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Schaltbare Flüssigkristall Displays (Teil I)

Neue Technologie liefert weitere Anwendungsbereiche für LC-Displays

Lange Zeit hatten LCD-Geräte den Nachteil, dass der Betrachter die Bilder nur bei direkter Blickrichtung in guter Qualität genießen konnte. Diese Abhängigkeit vom Blickwinkel hat aber auch ihre Vorteile. Der LCD-Hersteller Sharp hat LC-Displays im Programm, die diesen Effekt für sich ausnutzen. Bei dieser Technologie kann der Betrachtungswinkel zwischen normaler Weitwinkelansicht und schmalem Sichtwinkel elektronisch umgeschaltet werden.

Sharp Dual-View LCD

Sharp Dual-View LCD

Das Prinzip ist ähnlich, wie bei den bekannten Kipp-Bildern mit zwei Ansichten. Auch hier wird dem Betrachter von links ein anderes Bild angezeigt, als jemandem, der von rechts auf den Bildschirm sieht.

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Mit Hilfe von «Dual-View- Displays» können zwei unterschiedliche Programme auf nur einem Bildschirm dargestellt und aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden. Diese Art von Displays kommt bereits bei Notebooks zum Einsatz, um die Informationen für unerwünschten Blicken zu schützen. Aber auch in Kraftfahrzeugen bieten diese weitere Einsatzmöglichkeiten. Während der Fahrer beispielsweise die Navigationsanzeige betrachtet, sieht der Beifahrer ein Video von einer DVD. Das Grundkonzept bei einem Dual-View-Display ist die Parallaxenbarriere. Diese ist dem LC-Display vorgeschaltet und gibt je nach Betrachtungswinkel den Blick von links oder rechts auf das Display frei. 1

Blickwinkel-Abhängigkeit der LC-Displays

Mit der Entwicklung einfacher Passiv-Matrix-Displays hin zu modernen TFT's haben sich neue Nutzungsmöglichkeiten für Flüssigkristallbildschirme ergeben. Durch die Zunahme des Betrachtungswinkels von 45° auf etwa 170° erhält der Betrachter, weitgehend unabhängig von seiner Position, ein Bild ohne größere Verschiebung der Farb- und Kontrastwerte. 2

Dies ist spätestens dann von Bedeutung, wenn mehrere Personen gemeinsam vor einem LCD-Fernseher sitzen. Aber auch aktuelle Geräte haben ihre Grenzen. Die Einschränkung des Betrachtungswinkel resultiert aus der Änderung der Richtcharakteristik des Lichtes beim Durchdringen der verschiedenen Filterschichten. Dem wurde gerade bei neueren Geräten mit Hilfe einer speziellen Anordung der Flüssigkristalle (IPS) und den Einsatz von Diffusionsschichten entgegengewirkt, so dass sich das austretende Licht nun in verschiedene Richtungen ausbreitet. 3

Vorreiter 3D Displays

Die Grundlage für die neue Displayarchitektur lieferte bereits 2001 das Forschungslabor von Sharp in Oxford, bei der Entwicklung eines Prototypen für einen 3D-Bildschirm, der auf 2D-Ansicht umschafltbar ist. Dabei waren 3D-Brillen oder die komplexen Aufnahmen zur Erzeugung stereoskopischer Bilder nicht mehr notwendig. Das Grundkonzept liegt im Aufbau der Displays basierend auf einem fundamentalen Prinzip. Damit nämlich räumliches Sehen überhaupt möglich wird, benötigt jedes Auge getrennt vom anderen sein eigenes Bild. Realisiert wird dies mit Hilfe einer kaum wahrnehmbaren Streifenmaske – die so genannte Parallaxenbarriere – die für die Trennung der beiden Bilder jeweils für das rechte und linke Auge verantwortlich ist. Diese Barriere besteht aus einer Schicht schaltbarer Flüssigkristalle, die unabhängig vom eigentlichen TFT ansteuerbar ist und sich zwischen dem TFT und der Hintergrundbeleuchtung befindet.

Technologien

Die Firma Sharp hat zwei Anzeigeverfahren entwickelt, die den Vorteil des weiten Sichtwinkels mit der Möglichkeit der nutzungsbezogenen Steuerung des Betrachtungswinkels verbinden. Mit schaltbaren Flüssigkristallen lässt sich das Licht der Hintergrundbeleuchtung gezielt in unterschiedliche Richtungen steuern. Das LCD mit umschaltbarem Sichtwinkel (Switchable Viewing-angle) lässt sich ganz einfach per Knopfdruck vom Weitwinkel auf einen seitlich stark eingeschränkten Sichtbereich schalten.

Somit lassen sich die Molekülstränge der Flüssigkristalle mit Hilfe elektrischer Signale so ausrichten, dass sie das Licht der Hintergrundbeleuchtung in Richtung des linken oder rechten Auges steuern können. Die beiden Bilder erscheinen dann auf dem Display in jeweils unterschiedlich dünnen Streifen, abwechselnd für das linke und das rechte Bild. Durch die Streifenmaske sind die Pixel für das linke Bild nur vom linken Auge zu sehen und umgekehrt. Die so erzeugten Stereobilder lassen sich auf einem Bildschirm darstellen und vermitteln dadurch dem Betrachter einen räumlichen Eindruck. Für einen optimalen räumlichen Eindruck des Gesamtbildes hilft ein «Sweetspot Indicator» unterhalb des Bildschirms. Dieser zeigt dem Nutzer den optimalen Betrachtungswinkel an. Im Ruhezustand ist die schaltbare Flüssigkristall-Ebene vollkommen transparent, das TFT lässt sich als ganz normaler 2D-Bildschirm nutzen. 2

Ausblick

Erfahren Sie im nächsten Teil, welche neuen Einsatzbereiche sich mit dieser Display-Technologie ergeben.

Begriffserklärung

IPS – In-Plane-Switching
TFT – Thin-Film-Transistor

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15 Kommentar(e)
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