Transparente Displays
T-OLED und TLM
Displays beeindrucken mit ihrer Leuchtkraft, hohen Auflösung und brillanten Farben. Eines haben sie gemeinsam: sind sie ausgeschaltet, bleibt ein schwarzes Loch. Man kann durch sie nicht hindurchsehen. Transparente Displays hingegen gibt es in verschiedenen Technologien. Ähnlich einer Brille für Augmented Reality kann es an einer Maschine den Durchblick auf das Werkstück erlauben oder in einem Schaufenster auf die Exponate und dabei zusätzliche Informationen zu diesen geben.
Die grundsätzliche Voraussetzung für Transparenz ist, dass die Displaytechnologie erlaubt, dass Licht durch das Panel hindurch fallen kann. Bei reflektiven TN wie im Taschenrechner oder ePaper ist dies nicht der Fall. Das Display kann dann einzelne Segmente ausblenden (z.B. TFT) oder Inhalte hinzufügen (transparentes OLED oder transparentes LED-Modul).
Dem Design der Inhalte ist besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Die Farbe „schwarz“ existiert nicht – dort ist das Display einfach transparent und zeigt den Hintergrund. Um die Transparenz zur Geltung zu bringen, muss der dargestellte Inhalt eher aus schlanken Linien als aus großen Flächen bestehen.
Betrachtungsabstand und Pixel Pitch
Transparente Displays haben eine besondere Eigenschaft: Ist das Display ausgeschaltet, ist es in der Durchsicht nur durch eine leicht dunklere Tönung von der Umgebung zu unterscheiden. Im eingeschalteten Zustand hingegen brilliert es mit leuchtenden Farben. Großformatige transparente Displays eignen sich für den Einsatz in ansonsten transparenten Fensterflächen und liefern als „Augmented Reality“ wertvolle Zusatzinformationen zur Außenwelt. Dies kann eine Anlage in der Industrie-Automatisierung sein, ein Headup-Display in einer Baumaschine, eine Fahrplaninformation in der U-Bahn oder eine Verglasung im Museum, die das Exponat erläutert.
Je nach Anwendung und Betrachtungsabstand eignen sich unterschiedliche Technologien.
Displays für Digital Signage im Außenbereich müssen groß sein, damit sie aus der Ferne abgelesen werden können. Displays wie Wegweiser durch das Einkaufszentrum hingegen brauchen einen niedrigen Pixel Pitch, weil sie aus der Nähe betrachtet werden.
Die Abbildung zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Abstand des Betrachters und dem notwendigen Abstand der Pixel eines Displays. Die y-Achse zeigt den entsprechenden Abstand beim in der x-Achse gegebenen Pitch. Daraus lassen sie zwei Schlüsse ziehen: Um den gleichen Eindruck wie am TV-Gerät zu erzielen, sollte der Pitch nicht größer, also nicht unterhalb der Geraden sein. Um den gleichen Eindruck zu erzielen, braucht der Pitch aber auch nicht feiner sein, also nicht oberhalb der Geraden liegen.
Whitepaper: Transparente Displays
TFT, T-OLED und TLM
Displays beeindrucken mit ihrer Leuchtkraft, hohen Auflösung und brillanten Farben. Eines haben sie gemeinsam: sind sie ausgeschaltet, bleibt ein schwarzes Loch. Man kann durch sie nicht hindurchsehen. Transparente Displays hingegen gibt es in verschiedenen Technologien. Ähnlich einer Brille für Augmented Reality kann es an einer Maschine den Durchblick auf das Werkstück erlauben oder in einem Schaufenster auf die Exponate und dabei zusätzliche Informationen zu diesen geben.
So unterschiedlich wie die Technologien sind auch die Anwendungsfälle: Schaufenster zur Warenpräsentation, Fronten von Aufzügen oder Fenster in der Gebäudetechnik, „Augmented Reality“ an der Maschine oder Sicherheit durch Durch-Sicht im öffentlichen Bereich.
Transparentes OLED
Das Display mit Durchblick
OLED-Displays haben ihren Platz dort, wo es auf brillante, leuchtstarke Farben und einen hohen Kontrast ankommt. Sie übertreffen LCD (TFT) dabei mehrfach: Die Farben werden von aktiv Licht emittierenden Bildpunkten erzeugt, und nicht aus dem Zusammenwirken von Backlight und Farbfilter wie beim TFT. Sind sie ausgeschaltet, ist der Bildpunkt schwarz, während bei TFTs ein dunkelgrauer Fleck bleibt, der sich aus der Transmission des Flüssigkristalls bei voll eingeschaltetem Backlight ergibt. Erst mit Local Area Dimming, bei dem die Helligkeit des Backlights in Abhängigkeit vom Bildinhalt gesteuert wird, holt das TFT auf.
Das neue transparente OLED von LG Display bringt zusätzlich noch einen weiteren Faktor ins Spiel: Transparenz. Damit können nicht nur leuchtstarke Bilder und Informationen dargestellt werden, sondern auch der Hintergrund mit einbezogen werden.
Die Abbildung zeigt eine Simulation für eine Museumsinstallation: während das Objekt im Hintergrund optimal beleuchtet und stark gegen Diebstahl und Vandalismus abgesichert ist, können im Vordergrund Informationen eingeblendet werden.
Die Transparenz des OLED beträgt ca. 40%. Als Vergleich liegt ein konventionelles TFT bei deutlich unter 10%.
Das selbstleuchtende Display bietet eine perfekte Bildqualität. Mit Full HD-Auflösung und einem weiten Farbraum und gleichzeitiger Transparenz für die Welt hinter dem Display beeindruckt es jeden Betrachter. Die Elektronik verschwindet beinahe völlig: Der umlaufende Rahmen ist sehr schlank, und das Ansteuer-Board ist mit einer 3m langen Leitung verbunden und kann abgesetzt montiert werden. Dadurch vereinfacht sich auch die Montage mehrerer Displays zu einer Großleinwand.
Technische Daten
- Abmessungen: 55“
- Displayfläche: 1209,6 x 680,4 mm
- Auflösung: Full HD = 1920 x 1080
- Farbiefe: 10 bit
- Refresh: 120 Hz
- Dicke (inkl. Deckglas): 5,7 mm
- Lebensdauer: 30.000 h
- Betriebstemperatur: 0°C...+40 °C
- Helligkeit: 400 cd/m² (max)
- Kontrast: 150.000
- Abmessungen: 30“
- Displayfläche: 664,29 x 373,4 mm
- Auflösung: HD = 1366x768
- Farbiefe: 10 bit
- Refresh: 120 Hz
- Dicke (ohne Deckglas): 1,6 mm
- Lebensdauer: 30.000 h
- Betriebstemperatur: 0°C...+45 °C
- Helligkeit: 350 cd/m²
- Kontrast: 135.000
Der Display-Controller kann mit HDMI- oder DisplayPort-Signalen angesteuert werden.
Microdisplays in OLED-Technologie
Transparentes 7-Segment-Display
Displays sind meistens fest in Geräten eingebaut, wo sie in Zusammenarbeit mit einem Touchscreen eine interaktive Schnittstelle zum Bediener bieten. Dort kommt es auf eine passende, möglichst große Diagonale und eine übersichtliche, vollfarbige Oberfläche an.
Displays mit geringer Komplexität finden wir in einfacheren Geräten, wo schon die Anzeige eines Messwertes mit 7-Segment-Display ausreicht. Beispiele hierfür sind Instrumente aus der Medizin wie Geräte zum Bestimmen des Blutdrucks oder der Sauerstoff-Sättigung des Blutes.
Für manche Anwendungen, bei denen man gerne beide Hände frei hätte, eignen sich Displays, die nahe am Auge montiert sind. Zuerst fallen die groß dimensionierten Brillen für die Stereo-Visualisierung von Augmented oder Virtual Reality ein, doch gibt es auch Micro-Displays, die gezielt Informationen in den Strahlengang des Auges einblenden. Beispiele dafür sind optische Messgeräte, die Hilfslinien, Abmessungen und Messwerte einblenden, oder Zielmarken mit Distanzen und Neigungswinkeln.
Die OLED-Technologie ist hierfür besonders geeignet, da bei ihr die Apertur, das Verhältnis aus aktiver zu inaktiver Fläche, ausreichend groß sein kann. Die Passiv-Matrix-Technologie bietet einen Vorteil gegenüber AM-OLED, weil sie auf aktive Halbleiterkomponenten innerhalb des Sichtfeldes verzichtet, die die Transparenz einschränken. Durch optische Veredelung kann die Reflexion an den Grenzflächen zwischen Luft und Glas drastisch reduziert werden. Der Bauform, rechteckig oder rund, sind kaum Grenzen gesetzt. Teile des Displays können in einer anderen Farbe ausgeführt werden, z.B. rot und grün.
Technische Daten: Transparenz >95%, Helligkeit 3.000cd, Pixel-Abmessungen 55µm
Anwendungen: Entfernungsmesser für Sport und Geodäsie, Spektiv für Tierbeobachtung, Teleskop, Zielfernrohr für Schießsport
Applikationsbeispiel: Mehrfarbiges Head-Up-Display
Transparentes, mehrfarbiges Segment-Display
Das 4,1-Zoll-Display ist ein Segment-Display und bietet eine Auswahl an Farben, darunter Rot, Orange, Grün und Blau, die eine flexible Anpassung an unterschiedliche Anwendungen ermöglichen. Mit einer Helligkeit von 1.000 cd/m² gewährleistet es eine klare Darstellung selbst bei hohen Umgebungslichtstärken. Die Integration über ein I2C-Interface macht es einfach, das Display in verschiedene elektronische Systeme einzubinden.
Das Display überzeugt durch eine Vielzahl von Vorteilen, die es zu einer idealen Wahl für anspruchsvolle Anwendungen machen. Dank seiner selbstleuchtenden Technologie benötigt es kein Backlight, wodurch die Energieeffizienz gesteigert wird. Mit einem beeindruckenden Kontrastverhältnis von über 10.000:1 und der Fähigkeit, auch bei direktem Sonnenlicht gut lesbar zu sein, bietet es hervorragende Sichtbarkeit unter verschiedensten Bedingungen. Die niedrige durchschnittliche Stromaufnahme von nur 500 mW macht es besonders geeignet für batteriebetriebene Geräte. Der freie Blickwinkel von 180° sorgt zudem für eine uneingeschränkte Sicht aus jeder Perspektive.
Transparentes LED-Modul
Durchblick mit Weitsicht
Bei kleinformatigen Anzeigen werden Passive-Matrix (PM)-OLED eingesetzt. Sie erreichen eine erstaunliche Helligkeit, die bis über 1.000cd/m² gehen kann. Kundenspezifische Designs sind hier anders als bei T-OLED möglich. Da Strukturen sehr fein sein können, lassen sie sich auch im Strahlengang optischer Instrumente oder als Head-Up-Display einsetzen.
Mit Multi-Colour-LEDs können nicht nur riesige Displays für den Outdoor-Einsatz gebaut werden. Montiert man sie mit Abstand auf eine transparente Folie, erhält man ein Display, das nicht nur aus großer Entfernung abgelesen werden kann, sondern dank seiner Transparenz auch den Blick auf das dahinter liegende ermöglicht.
Die Abbildung zeigt eine Installation an der Front eines Cafés.
Eigenschaften des TLM
- Leuchtstark bis zu 3.500 cd/m²
- Hohe Transparenz bis zu 85%
- Transparente Trägerfolie mit Klebeschicht zur direkten Montage auf Glas
- Leicht und flexibel
- Leicht aneinander reihbar
- Größe durch Abschneiden der Folie anpassbar
Weitere Eindrücke und Technische Daten
Die Ansteuerung des transparenten LED-Moduls erfolgt über die HUB-75 Standardschnittstelle.
Anwendungen für transparente Displays
Transparente Display haben sich in Europa im Gegensatz zu Asien noch nicht auf breiter Linie durch-gesetzt. Ideen für Anwendungen gibt es bereits:
- Funktions-Scheiben: Trennscheiben zur Wahrung des hygienischen Abstands (Behörde, Hotel, Auskunftsschalter, Taxi), Trennscheiben von Besprechungsräumen mit steuerbarer Trans¬parenz (für Vertraulichkeit), Abschattung (z.B. Dachfenster)
- Augmented Reality, z.B. an der Maschine zur Visualisierung von Problemen, oder im Nutzfahrzeug
- Frontseiten von Verkaufsautomaten und Tiefkühlschränken für Durchsicht auf das Produkt und gleichzeitige Darstellung von Informationen dazu
- Vitrinen mit Erläuterung der Exponate, z.B. Luxusgüter oder Museen
- Infotainment bei Produktpräsentationen, z.B. Fahrzeug-Showroom
- Verkehr: Informationen an Haltestellen von Bus und Bahn: Fahrplan und Lageplan; Fahrpläne und Werbung in Fahrzeugen des öffentlichen Personenverkehrs
- Gebäudetechnik: Aufzüge mit Glasfronten, Flanken von Rolltreppen, Fensterfronten, transparente Türen
- Digital Signage: Schaufenster von Schnell-Restaurants, Einkaufszentren
- Sicherheit: Lenkung von Personenströmen, wo eine Durchsicht gewährleistet sein muss
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