FH Köln
Fichier Détails
Cartes-fiches | 84 |
---|---|
Langue | Deutsch |
Catégorie | Electronique |
Niveau | Université |
Crée / Actualisé | 28.02.2015 / 25.01.2018 |
Lien de web |
https://card2brain.ch/box/displaytechnik_bildwiedergabetechnik
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Intégrer |
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Displayarten
- Direktsicht
- emissive
- CRT,LED,OLED,Plasma
- non - emissive
- LCD
- DMD
- e-paper
- emissive
- Projektion
- LCD
- DMD
- CRT
- Laser
Eigenschaften Displays selbst-leuchtend und nicht selbst-leuchtend
- selbstleuchtend
- + gut bei dunklem bis mittlerem Umgebungslicht
- + kein eingeschränkter Betrachtungswinkel
- + keine Pixelträgheit
- + großer Temperaturbereich
- - hoher Stromverbrauch
- - geringer Kontrast bei Sonnenlicht
- - enbrennen, alterung der Leuchtstoffe
- nicht selbst-leuchtend
- + geringer Stromverbrauch
- + Lesbarkeit bei Sonnenlicht
- + Bi- stabile Displays können realisiert werden
- - eingeschränkter Betrachtungswinkel
- - Pixelträgheit
- -Hintergrundbleuctung bei dunklem Umgebungslicht
Eigenschaften Bildröhren und Flach-Displays
- Bildröhren
- - nur selbst-leuchtend
- - hohes Gewicht
- - große Bautiefe
- - max Bilddiagonale 40 inch
- + günstig
- Flach-Displays
- + sowohl selbstleuchtend und nicht selbstleuchtend
- + geringes Gewicht
- + geringe Bautiefe
- + flexible Displays möglich
idealer Betrachtungsabstand
\(tan \delta \approx \delta = \frac{ h }{a }\)
h = Pixelgröße
a = Betrachtungsabstand
dynamisches Kontrastverhälnis
- wird zur bewerbung von Displays oft benutzt
- basiert auf Messung zwei verschiedener Testbilder
- Bei Weißmessung wird das Backlight heller gemacht und die Gamma-Kennlinie so verschoben, dass helle Graustufen noch erkennbar sind
- Bei Schwarzmessung wird das Backlight dunkler gemacht und die Gamma-Kennlinie so verschoben, dass dunkle Graustufen noch unterscheidbar sind
Keine AUssage über den tatsächlichen Dynamikumfang des Displays
HDR Displays
Hintergrundbeleuchtung kann regional in der Helligkeit geändert werden.
Beurteilung der Schärfe
- Der Kontrast veringer sich mit zunehmender Signalfrequenz. Hohe Frequenzen werden stärker gedämpft
- Beurteilung erfolgt nur anhand der MTF
- MTF ist ohne Einheit
- Beschreibt das Kontrastverhältns Cm als funktion der Ortsfrequenzen fx und fy
- \(C_m = {L_{max}-L_{min} \over L_{max}+L_{min}}\)
- \(C_M (f_{x,y})-> MTF\)
Berechnung der Gradationskennlinie
- Messung der Leuchtdichte von min. 10 aäuidistanten Grauwerten
- Normierung der Grauwerte und Leuchtdichten auf jeweils 1
- Berechnung des Logarithmus für alle Daten
- Diagramm mit Graustufen ( x-Achse) und Leuchtdichte-Werten (y-Achse)
- Fitten einer Geraden an die Kurve
- Bestimmung der Steigung der Gerade ergibt den Gamma-Wert
Normally White Mode - Spannung Ein vs. Aus
- Spannung Aus
- Hintergrundlicht durchläuft Polarizer und ist danach polarisiert
- Flüssigkristalle orientieren sich an den Ausrichtungsschichten
- Kristallmoleküle bilden 90° Helixform und drehen die Polarisierrichtung (TN)
- Das Licht kann den unteren Polarizer passieren
- Lichtventil ist offen
- Spannung An
- Hintergrundlicht durchläuft Polaizer und ist dnach polarisiert
- Flüssigkristalle orientieren sich am angelegten E-Feld
- Polarisationsrichtung des Lichtes ist nicht gedreht
- Das Licht kann den unteren Polarizer nicht passieren
- Lichtventil ist geschlossen
Aktive und Passive Ansteuerung Displays
- aktiv
- jedes Pixel hat ein Schaltelement
- + wesentlich bessere Bildqualität
- Schaltelement besteht meist aus Transistor in Dünnschicht Technologie (TFT)
- passiv
- pixel werden Zeilen oder Spaltenweise angesteuert. Kein schaltelement am Pixek
- +wesentlich günstiger
Schaltzeiten
- für die Änderung des Grauwertes eines Pixels wird eine endliche Schaltzet benötigt
- Video- und Spieleanwendungen benötigeten Schaltzeiten < 20ms
- Schaltzeit ist abhängig von den Eigenschaften der Flüssigkristalle
- Verbesserung der Schaltzeiten durch
- schnellere Flüssigkristalle
- overdrive Technik
LED Hintergrundbeleuchtung und CCFL Beleuchtung
◦
LED Hintergrundbeleuchtung
- große Helligkeit
- gleichmäßige Ausleuchtung
- geeignete spektrale Charakteristik
- geringes Gewicht
- geringe Dicke
- kostengünstig
- kein Flimmern
- hohe Lebensdauer
- geringe Wärmeentwicklung
- großer Betriebstemperaturbereich
CCFL Hintergrundbeleuchtung
- geringe Helligkeit
- geringe Lebensdauer
- Farbkonstant
- hoher Wirkungsgrad
- schlechtes Kaltstartverhalten
- geringer Farbraum
Twisted Nematic
+ akzept. Schaltzeiten
- große Blickwinkel Abhängigket
Vertical Alignment
+ großer Bilckwinkelbereich
+ sehr guter Kontrast
+ geringe Schaltzeiten
- aus Zustand
- Flüssigkristalle stehen nahezu senkrecht
- es kommt fast kein licht durch
- Ein-Zustand
- elektrisches Feld richtett die Moleküle horizontal aus
- licht kommt durch
- Vorsprünge ( kleine Pyramide) richten Moleküle aus ( abwechselnd nach links und rechts gekippt
Plasma Displays
- selbst leuchter
- Lichterzeugung mittels Edelgase
- UV Licht regt Leicht-Phosphore zur Emission von sichtbaren Licht an
- Elektro-optische Kennline ist stark nicht-linear
- Keine Aktivmatrix-ansteuerung notwendig
- Elektro-optische Kennlinie ist stark nicht-linear
- Pixel-Pitch für RGB ca 1 mm
- beschränkte Baugröße nach unten hin
Adressierungszyklus
- Adressierung
- Zeilenauswahl durch Zeilentreiber
- Anlegen der Spannung durch Datentreiber
- Gas wird ioniesiert
- Erhaltungsphase
- Erhalten des Plasma-Zustandes durch Anlegen einer Wechselspannung über Sustain Treiber
- nur ioniesierte Zellen strahlen UV Licht ab
- UV Licht regt Phosphor zur Emission von farbigen Licht an
- Löschphase
- Ionisierte Zellen werden durch Entladung gelöscht
- alle ionen sind neutralisiert
- kein Plasma Zustand
- erneuter Adressierungs-Zyklus
Graustrufenerzeugung Plasma Display
- Graustufenerzeugung erfolgt durch so genannte Subframes unerschiedlicher Lönge
- nutzt die zeitliche Integrationseigenschaften des Auges
- aktivieren und lsöchen erfolgt in sehr kurzer zeit ca 1 mikro skeund
- Kombination der 8 Sub-frames ermöglicht die Farstellung vn allen 256 Graustufen
Projektions-Displayarten
- non-emissive
- transmissiv
- LCD Projektor
- reflektiv
- DMD Projektor
- transmissiv
- emmissive
- CRT-Projektor
- Laser-Projektor
CRT Projektor
- Sowohl für Auf- als auch Rückprojektion geeignet
- Funktionsprinzip
- Auf der Leichtschicht der Röhre wird ein möglichst helles Bild erzeugt
- Für jede Farbe gibt es eine Röhre
- Röhren sind tlw. gekühlt
- Über einen Hohlspiegel wird das Licht reflektiert, gefiltert und auf die Porjektionswand geleitet
Vor und Nachteile CRT Projektor
Frontprojektion
- Vorteile
- sehr hohe Auflösung
- große Bilddiagonalen
- Nachteile
- geringe Leuchtdichte
- Streulichtempfindlichkeit
- großes Gewicht
- Projektion nur in dunkler Umgebung mögich
Rückprojektion
- Vorteile
- hohe Auflösung
- große Bilddiagonalen
- Nachteile
- geringe Leuchtdchte
- Streulichtempfindlichkeit
- großes Gewicht
- Blickwinlek vertikal eingeschränkt
- LCD Projektor
- Drei LCD-Ventile Fu r R, G und B
◦ Halogen/Metalldampf-/Xenon-Hochdrucklampen, tlw. auch LEDs werden als Lichtquellen
verwendet
◦ Dichroitisch beschichtete Spiegel zerlegen das Licht in die Farbanteile Rot, Gru n und Blau
◦ Modulation der Farbauszu ge durch das zugehörige LCDLichtventil
◦ Zusammenfassen der drei Lichtbu ndel uber halbdurchlässige Spiegel oder Kreuzspiegeloptik
◦ Abbildung auf die Bildwand durch ein Projektionsobjektiv
◦ UV- und IR-Filter zur Verringerung der thermischen Belastung der LCD-Ventile
LCD Projektor Aufbau und Funktion
- Drei LCD-Ventile Für R, G und B
- Halogen/Metalldampf-/Xenon-Hochdrucklampen, tlw. auch LEDs werden als Lichtquellen verwendet
- Dichroitisch beschichtete Spiegel zerlegen das Licht in die Farbanteile Rot, Grün und Blau
- Modulation der Farbauszüge durch das zugehörige LCD-Lichtventil
- Zusammenfassen der drei Lichtbündel über halbdurchlässige Spiegel oder Kreuzspiegeloptik
- Abbildung auf die Bildwand durch ein Projektionsobjektiv
- UV- und IR-Filter zur Verringerung der thermischen Belastung der LCD-Ventile
- Mikrolinsen zur Erhöhung der Lichtausbeute
DLP Projektionen Vor und Nachtele
Vorteile:
► kompakte Bauweise
► sehr gute Bildqualität (Helligkeit, Kontrast), insbesondere bei 3 Chip-
Projektoren, geeignet für Kino-Projektion
► Gute Farbwiedergabe bei 3 Chip-Systemen
► Mittlere bis hohe Auflösung
Nachteile:
► Farbsäume bei schnellen Bewegungen (1 Chip-Projektoren)
► Derzeitige maximale horizontale Auflösung 2k
Laser Projektor
Prinzip:
- Bildern/Videos werden durch einen abgelenkten Laserstrahl auf beliebige Oberflächen „geschrieben“
- Vorteile: nahezu unbegrenzte Schärfentiefe, extrem hoher Kontrast (50000:1), erweiterter RGB-Farbraum
- Einsatzgebiete:
► Sichtsysteme in Simulatoren
► Planetarien
► Anwendungen im Virtual Reality Bereich - Die Horizontalablenkung erfolgt mit einem Polygonscanner
- Die Drehfrequenz beträgt 2,0 kHz.
- Die Zeilenablenkfrequenz liegt bei 48 kHz.
- die Vertikalablenkung erfolgt durch ein Galvanometerscanner