl in dunklen wie auch hellen Umgebungen - Hintergrundbeleuchtung kann bei hellen Umgebungen zum Stromsparen ausgeschaltet werden. - Kompromiss zwischen reflektivem und transmissiven Display. D.h. im direkten Vergleich erreicht ein transflektives in den beiden Extrem-Umgebungen hell und dunkel nicht die gleich guten Werte (Helligkeit in dunklen Umgebungen bzw. Kontrast in hellen Umgebungen).

8 Passiv LCD: TN-Technologie TN = Twisted Nematic Einfachste" Technologie in der Welt der LCD's. Die Flüssigkristallmoleküle zwischen den 2 Glasplatten werden um 90 gedreht. Die maximale Zeilenanzahl ist physikalisch begrenzt. Deshalb werden TN-Displays vor allem bei Segment-Displays (Anzeige von Symbolen) und kleinen Charakter oder sehr kleinen vollgraphischen Displays eingesetzt. Typische Applikationsbeispiele: Taschenrechner, Uhr, Wetterstation, kleine Automobil-Displays

9 Passiv LCD: STN-Technologie STN = Super Twisted Nematic Die Flüssigkristallmoleküle zwischen den 2 Glasplatten werden um 170 bis 270 gedreht. Für Displays mit höherer Zeilenzahl (ab 16) können somit bessere Sichtwinkel und Kontrast realisiert werden als mit TN-Technologie. Mögliche Hintergrundfarben: Yellow-Green, Grau oder Blau. Typischerweise sind Charaktermodule (z.b. 16x2, 20x4 etc.) und vollgraphische Displays ab 120x32 bis 320x240 Pixel Auflösung in STN-Technologie realisiert. 4.7" monochromes STN-Display mit 320x240 Pixel Typische Applikationen sind Steuerungen und Informationsdisplays, bei denen keine schnell bewegten Bilder dargestellt werden müssen. Ideal für Industrieanwendungen.

10 Passiv LCD: FSTN-Technologie FSTN = Film Super Twisted Nematic Eine zusätzliche Kunststoff-Folie (Retardation Film) auf der Oberfläche eines STN-Displays lässt das Display in Schwarz / Weiss erscheinen. Ermöglicht mit z.b. einer weissen Hintergrundbeleuchtung optisch frischeres Bild als z.b. das typische Yellow-Green der STN-Technologie. Die Applikationen sind gleich wie die der STN-Displays, jedoch erlaubt die Schwarz / Weiss Darstellung z.b. ein anderes Design des Gerätes.

11 Passiv LCD: CSTN-Technologie CSTN = Color Super Twisted Nematic Basiert auf der STN-Technologie Zusätzlicher Farbfilter zwischen den Glasplatten mit den Farben Rot, Grün und Blau. Ein Pixel eines CSTN-Modules besteht aus drei Sub-Pixeln mit den Farben Rot, Grün und Blau. Durch das unterschiedliche Steuern der Helligkeiten der drei Subpixel wird für das menschliche Auge der Eindruck eines einzigen Pixels mit der Mischfarbe der drei Subpixel erweckt. Color STN-Display mit 240x64 Pixel Auflösung Die Anwendungen liegen typischerweise im Industriebereich wo mit Hilfe der Farben ein zusätzlicher Informationsgehalt dargestellt werden kann.

12 Aktives LCD: TFT-Technologie TFT = Thin Film Transistor Display-Technologie basiert auf der TN-Technologie Bei jedem Sub-Pixel (Rot, Grün und Blau) ist ein Transistor (=aktives Bauelement) direkt in der Anzeigefläche eingebaut. Vorteile: - Hohe Geschwindigkeit - Guter Kontrast - Guter Sichtwinkel - Hohe Auflösung möglich (z.b. PC-Monitore mit 1920x1200 Pixel) - hohe Farbtiefe möglich Nachteile: - Teuer - Viele aktive Bauelemente mit Ausfallwahrscheinlichkeit = Pixel-Fehler

13 Aktives LCD: TFT-Technologie Verschiedene Filme auf der Oberfläche bzw. Strukturen im Display erlauben signifikante Verbesserungen des Sichtwinkels. Heute sind TFT-Displays mit Sichtwinkel von z.b. 178 links/rechts und oben/unten realisierbar. Besondere Entwicklungsarbeit wurde im Bereich der kleineren TFT's zwischen 2.0" und 5.7" geleistet. Standard-Formate sind z.b. 2.0", 2.4", 2.8", 3.8" und 5.7". Beispiel 2.4 TFT: Beispiel 5.7 TFT: Auflösung 320x240 Pixel, LED-Beleuchtung Dicke 2.84mm Controller mit 8-Bit Parallel Interface und sehr komfortablen Funktionen wie z.b. Drehung der Darstellung um 90, 180, 270 Auflösung 320x240 Pixel, LED-Beleuchtung Aktive Fläche: ca.120 x 90mm Aussenabmessungen: x x 6.5mm Typische Anwendungen sind Medizingeräte, Steuerungen, Kioskapplikationen etc. wo bewegte Bilder angezeigt, schnelle Bildwechsel oder hohe Auflösungen notwendig sind.

14 OLED: Organic Light Emitting Diode Besteht im Wesentlichen aus einer Polymer-Schicht, welche Licht emittiert, wenn ein elektrischer Strom hindurch fliesst. Die Polymer-Schicht ist zur Kapselung heute zwischen zwei Glasplatten eingebettet. Vorteile: - Sehr guter Sichtwinkel - Guter Kontrast - Sehr schnell (>100 Bilder / Sek.) - Keine Temperaturabhängigkeit - Sehr kompakte Bauweise Nachteile: - Lebensdauer z.t. noch beschränkt - Grössere Displays sind kommerziell noch nicht verfügbar (max. 2.4")

15 OLED: Monochrome Displays Monochrome OLED sind in verschiedenen Farben verfügbar, z.b. Amber, Blau, Grün etc. Beispiel: 2.4" OLED mit 128x64 Pixel Auflösung, Amber, Lebensdauer 50'000h im Betrieb.

16 OLED: Area Color Displays Area Color OLED verfügen über verschiedenfarbige Bereiche. Dies kann insbesondere für Statusanzeigen verwendet werden. Typische Anwendung sind Mobile Phones & MP3-Player. 1.0 Area Color OLED mit 128x64 Pixel Auflösung. Das Display hat in der oberen Reihe einen Bereich in Amber (8x64 Pixel), der untere Bereich (120x64 Pixel ist blau).

17 OLED: Vollfarbige Displays Aufbau mit den drei Sub-Pixeln Rot, Grün und Blau. Durch die hohe Farbtiefe (65k Farben), sehr gute Helligkeit und hohen Kontrast (typ. 500:1) können selbst auf einem Display mit z.b. 96x64 Pixel sehr detaillierte Bilder dargestellt werden. Originalgrösse Bild auf einem vollfarbigen 1.0 OLED mit 96x64 Pixel Auflösung und 65k Farbtiefe.

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Halle 5, Stand A02 Admatec AG Daniel Hablützel, El. Ing. HTL Schareggstrasse 3 CH-550 Mägenwil Tel