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Moderne Monitore
Michael Zuberbier
Die wichtigsten Technologien
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LCD (Liquid Crystal Display)
Plasmabildschirm
DMD (Digital Mirror Device)
LDT (Laser Display Technik)
LCD
Bei dieser Technologie wird in Abhängigkeit vom angelegten
elektrischen Feld die optische Eigenschaft des zwischen den
Elektroden befindlichen Flüssigkristalls verändert und somit ein
Bildpunkt gestaltet.
Zwei unterschiedliche Verfahren existieren, mit passiver und aktiver
Matrix.
LCD
Passive Matrix
Bei einer passiven Matrixansteuerung wird ein
Elektrodengitter an die LC-Zellen angelegt, die
vertikalen hinten und horizontalen vorne (oder
umgekehrt). Lässt man nun Strom durch eine
horizontale und eine vertikale Elektrode fließen,
so entsteht dort, wo sich die Elektroden kreuzen
eine Ladung (Kondensatoreffekt).
Dieses Prinzip ist ziemlich träge, da das Laden
einer solchen Kreuzung Zeit in Anspruch nimmt.
Bei Bildschirmauflösungen von mehr als 800x600
wird dieses Prinzip aufgrund der Aufbauzeit eines
Bildes unbrauchbar.
LCD
Aktive Matrix
Bei dieser Bauart sind die vertikalen und
horizontalen Elektroden beide hinter den LCZellen angebracht.
Ein "Thin Film Transistor" (TFT) ist für das
Schalten der Zelle zuständig.
Wenn ein Pixel adressiert wird, schaltet das TFT
und aktiviert das LC-Element.
Da hier keine Ladungen aufgebaut werden,
entfällt die Ladezeit. Der Bildschirmaufbau ist
somit bemerkbar schneller.
LCD
Beamer
LCD´s werden um große Abbildungen zu
erzeugen hauptsächlich in der Beamertechnik
eingesetzt.
Es wird ein kleines Abbild erzeugt, welches
durchleuchtet über Prismen und Spielsysteme auf
eine Leinwand (o.ä.) projiziert wird.
LCD
Vorteile:
Nachteile:
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Flimmerfrei
Hohe Bildqualität
Platzsparend
Attraktives Design
Unempfindlich gegen Störfelder
Emissionsfrei
Niedriger Stromverbrauch
und geringe Wärmeentwicklung
Grosse Bildfläche
Niedriges Gewicht
Eingeschränkter Blickwinkel
Farbdarstellung
Vorgegebene Auflösung
Reaktionszeit
Plasmabildschirm
Aufbau eines Plasmabildschirmes der Firma Philips
A
Electric-discharger
6
Ultraviolet rays
B
Light emitter
7
Visible light
1
Front glass
8
Barrier rib
2
Dielectric layer
9
Flourescencer
3
Protection layer (MgO)
10
Address electrode
4
Display electrode
11
Dielectric layer
5
Surface discharge
12
Rear glass layer
Plasmabildschirm
Der Vorteil dieser Technologie ist, dass relativ flache Displays möglich
werden, außerdem ist es produktionstechnisch einfach, sehr große
Bildschirmdiagonalen zu realisieren.
Die Nachteile sind die erforderliche Hochspannung zum Zünden des Plasmas
sowie die sich verbrauchende Phosphorschicht.
Plasmabildschirme findet man hauptsächlich als Große Bildschirme
(Diagonalen ab ca. 100cm) bzw. aus einzelnen Anzeigeflächen
zusammengesetzte Videowände.
DMD
Ein mikromechanisches Bauelement mit
mikroskopisch kleinen kippbaren Spiegeln (je Pixel
ein Spiegel) wird von einer starken Lichtquelle
bestrahlt. Je nach Kippwinkel des Spiegels wird das
Licht auf einen Bildschirm oder daran vorbei
reflektiert.
Ein Spiegel generiert jeweils einen Bildpunkt, indem
der auftreffende Lichtstrahl zur Projektionsoptik
bzw. zu einem Absorber reflektiert wird.
Ein rotierendes Rad erzeugt in diesem Fall die
erforderlichen Grundfarben.
Für professionelle Anwendungen wird jedoch ein 3Chip System verwand, welches jede der drei
Grundfarben einzeln behandelt. Dadurch wird einen
höhere Darstellungsgeschwindigkeit sowie ein
höheres Kontrastverhältnis erreicht.
Der technische Aufwand wird dadurch natürlich
komplexer.
LDT
Der Bildaufbau erfolgt wie bei den
herkömmlichen Bildröhrensystemen, indem
der Laserstrahl zeilenweise über die
Bildfläche gelenkt wird. Die Zeilenablenksowie die Bildwiederholfrequenz
entsprechen den herkömmlichen
Videonormen. Die Zeilenablenkung
(horizontal) erfolgt z.Z. durch einen
Polygondrehspiegel, die Bildablenkung
(vertikal) geschieht mittels eines
Galvanometerkippspiegels.
Durch die physikalischen Eigenschaften des Laserlichtes wird ein größerer Farbraum
abgedeckt, als es der bisherigen Bildtechnik möglich ist.
Bei der Laserprojektion ist die Schärfentiefe durch den quasiparallelen (kollinearen)
Laserstrahl praktisch unbegrenzt. Eine Scharfstellung entfällt. Die Projektion auf nicht
ebene Flächen ist sehr gut möglich.
LDT
Elektrooptisches Prinzip
Bei der elektrooptischen Modulation wird durch Anlegen eines elektrischen
Feldes an Kristalle die Polarisation des Lichtes beeinflusst.
Da Laserlicht polarisiertes Licht ist, erfolgt durch Drehung der
Polarisationsebene im Kristall eine Intensitätsmodulation in unterschiedliche
Polarisationsebenen.
Durch den Analysator wird der Nutzstrahl selektiert.
Dieses Modulationsverfahren ist optisch sehr effektiv und erreicht ein
Kontrastverhältnis größer 1 : 1000.
LDT
Direkte Lasermodulation
Über die Laseranregung kann der Laserstrahl direkt moduliert werden.
Diodenlaser können über den Pumpstrom bis zu sehr hohen Frequenzen (>30
MHz) direkt moduliert werden.
Damit können die Videosignale direkt durch den Laserdiodenstrom übertragen
werden.
Diese Modulationsart ist die effektivste Form, da Licht nur erzeugt wird, wenn
das Videosignal anliegt.
LDT
Akustooptisches Prinzip
Hochfrequente Schallwellen werden in den Akustooptischen Modulator
(AOM) senkrecht zum Laserstrahl geschickt.
Die Schallwellen erzeugen ein Beugungsgitter durch Dichteschwankungen im
optischen Material des AOM. An diesem Beugungsgitter wird der Nutzstrahl
in die 1. Beugungsordnung abgelenkt.
Die Beugungseffektivität für die 1. Ordnung liegt bei ca. 80 %.
Der Kontrast ist durchschnittlich größer 1 : 500. Die elektrische
Leistungsaufnahme ist sehr gering.
LDT
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Die in der Laser-/Modulationseinheit erzeugte optische Bildinformation in einem
kollinearen Laserstrahl wird über einen Lichtwellenleiter zur Scannereinheit übertragen.
Dadurch werden folgende Systemvorteile erreicht:
frei im Raum drehbarer Projektionskopf
örtliche Trennung der Laserquelle vom Projektionskopf
zuverlässige Führung des Laserlichtes ohne störende Umwelteinflüsse
standardisierte Lichtwellenleitersteck Verbindungen zwischen Laser- und Scannereinheit
justierfreier Austausch von Laser- bzw. Scannereinheit
Mit speziell für diese Anwendung ausgelegten Ein- und Auskoppeloptiken wurde eine
entsprechend hohe Bildqualität erreicht.
Zusammenfassung
Betrachtet man die momentanen Anwendungen der einzelnen Technologien, so
gliedern sie sich in verschiedene Anwendungsbereiche.
Die LCD Technik findet man vorrangig bei Computerdisplays, als Videowände
(wobei sich eine Videowand aus einzelnen LCD Displays - angesteuert von
einem entsprechendem Computersystem - zusammensetzt) sowie als
bildgebendes System bei Beamern.
Im "Heimkino Bereich" kommt die Plasmatechnik als Grobildfernseher zur
Anwendung.
Die DMD Technik wird hauptsächlich im Beamerbereich eingesetzt.
Die Entwicklung von LCD´s und Plasmabildschirmen wird momentan am
schnellsten vorangetrieben.
Zusammenfassend kann man jedoch feststellen, dass die Entwicklung von
Großbildtechnologie bzw. Beamertechnik eindeutig in Richtung der LDT geht.
Bis zu einer marktreifen, bezahlbaren Lösung wird jedoch noch einige Zeit
vergehen. Dennoch wird diese Technologie im professionellen Bereich schon
in naher Zukunft Einzug halten.
Quellen
[1] http://www.bmbf.de/ (Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft,
Forschung und Technologie)
[2] http://www.vdivde-it.de/mst/appl_fields/Comm_Tec/komm.html
[3] http://www.vdivde-it.de/it/mst/hot_link/deter.html
[4] http://www.philips.de (Koninklijke Philips Electronics N.V.)
[5] http://www.schneider-ag.de (Schneider Rundfunkwerke AG)
[6] http://www.vshsr.ch/i96b/referate/display/lep.html
[7] http://www.tu-chemnitz.de/~jesc/dateien/projektoren.html
http://www.swisscable.ch/article/article.php3?art=235
http://www.gris.uni-tuebingen.de/gris/GDV/java/doc/html/german/1.1.1.html
http://www.gris.uni-tuebingen.de/gris/GDV/java/doc/html/german/1.1.2.html
http://www.movie-college.com/filmschule/medien/tv-geschichte.htm
http://www.it-infothek.de/fhtw/ra_bs_04.html
Computerarchitektur; Andrew S.Tannenbaum, Joachim Goodman
ENDE
NOCH FRAGEN?
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nöö.....
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GUT! DAS WARS!