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Displays www markttechnik de Nr 38 2024 30 noch gering Wie reflektive TN-Displays sind reflektive TFT-Displays auf eine Beleuchtung von vorne angewiesen Bild 4 zeigt ein solches Display im Betrieb in einem Gerät Im oberen Teil der Anzeige ist der Kontrast schlecht weil das Display hier beschattet ist und nicht beleuchtet wird Transflektive TFT-Displays Den Nachteil reflektiver Displays nämlich der schlechten Ablesbarkeit bei fehlendem Auflicht löst die transflektive Technik Ein transflektives TFT-Display kann bei allen Lichtsituationen eingesetzt werden Im Dunkeln leuchtet das Licht der Hinterleuchtung durch TFT-Schicht und Farbfilter Bild 5 links es zeigt gesättigte Farben In heller Umgebung überwiegt der reflektive Anteil Bild 5 rechts zeigt das Display mit ausgeschalteter Hinterleuchtung nur durch Auflicht beleuchtet wie an den Lichtreflexen des Umgebungslichts zu erkennen ist MIP-TFT-Displays Bei der MIP-Technik Memory In Pixel handelt es sich um ein TFT-Display bei dem parallel zum Schalttransistor für das Pixel eine Speicherzelle geschaltet ist Solange die Versorgungsspannung anliegt behält diese den eingespeicherten Wert Das Display muss also nicht periodisch aufgefrischt werden lediglich zur Umpolung der Flüssigkristallzelle ist ein Takt erforderlich um Elektrolyse zu vermeiden Die Frequenz dazu kann bis herunter zu 1 Hz gehen und führt zu extrem energiesparenden Displays weil nur beim Umschalten Strom fließt Die TFT-Technik erlaubt feine Pixel und damit eine hohe Auflösung MIP-TFT-Displays eignen sich für Anwendungen die lange mit einer begrenzten Energiemenge auskommen müssen wie z B Wearables MIP-TFT-Displays können reflektiv oder transflektiv realisiert werden sodass für die Ablesbarkeit im Dunkeln eine Frontbeleuchtung oder eine Hinterleuchtung integriert werden kann Mit kurzen Schaltzeiten eignet sich ein MIP-TFT-Display anders als E-Paper sogar für die Wiedergabe von Animationen und Video-Sequenzen Bild 6 zeigt ein Farb-MIP-TFT-Display mit einer Auflösung von 260 × 260 Pixel und einer Diagonale von 32 mm Es ist mit einer Hinterleuchtung ausgestattet und macht so in dunklen Umgebungen den Inhalt ablesbar Tabelle 2 Vergleich energiesparender Display-Techniken die sich für den Einsatz in mobilen batteriebetriebenen Geräten eignen + gut positiv 0 mittelmäßig – schlecht negativ Erläuterung der Indizes 1 Abwertung wegen Hinterleuchtung Das transflektive TFT-Display nimmt nur wenig Leistung auf solange die Hinterleuchtung ausgeschaltet ist 2 Ohne Hinterleuchtung Das MIP-TFT-Display funktioniert auch reflektiv ohne Hinterleuchtung und hat eine sehr geringe Leistungsaufnahme die durch die reduzierte Bildfrequenz unterstützt wird 3 Abhängig vom Bildinhalt Bei Passiv-Matrix-OLED-Displays benötigen nur die leuchtenden Bildelemente Strom für den Betrieb – ohne das Treiber-IC 4 Ohne Hinterleuchtung Nicht selbst leuchtende Techniken müssen im Dunkeln mit einer Lichtquelle – von hinten oder von vorne – beleuchtet werden 5 Frontseitige Beleuchtung nachrüstbar Lichtquellen zur Beleuchtung von vorne werden besonders bei reflektiven TFTs und E-Paper-Displays eingesetzt 6 Kontrast lässt nach Die Farbsättigung ist bei transflektiven Displays im reflektiven Betrieb reduziert 7 Optimiert auf monochromen Betrieb Rein reflektive TFT-Displays sind für monochrome Darstellungen optimiert – es entfällt der Farbfilter 8 Ohne Treiber TN-Displays brauchen eine spezielle DCfreie Kurvenform zur Ansteuerung Manche Mikrocontroller haben eingebaute LCD-Controller -Treiber ansonsten muss dieser als externe Schaltung ergänzt werden Eigenschaft TN-Display reflektives TFT-Display transflektives TFT-Display MIP-TFT-Display PM-OLED-Display E-Paper-Display Leistungsaufnahme + 0 0 1 + 2 0 3 + Ablesbarkeit im Dunkeln – 4 – 4 5 + – 4 + – 4 5 Ablesbarkeit im Hellen + + 0 6 + – + Maximale Größe – 0 + – – 0 Farben – – 7 + 0 0 – Schaltzeiten 0 0 0 0 + – Dicke + + 0 1 + + + Varianten + – 0 0 + 0 Kosten + 0 – – 0 + Anpassbarkeit + – – – + 0 Betriebstemperatur bereich 0 + + 0 + – Interface – 8 0 0 + + + Passiv-Matrix-OLED-Displays Die OLED-Technik ist mittlerweile weit verbreitet Sie wird in High-End-Smartphones und -TV-Geräten eingesetzt weil sie dort ihre Vorteile in Kontrast und Farbraum ausspielen kann Allerdings werden dort Aktiv-Matrix-OLEDs AMOLED verwendet die für den Einsatz in industriellen Anwendungen nicht geeignet sind Die Auswahl der Display-Größen beschränkt sich auf mobile Geräte einerseits und TV-Geräte andererseits Zwischengrößen von 7“ bis 24“ wie sie in der Industrie eingesetzt werden sind schwer erhältlich oder gar nicht in Produktion Die Auflösung der kleinen Displays ist dabei so hoch dass für den Betrieb CPUs mit hoher Rechenleistung erforderlich sind was wiederum mit einer höheren Leistungsaufnahme für die Ansteuerung einhergeht Außerdem ist die Produktlebensdauer der OLED-Displays an den Lebenszyklus eines Smartphone-Modells angepasst – oft nur zwölf Monate bevor das nächste Modell die Nachfolge antritt Die Betrachtung hier beschränkt sich daher auf lang verfügbare Passiv-Matrix-OLED-Displays PM OLED OLEDs sind selbstemittierend Liegt an einem OLED-Pixel eine Spannung in richtiger Höhe an leuchtet es Die Farbe wird von den verwendeten Materialien bestimmt Energiesparend sind OLEDs besonders dann wenn die Bild inhalte nur dünn besetzt sind also bei der Anzeige von Text mit heller Schrift auf dunklem Hintergrund Dark Mode Die Helligkeit von OLEDs ist eher gering durch den dunklen Hintergrund ist der Kontrast jedoch sehr hoch und damit die Ablesbarkeit besonders gut OLEDs kommen prinzipbedingt ohne Polfilter aus trotzdem befindet sich an der Oberseite ein Polfilter der Reflexionen minimiert Bild 7 zeigt eine Auswahl an Standard-Farben von PM-OLED-Displays E-Paper-Displays Die E-Paper-Technik verwendet bistabile polarisierte eingefärbte Kügelchen die in einem Kunststoffträger eingebettet aber frei beweglich sind Der Träger wiederum ist auf einem Substrat angeordnet dessen Spannungspegel die Orientierung der Kügelchen beeinflusst Für den besten Kontrast muss die Höhe der Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur genau eingehalten werden Haben die Elemente ihre Position eingenommen behalten sie die Position ohne Energie bis zum nächsten Wechsel Refresh bei Bei E-Paper-Displays mit Zusatzfarben ist der Refresh etwas komplexer