Displaytechnik Flexible Displays: voll im Bild

Bild 1: In der Legacy Gallery der University of Pittsburgh befinden sich gekrümmte, interaktive Rückprojektions-Infodisplays, die von ThoughtForm entwickelt wurden
Bild 1: In der Legacy Gallery der University of Pittsburgh befinden sich gekrümmte, interaktive Rückprojektions-Infodisplays, die von ThoughtForm entwickelt wurden

Digitale Anzeigen finden sich überall, von Unterhaltungselektronik- und Industrieterminals bis hin zu Verkaufs-kiosken und Digital-Signage. Die sinkenden Kosten von TFT-LCDs und anderer Displays machen viele innovative Anwendungen möglich. Nun überwinden die Entwickler die Grenzen der flachen, rechteckigen 4:3- oder 16:9-Formfaktoren.

Neue Verfahren erlauben kunden-spezifische Displaygrößen, gekrümmte Oberflächen und sogar flexible Displays. Als nächster Schritt sollen -interaktive Funktionen hinzugefügt werden, was aber aufgrund der Einschränkungen bestehender Touchscreen-Techniken nicht so einfach ist.

Der Schlüssel zu flexiblen Displays liegt in organischen Substraten, also Polymeren. Spätestens seit die ersten Erfolge mit OLEDs (Organische Leuchtdioden) erzielt wurden, stehen biegsame, gar einrollbare Anzeigesysteme auf der Roadmap der Hersteller - bislang stehen sie allerdings auch nur dort. Ein Beispiel für ein aktuell realisierbares flexibles Display-Medium ist die Rückprojektionsfolie (RPF - Rear Projection Film).

Dabei handelt es sich um eine optisch beschichtete Polymerfolie, die zusammen mit einem digitalen Projektor das Bild repliziert, das auf die »Pixel« der Beschichtung projiziert wird. Dabei sind unterschiedliche digitale Projektoren erhältlich, die zusammen mit einem stationären oder vernetzten Rechner Inhalte auf einem einzelnen RPF-Display oder auf einer großen Anzahl von Displays darstellen. Die Displays können beispielsweise in Geschäften oder Einkaufszentren installiert werden und allgemeine oder individuell zugeschnittene Inhalte präsentieren.

Projektor oder Bildschirm?

Entwickler von Digital-Signage-Lösungen sehen RPF als interessante Alternative zu Standard-TFT-LCD- oder Plasma-Display-Panels (PDP) in Schaufenstern des Einzelhandels. Diese Bildschirme sind bei Immobilien-, Mode- und Finanzdienstleistungsunternehmen beliebt, da sie Werbung zu jeder Tages- und Nachtzeit an die Laufkundschaft vermitteln können.

Die Displays sind allerdings schwer und benötigen Platz sowie eine sichere Befestigung zur Aufnahme des Bildschirms in Augenhöhe. Außerdem sind besonders große Displays immer noch sehr teuer. Die leichtgewichtigen RPFs lassen sich direkt an der Innenseite der Schaufensterscheibe anbringen, und die Montage eines kleinen digitalen Projektors hinter dem Film ist relativ einfach und kostengünstig.

Der Projektor wird meist an der Decke montiert und nimmt somit keinen Platz auf der Ladenfläche ein. Aktuelle Weitwinkelprojektoren mit kurzer Brennweite garantieren, dass das Bild nicht gestört wird, wenn sich jemand hinter dem Bildschim im Laden befindet.

Dies verringert die Transportkosten und erübrigt das Bruchrisiko, wie es bei großen LCDs oder PDPs vorherrscht. Grafikdesigner können mit RPF einen großen, kundenspezifischen Formfaktor kosteneffizient realisieren und haben die Freiheit, sich jenseits eines eindimensionalen Displays zu bewegen. Ein Beispiel ist die Legacy-Gallery-Ausstellung (siehe Tabelle »Legacy Gallery«) der University of Pittsburgh, die aus zylindrischen Säulen besteht, von denen jede 2,43 m durchmisst und 3,05 m hoch ist.

Legacy Gallery
Die Legacy Gallery an der Pittsburgh University ist tatsächlich eine der ersten Anwendungen, die demonstriert, wie mit PCT interaktive Funktionen in große, gekrümmte Displays integriert werden können. Die einzelnen, gekrümmten Display-Panels jeder Säule bestehen aus einer Oberfläche aus gehärtetem Glas, das einen PCT-Sensor enthält, auf dem die RPF aufgebracht ist. Eine Reihe von Projektoren, die innerhalb jeder Säule montiert sind, liefern helle, klare und interaktive Bilder, sodass Besucher der Ausstellung sich durch Informationen navigieren können, die mehr als 1700 Bilder über die 220-jährige Geschichte der Pittsburgh University beinhalten.
Tabelle: Legacy Gallery

Die Säulen verfügen über mehrere digitale Displays, auf denen die Geschichte der Universität dargestellt ist (Bild 1). RPF ermöglichte den Entwicklern, fast den gesamten Umfang einer Säule zu bebildern und dabei das Design und die Architektur der historischen Halle, in der die Säulen fest installiert sind, nicht zu stören. Mithilfe eines geeigneten Projektors werden die Bilder an der richtigen Position angezeigt und die Krümmung des Bildschirms ausgeglichen.

Kommende Display-Technologie

Die kommende OLED-Technik bietet ebenfalls interessante Möglichkeiten für Displayhersteller und -nutzer. Monochrom- oder Vollfarbdisplays lassen sich aus gedruckten organischen Materialien auf einem Substrat herstellen. Wird ein elektrischer Strom durch die Pixel geführt, leuchtet das Substrat aufgrund der Elektrolumineszenz - anders als herkömmliche LCDs - ohne Hintergrundbeleuchtung.

OLEDs lassen sich in großen Stückzahlen und in immer größeren Formaten fertigen. Im Unterschied zu LCDs sind keine Filter zur Farbkorrektur erforderlich, was zusammen mit der nicht erforderlichen Hintergrundbeleuchtung zu einem leichteren und dünneren Display beiträgt. Die Technik und der Fertigungsprozess sind auch nicht auf feste Substratmaterialien beschränkt.

Entwickler sind daher begeistert über die Möglichkeit, flexible OLED-Displays herzustellen. Im Vergleich zu etablierten Displaytechnologien bieten OLEDs schnellere Reaktionszeiten, einen geringeren Stromverbrauch, größere Betrachtungswinkel und hellere, sattere Farben mit höherem Kontrastverhältnis. Produktentwickler nutzen bereits den Vorteil der äußerst niedrigen Bauhöhe von OLED-Displays in kleinen Consumer-Produkten wie Mobiltelefonen, Personal-Media-Playern und tragbaren Fernsehern.

Da die OLED-Technik immer ausgereifter wird und deren Kosten sinken, genießen Entwickler die Freiheit, Produkte mit Kleindisplays auszustatten, bei denen dies vorher eher schwer möglich war, beispielsweise Haushaltsgeräte oder Industrieanlagen. Anders als ein Klein-LCD benötigt ein OLED-Display keine Öffnung zur Montage in das Endprodukt und kann einfach auf eine ebene oder gekrümmte Oberfläche geklebt werden. Zu den Neuentwicklungen in diesem Bereich zählen faltbare, täglich aktualisierbare elektronische Zeitungen; tragbare Displays sowie Wände oder Teilbereiche, die als Computer-Bildschirm fungieren.

Der nächste Schritt: interaktiv

Der nächste logische Schritt für diese Displaytechniken ist das Hinzufügen interaktiver Funktionen, damit das System hinter dem Display das Verhalten des Nutzers auf die angezeigten Informationen erkennt und darauf reagiert. Ist der Bildschirm hinter einem Schaufenster platziert, können Ladenbesitzer ihre Umsätze erhöhen, indem Passanten das Produktangebot durchsuchen, sich darüber informieren und sogar außerhalb der Öffnungszeiten einkaufen können.

Die Erweiterung eines Displays um Touchscreen-Funktion ist eine gängige Methode, aus einem Einwege-Bild eine Zweiwege-Erfahrung zu machen. Viele Einrichtungen verwenden bereits eine Berührungssteuerung, um sich schneller und einfacher bedienen zu lassen und somit die Interaktion mit dem Kunden zu erhöhen. Dazu zählen Selbstbedienungskioske, Ticketautomaten und Industrierechner genauso wie Consumer-Produkte und Smartphones.

Es gibt mehrere bekannte Touchscreen-Architekturen: Resistive Mehrdraht-Overlays bestehen aus zwei leitfähigen Schichten, die durch einen Luftspalt getrennt sind. Die physikalische Berührung durch einen Nutzer bringt beide Membranen in Kontakt. Dabei entsteht ein Schaltkreis und der Touchscreen-Controller kann die Position berechnen. Herkömmliche oberflächenkapazitive Sensorik verwendet eine sehr dünne leitfähige ITO-Schicht auf der gesamten Vorderseite des Bildschirms.

Die Beschichtung ist bestromt und verwendet die Stromänderung, die an Messwandler in den Ecken des Bildschirms weitergeleitet wird, um den Berührungspunkt zu triangulieren. Zu den anderen weit verbreiteten Touchscreen-Techniken zählen Infrarot- und Oberflächenwellen-Displays (IR beziehungsweise SAW - Surface Acoustic Wave). Hier kommen Sender und Empfänger zum Einsatz, die um den Rand des Bildschirms platziert sind und einen IR-Lichtstrahl beziehungsweise Akustikwellen über die Oberfläche verteilen.

Die Analyse der verursachten Feldstörungen liefert dann den Berührungspunkt. Jede Touchscreen-Technologie hat in Bezug auf eine bestimmte Anwendung ihre eigenen Stärken und Schwächen. Resistive Touchscreens werden in großen Stückzahlen zu relativ niedrigen Kosten hergestellt und kommen in zahlreichen tragbaren Elektronikgeräten wie PDAs zum Einsatz, die meist unter normalen Umgebungsbedingungen betrieben werden.

Das Overlay hat jedoch nur eine begrenzte Lebensdauer und kann bei Abnutzung oder zerkratzter Oberfläche unzuverlässig reagieren oder unbrauchbar werden. Um den optimalen Touchscreen zu finden, müssen Entwickler stets die Betriebsumgebung und Anwendung mit berücksichtigen, etwa Wetterbedingungen, Feuchtigkeit, Schmutz, Staub, die erforderliche Lebensdauer und das Potenzial versehentlicher oder mutwilliger Beschädigung.