Transflektives TFT Displays für E-Bike Applikationen

Abbildung 1: Transflektives TFT Displays für E-Bike Applikationen (Bild: DMB Technics AG)

Der Markt für E-Mobilität-Anzeigen ist in letzter Zeit gewachsen. Die potenziellen Anwendungen in diesem Bereich erfordern bei unterschiedlichen Lichtbedingungen, wie zum Beispiel bei direkter Sonneneinstrahlung, hohe Ansprüche an die Ablesbarkeit.

Solche Displays müssen sehr rauen Umgebungen standhalten. Dadurch muss die Anzeigehelligkeit wesentlich verbessert oder die Wirkung der hohen Umgebungshelligkeit gemindert werden. Andernfalls würden die angezeigten Bilder ausgewaschen wirken und speziell die Farbsättigung komplett verloren gehen. Bei klassischen Displays im transmissiven Modus (z. B. TFT) oder bei selbstleuchtenden (z. B. AMOLED) sind Oberflächenhelligkeiten von mindestens 2'000 Nits (cd/m2) für eine gute Lesbarkeit erforderlich. Displays mit einer so hohen Helligkeit haben aber wesentliche Nachteile wie einen hohen Energieverbrauch, Burn-in-Effekte, eine limitierte Lebensdauer und grosse Verlustleistungen, die zu hohen Temperaturen führen.

Seit geraumer Zeit sind transflektive Displaysysteme am Markt erhältlich. Ältere Technologien erreichen einen Reflexionsanteil von circa 1 bis 2 Prozent des Umgebungslichts. Diese Displays sind in modernen Applikationen aber nicht mehr zeitgemäss.

Neueste Displaytechnologien erreichen einen Reflexionsanteil von bis zu 16 Prozent. Dadurch wird auch unter direktem Sonnenlicht eine hohe Farbsättigung und ein hoher Kontrast erzeugt (Abbildung 1). Mit der ECB-Technologie (Electrically Controlled Birefringence) in Verbindung mit der TN- (Twisted Nematic) oder IPS-Technologie (In Plane Switching) können hervorragende Kontrast- und Farbwerte unter unterschiedlichsten Bedingungen erzielt werden.

Schematischer Aufbau eines transflektiven Displays
Abbildung 2: Schematischer Aufbau eines transflektiven Displays (Bild: DMB Technics AG)

Bei der ECB-Technologie werden zwei verschiedene Displaymodi innerhalb einer LCD-Zelle realisiert (Abbildung 2). Der einzelne Bildpunkt wird in zwei Bereiche aufgeteilt, in einen reflektiven und einen transmissiven Teil. Dadurch können die unterschiedlichen Betriebsbedingungen, von direktem Sonnenlicht bis hin zum Nachtbetrieb, optimal designt werden. Das Teilungsverhältnis zwischen reflektivem und transmissivem Bereich kann bei kundenspezifischen Displays, optimiert an die Applikation, gesteuert werden.

Kundenspezifische Displayentwicklung
Abbildung 3: Kundenspezifische Displayentwicklung (Bild: DMB Technics AG)

Der transmissive Teil der Zelle entspricht dem konventionellen TFT-Design mit einem RGB-Farbfilter. Der Flüssigkristall ist wie bei einer TN-Zelle angeordnet. Das Licht der Hintergrundbeleuchtung wird durch die Zelle moduliert. So entstehen in diesem Bereich eine hohe Farbsättigung (NTSC: > 50 Prozent) und ein hoher Kontrast von typ. 200:1 (Abbildung 3).

Im transflektiven Teil der Zelle wird eine metallische Reflexionsschicht in Verbindung mit einer optisch modulierten Kompensationsschicht in Form von Mikrolinsen realisiert. Das Umgebungslicht passiert den Strahlengang zweimal. So werden gute Farbsättigungswerte und Kontraste erreicht. Die integrierte Linsenmodulation garantiert unter verschiedenen Blickwinkeln eine gute Ablesbarkeit.

Display für die E-Bike Applikation
Abbildung 4: Display für die E-Bike Applikation (Bild: DMB Technics AG)

Da der Betrachter immer die ganze Zellenfläche wahrnimmt, sind die Kontrast- und Farbsättigungswerte ein Mittelmass. Sie generieren sich aus den zwei Zellbereichen. So resultieren Farbsättigungswerte von typ. 6 Prozent beim reflektiven Modus und von typ. 18 Prozent im transmissiven Betrieb. Auch die Kontrastwerte verhalten sich ähnlich: von 6:1 zu 35:1.

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