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Let me know what you think	Selbstleuchtende und nichtleuchtende Displays  DMD = Digital MicroMirror Device  Liquid Crystal on Silicon = LCoS  Kaltkathoden-Display = SED  Elektrophoretische Displays EPD  Head Mounted Display  Laser Projection Display

Selbstleuchtende und nichtleuchtende Displays

Man unterscheidet Displays in: links: luminiscent = selbstleuchtende rechts: auf fremdes Licht angewiesene

DMD = Digital MicroMirror Device

Auf fremdes Licht angewiesenes Display. Basiserfindung 1987 durch Larry Hornbeck.
Ein quadratischer Chip von ca. 5 cm Kantenlänge trägt ca. 1,3 Mio quadratische Alu-Spiegel der Kantenlänge 10 Mikrometer, die sich einzeln 50.000mal/sec um 20 Grad kippen lassen zur Lichtquelle hin, um das Licht zu reflektieren, oder von ihr weg, um dunkel zu bleiben.
Pixelaufbau: CMOS-Speicherzelle trägt eine elektrostatische Wippe, auf der ein Mikrospiegel befestigt ist. Die Wippe besitzt nur zwei Stellungen1) Kippung ins Licht 2) Kippung vom Licht weg. Die Helligkeit wird durch die Häufigkeit der Kippung moduliert. Ein Pixel wird heller, wenn sein Spiegel öfter zum Licht hin kippt (= 256 Graustufen).
siehe: www.projektoren-datenbank.com/dlp2.htm

Leuchtstarke Beamer = Digitalprojektoren enthalten in der Regel einen DMD-Chip. Man erzeugt die Farben nacheinander durch ein rotierendes RGB-Filterrad vor einer Weißlichtquelle. Beispiel: Wenn ein Pixel einen hellen violetten Punkt zeigen soll, muss sein Spiegel oft ins Licht kippen während der Zeitspanne, in der das Filterrad rot und blau durchlässt und er muss vom Licht wegkippen während der Zeitspanne, in der das Filterrad sich im grünen Drittel dreht.
Höherwertige Beamer haben ein Filterrad mit 4 Segmenten: RGB und Weiß. Je heller ein Bildpunkt wird, um so mehr Weiß wird ihm beigemischt = Weißverstärkung. Höchstwertige Beamer (für digitales Kino) enthalten sogar 4 DMD-Chips: Ein Chip reflektiert das weiße Licht, die drei anderen je ein Band des durch ein Prisma in die 3 Basisfarben zerlegten Weißlichts.

SVGA-DLP-Chip von Texas Instruments (480.000 Spiegel) Die Mikrospiegel sind rechteckig in Zeilen und Spalten in Matrixform angeordnet. Je 5 Mikrospiegel haben zusammen die Breite eines Menschenhaars. Bildquellen: FAZ vom 27.4.04 und c't 15/2004

Hersteller: Texas Instruments, Houston (Handelsname: DLP® = Digital Light Processing): DLP Tech.

Vorteil 1: Das Reflektionsprinzip der DMD-Beamer ist dem Transmissionsprinzip der LCD-Beamer überlegen. Sie reflektieren ca. 35% des einfallenden Lichts (LCD-Transmission ca. 5%). Sie können damit erheblich größere Flächen ausleuchten als LCD-Beamer, die 95% der einfallenden Lichtenergie als Wärme beseitigen müssen.
Vorteil 2: Ein normaler DMD-Beamer hat nur einen DMD-Chip und einen Strahlengang und ist deshalb kleiner als ein LCD-Beamer. Letzterer braucht immer 3 LCD-Panels und 3 parallele RGB-Strahlengänge.
Nachteil 1: Ein DMD-Chip ist um den Faktor 10 teuerer als drei Mini-LCDs.
Nachteil 2: Die Hintereinanderprojektion der RGB-Farben wird bei schnellen Augen- und/oder Kopfbewegungen bemerkt = Regenbogeneffekt = weiße Linien erscheinen als 3 Farbstreifen.
Nachteil 3: Ist ein Bildpunkt sehr dunkel, darf der Spiegel nur wenige Male pro Sekunde ins Licht kippen = unruhiges Pixelblitzen in dunklen Bildbereichen = DMD-Flirren (ähnlich dem Pixelflimmern bei Plasma-Displays).

Neu: Dual View-DMD Beamer für Spiele, der abwechselnd die Bilder zweier verbundener Consolen anzeigt mit 120 Hz. Zwei Spieler tragen Shutterbrillen, die im Wechseltakt je ein Bild mit 60 Hz ausblenden. Jeder sieht Vollbild aber nur die für ihn bestimmte Bildsequenz.

Liquid Crystal on Silicone = LCoS

LCoS besteht aus einer Spiegelfolie (Third Metal), die auf der Vorderseite mit einer durchgehenden Flüssigkristallschicht = LCs bedeckt ist (Alignment Layer). Die LCs erlauben oder behindern den Einfall von Fremdlicht auf die Spiegelfolie je nach Ausrichtung der Stäbchenmoleküle in einem elektrischen Feld. Das lokale elektrische Feld wird erzeugt von einem hinter der Folie liegenden Wafer mit Feldeffekttransistoren in Spalten und Zeilen. Bildquelle: JVC Es gibt Mikrodisplays bis 18 mm Diagonale mit bis zu 2 Mio Pixeln für den Einbau in teuere Beamer und Head Mounted Displays. LCoS-Beamer benötigen 3 LCoS-Mikrodisplays und 3 RGB-Strahlengänge. Vorteile: Energiebilanz und Kontrast wie bei DMD aber ohne DMD-Flimmern. Produktbeispiele: Sony LCoS-Projektoren für Heimkino, Jay-Tech Ocuphase Mini-Beamer. Weiterentwicklung: D-ILA.

Kaltkathoden-Display = SED

Unter dem Namen Surface-Conduction-Electron-Emitter-Display = SED entwickeln Toshiba und Canon in Japan eine Display-Technologie, die Vorteile von CRTs (schnell, selbstleuchtend) und LCD (flach, energiesparend, keine Geometriefehler) vereinigen soll.
Sony's ähnliche Konkurrenzentwicklung heißt Field Emission Display = FED.
Basisidee: Jedes Pixel ist ein Mikro-CRT ohne Focussierung und Strahlablenkung.
Pixelaufbau: In einem nur wenige Nanometer breiten Vakuum-Spalt = Nano-Slit werden die Elektronen durch Anlegen einer Spannung von einer winzigen Kathode zu einer Anode auf einer phosphorbeschichtete Glasplatte beschleunigt.
Die Herstellung ist im Vergleich zu LCD teuer und es ist fraglich, ob SEDs in absehbarer Zukunft konkurrenzfähig werden. Links: SED und FED.

Elektrophoretische Displays EPD

= Elektronisches Papier arbeitet mit 100-Mikrometer-Kugeln, die mit positiv geladenen weißen und mit negativ geladenen schwarzen Mikropartikeln gefüllt sind. Die Partikel sind in einer EPD-Folie eingepackt und diese wird getragen von einer TFT-Schicht, welche die Felder erzeugt, von denen die Mikropartikel abgestoßen bzw. angezogen werden. Diese Art Display ist in Grenzen biegsam und konserviert das jeweils letzte Bild auch ohne Stromzufuhr. Man braucht genügend Umgebungslicht und Strom nur zum Umblättern. Daher der Name "elektronisches Papier". Sehr Energie-effizient und preiswert für stehende einfarbige Bilder, aber zu träge für Bewegtbilder.

Ca. 30 Mio eBücher sind weltweit verkauft. Anbieter: Amazon mit Kindle, Sony mit PRS-700 und kleinere Anbieter aus Europa: Bookeen mit Cybook, Irex Techn., Plastic Logic. Sowohl Kindle wie PRS-700 speichern ca. 200 aus einem Angebot von ca. 200.000 Büchern. Eine Batterieladung reicht zum lesen von ca. 500 Seiten.

www.eink.com/technology.html	E-Reader Kindle DX	E-Reader Sony PRS-700

Prototyp: "Electrowetting Display" von Philips (Hayes, Feenstra in Nature 425, S. 383):
Kleine rechteckige Kammern auf einer weißen Unterlage enthalten schwarzes Öl a), das sich bei Anlegen von Spannung (<20 V) zusammenzieht b) und den Blick auf die weiße Unterlage freigibt. 60.000 Kammern pro cm² und ein Refresh von 100 Hz (Video) sind möglich.

Bildquelle: Philips Research

Empfehlung: Witzige Kritik an eBüchern von Steven Poole.

Head Mounted Display

= HMD = Datenbrille (früher: Datenhelm) = Zwei Kunststofflinsen projizieren die Bilder zweier OLED-Mikrodisplays auf das rechte und linke Auge. Für den Benutzer entsteht der Eindruck, das virtuelle Bild schwebe in einer bestimmten Entfernung vor ihm.
Brille oft halbdurchsichtig = Überlagerung von natürlichem Bildfeld mit den künstlichen Bildern möglich = Monitorbilder bei gleichzeitiger Orientierung im Raum = Augmented Reality.
Probleme: 1) Anpassung an Fehlsichtigkeit 2) Gewicht 3) Verzerrung an den Bildrändern
Vorsicht: Nicht verwechseln mit LCD-Shutterbrillen im IMAX-Kino ! Dort wird nichts projiziert, sondern nur abwechselnd bildsynchron linkes und rechtes Auge abgedeckt = verdunkelt.

Anwendungen: -Entertainment -Endoskopvideo in Medizin und Maschinen+Auto+Flugzeugbau -Infrarotvideo bei Militär und Feuerwehr -Stereobilder für Games und 3D-TV -Landkarten und Messwerte für Rennfahrer und Miltärpiloten (eingespiegelt auf Helmvisier) -Video+Text+Graphik für Montage-, Service- und Handlungsanleitungen

Zeiss Cinemizer mit Test

Weitere Modelle: www.stereo3D.com/hmd.htm
Interessante Forschungen: Retinal Image Display = RID und Display in der Kontktlinse

Laser Projection Display

Random Access Laser Projection: Ein kleiner piezoelektrisch gesteuerter Spiegel kann Laserstrahlen so schnell bewegen, dass man den Strahl nicht mehr sieht, sondern nur noch Fächer, Kegel, Tunnels oder Strahlkaskaden auf Gebäuden, Bergen oder Nebelwänden. Spektakuläre Shows triggern den Strahl mit Musik und Bewegung des Zuschauers. Siehe: www.laserist.org/graphics.htm

Zeilen-Laser-Projektion: Ersatz der 3 Elektronenkanonen eines Shadow-Mask Color CRT durch drei Laserstrahlen R, G, B.
Horizontal-Ablenkung (H-Sync) durch schnell rotierenden Polygonspiegel, Vertikal-Ablenkung (V-Sync) durch Kippung der Spiegelachse.
Problem: Die Farbmischung aus drei monochromatischen Lasern ist anders als die aus drei Phosphorleuchtstoffen. Die üblichen Videosignale müssen für jeden einzelnen Bildpunkt on-line kompliziert umgerechnet werden.
Bei genügend starken Lasern lassen sich halbdurchlässige Leinwände (von hinten) oder reflektierende Leinwände (von vorne) bis zu 1000 Quadratmetern ausleuchten.
Anwendung: Großveranstaltungen
Probleme: lichtstarke blaue Laser sind sehr teuer, Abbrennen der Polygonspiegel bei hohen Leuchtdichten, Netzhautzerstörung wenn Licht direkt in ein Auge gelangt.

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