Projektio-, 3D- ja paperinkaltaiset näyttötekniikat T-75.5100 Kuvaus- ja näyttötekniikka Syksy 2012 Mikko Nuutinen, 3.10.2012

Samankaltaiset tiedostot
ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

Kuva 1. Valon polarisoituminen. P = polarisaattori, A = analysaattori (kierrettävä).

Ratkaisu: Maksimivalovoiman lauseke koostuu heijastimen maksimivalovoimasta ja valonlähteestä suoraan (ilman heijastumista) tulevasta valovoimasta:

Näyttöjen kuvanmuodostus ja -prosessointi T Kuvaus- ja näyttötekniikka Syksy 2012 Mikko Nuutinen,

S OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

3D-kuvauksen tekniikat ja sovelluskohteet. Mikael Hornborg

1. STEREOKUVAPARIN OTTAMINEN ANAGLYFIKUVIA VARTEN. Hyvien stereokuvien ottaminen edellyttää kahden perusasian ymmärtämistä.

Valon havaitseminen. Näkövirheet ja silmän sairaudet. Silmä Näkö ja optiikka. Taittuminen. Valo. Heijastuminen

SÄHKÖKIRJA SISÄLTÖ SÄHKÖPAPERI

TYYn uusi videotykki - esimerkkejä

Valo, valonsäde, väri

Toimita viestisi perille.

TIETOKONE JA TIETOVERKOT TYÖVÄLINEENÄ

Maa Fotogrammetrian perusteet

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka. Kari Sormunen Kevät 2014

d sinα Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila

Kolmiulotteiset näyttötekniikat

Polarisaatio. Timo Lehtola. 26. tammikuuta 2009

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Autostereoskooppinen näyttö

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

Toimita viestisi perille.

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet. Kari Sormunen Syksy 2014

RATKAISUT: 16. Peilit ja linssit

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA

StyliD PremiumWhite ihanteellinen yhdistelmä erittäin laadukasta valoa ja energiansäästöä muoti- ja huonekalumyymälöihin

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

6 GEOMETRISTA OPTIIKKAA

Värijärjestelmät. Väritulostuksen esittely. Tulostaminen. Värien käyttäminen. Paperinkäsittely. Huolto. Vianmääritys. Ylläpito.

4 Optiikka. 4.1 Valon luonne

Kun olet valmis tekemään tilauksen, rekisteröidy sovellukseen seuraavasti:

Asiantuntijan vinkit television valintaan

Valon luonne ja eteneminen. Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, ei tarvitse väliainetta edetäkseen

10.2. Säteenjäljitys ja radiositeettialgoritmi. Säteenjäljitys

Ihminen havaitsijana: Luento 10. Jukka Häkkinen ME-C2600

Tietokonegrafiikan perusteet

HEIKKINEN YHTIÖT YRITYSILME

10. Globaali valaistus

5.3 FERMAT'N PERIAATE

Ihminen havaitsijana: Luento 9. Jukka Häkkinen ME-C2000

The acquisition of science competencies using ICT real time experiments COMBLAB. Kasvihuoneongelma. Valon ja aineen vuorovaikutus. Liian tavallinen!

Tietokonegrafiikan perusteet

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

AUTOMAATTINEN LASER-VAAIITUSLAITE. Malli: ALL-100

Opaskirja Videoprojisointitekniikkaan Videoprojektorit ja videolaitteet

Teoreettisia perusteita I

sylinteri- ja rasiamalliset magneettikytkimet

4 Optiikka. 4.1 Valon luonne

3. Optiikka. 1. Geometrinen optiikka. 2. Aalto-optiikka. 3. Stokesin parametrit. 4. Perussuureita. 5. Kuvausvirheet. 6. Optiikan suunnittelu

&()'#*#+)##'% +'##$,),#%'

SM500T tunnelman luominen joustavasti

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

Kuten aaltoliikkeen heijastuminen, niin myös taittuminen voidaan selittää Huygensin periaatteen avulla.

1 LOGO JA SEN KÄYTTÖ 1.1 LOGO JA TURVA-ALUE VÄRILLINEN LOGO LOGO VÄRILLISELLÄ POHJALLA MUSTA LOGO 7 1.

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

Digitaalikameran optiikka ja värinmuodostus

Mittajärjestelmät ja mittasuositukset.

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

ProAir erinomainen valon laatu ja energiatehokkuus

Kehät ja väripilvet. Ilmiöistä ja synnystä

Teknillinen Korkeakoulu Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen laboratorio Maa Fotogrammetrian, kuvatulkinnan ja kaukokartoituksen seminaari

Mainoksissa esiintyneet TV-merkit myyjittäin

Geometrinen optiikka. Tasopeili. P = esinepiste P = kuvapiste

NEX-3/NEX-5/NEX-5C A-DRJ (1) 2010 Sony Corporation

Kenguru 2017 Student lukio

testo 460 Käyttöohje

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

KVPS Tukena Oy Graafinen ohjeisto 04/2018

Kliinikko- ja radiologityöasemien laadunvalvonta

Mikrofonien toimintaperiaatteet. Tampereen musiikkiakatemia Studioäänittäminen Klas Granqvist

1/6 TEKNIIKKA JA LIIKENNE FYSIIKAN LABORATORIO V

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

Tyylikäs, toimistoon sopiva valaistus tarjoaa uusia mahdollisuuksia

Luento 4 Kolmiulotteiset kuvat. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Käyttöohje Hoito- ja turvallisuusohjeet

Hans Pihlajamäki Fysiikan kotitutkimus

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

MATEMATIIKKA JA TAIDE I

Kuvaus- ja näyttöperiaatteet. Mikko Nuutinen

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

Linssin tekniset tiedot ja liitännät

LED -VALOT JA KORVAUSPOLTTIMOT

HP Sure View. Tekninen asiantuntijaraportti. Yrityksen ruutujen suojaus napin painalluksella. Toukokuu 2018

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

geodyna 6800 optima tasapainottamisen uusi standardi

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Interferenssi. Luku 35. PowerPoint Lectures for University Physics, Twelfth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman. Lectures by James Pazun

Näyttöjen suorituskykymittaus

Luku 6: Grafiikka. 2D-grafiikka 3D-liukuhihna Epäsuora valaistus Laskostuminen Mobiililaitteet Sisätilat Ulkotilat

PowerBalance RC360 ympäristöystävällinen valaisin, jolla on lyhyt takaisinmaksuaika

25 INTERFEROMETRI 25.1 Johdanto

HÄIKÄISTYTKÖ VÄRIVALO- TEHOSTA?

3 Ääni ja kuulo. Ihmiskorva aistii paineen vaihteluita, joten yleensä äänestä puhuttaessa määritellään ääniaalto paineen vaihteluiden kautta.

GRAAFINEN OHJEISTO OLLILA TRANS OY

Mikroskooppisten kohteiden

ModerniOptiikka. InFotonics Center Joensuu

ew Profile Powercore Erittäin matalaprofiilinen valkoisen valon LEDvalaisin alapuoliseen valaistukseen ew Profile Powercore Hyödyt

Transkriptio:

Projektio-, 3D- ja paperinkaltaiset näyttötekniikat T-75.5100 Kuvaus- ja näyttötekniikka Syksy 2012 Mikko Nuutinen, 3.10.2012 Luennon sisältö: Projektioteknologiat: CRT, LCD, LCOS, DLP 3D-näyttötekniikat: suuntakanavointi, volymetrinen tekniikka Paperinkaltaisia näyttöteknologioita

Pikselimäärä Projektorinäytöt: Ruutukoko hahmotelma OLED LCD Projection (LCD, DLP,LCOS) WUXGA (1920x1200) 2 000 000 1080p/1080i (1920x1080) 1 000 000 CRT Plasma 720p (1280x720) 50 Ruutukoko (tuumaa) 100

Projektorinäytöt: Komponentit Komponentit: Valonlähde Optiikka (2x) Ohjauspiiri Näyttöelementti (Image Engine) (Kangas) Projektionäyttöjen konfiguraatiot: etuprojektio: katsoja ja projektori samalla puolella kangasta, kangas heijastava takaprojektio: katsoja ja projektori eri puolilla kangasta, kangas transmissiivinen

Projektorinäytöt: Valonlähde UHP-lampun (Ultra High Pressure) periaate: paineen alaisessa tilassa sähkövirta elektrodien välillä aikaansaa kaasussa (kuten elohopea, xenon) valopurkauksia Vaatimuksena yhdensuuntainen sädekimppu valonsäteiden tulisi kulkea saman polttopisteen kautta ideaali valonlähde on äärettömän pieni piste, joka tarkentuu ellipsoidin muotoisesta heijastimesta tarkasti tiettyyn polttopisteeseen

Projektorinäytöt: Optiikka Funktiot: valon siirto lampusta näyttöelementille ja valon siirto näyttöelementiltä projektiopinnalle Valo tulee kohdistaa tasaisesti näyttöelementille eräs tapa parantaa tasaisuutta on ohjata valo suorakulmaiseen putkeen, jonka sisäpinta on heijastavaa peilimateriaalia valonsäteet heijastelevat putken sisällä muodostaen lopulta tasaisen, nelikulmion muotoisen sädekimpun

Projektorinäytöt: Näyttöelementti Näyttöelementit ns. mikronäyttöjä mikronäytöksi luokitellaan näyttö, jonka koko < 1 Mikronäyttöjen käyttöalueet: projektionäytöt: kuva suurennetaan optiikalla kankaalle virtuaalinäytöt: kuvaa katsotaan optiikan läpi (digitaalikameroiden elektroniset etsimet, kypärä-/päällepuettavat näytöt) Mikronäyttö voi olla emissiivinen, transmissiivinen tai heijastava Kuvantuottotekniikka projektoreissa: CRT-projektiot: kuva tuotetaan elektronitykin ja fosforien avulla (ei enää käytössä) valoventtiiliprojektorit: kuva tuotetaan moduloimalla valonlähteen valoa» transmissiivinen: LCD» heijastava: LCoS, DLP (Optics)

Projektorinäytöt: CRT Tekniikka suurentaa emittoivan CRT-näytön kuvan kankaalle Värientuotto kolmella elektronitykillä Kankaalle projisointi suoraan optiikalla emittoivista pinnoista tai puoliläpäisevien peilien kautta http://media.wiley.com/product_data/excerpt/59/04708710/0470871059.pdf

Projektorinäytöt: LCD (transmissiivinen tekniikka) Valo suodatetaan nestekidekerroksen läpi Aktiivimatriisitekniikka, jossa transistorit yleensä valmistettu monikiteisestä piistä p-si mahdollistaa pienemmät transistorit kuin a-si ja paneelikoko saadaan riittävän pieneksi Värientuotto kolmen paneelin (RGB) sekä puoliläpäisevien peilien (dichroic mirror) ja prisman avulla Polarisaattorit suodattaa valoa

Projektorinäytöt: LCoS (Liquid Crystal on Silicon) Toiminta perustuu heijastavaan nestekidepaneeliin Valo läpäisee polarisaattorin sekä nestekidekerroksen ja heijastuu näyttöelementin pohjan peilipinnasta toiselle polarisaattorille (analysaattorille) Nestekidekerroksen toimintaa ohjataan CMOS-kennolla (>90% täyttöaste) Nestekidekerros määrittää valon polarisaatiosuunnan (eli läpäiseekö valo toisen polarisaattorin)

Projektorinäytöt: LCoS-mikronäytön sovelluksia Eräs LCoS-tekniikan sovellusalue on (projektorien ohella) kameroiden elektroninen etsin

Projektorinäytöt: LCoS yhden näyttöelementin konfiguraatio I LCoS - suodinpyörätekniikka Yhden näyttöelementin teknologia tuottaa värit suodinpyörällä, joka suodattaa temporaalisesti eri aallonpituusalueet Värit yleensä R, G ja B, mutta myös eri konfiguraatioita Absorptio ainakin 2/3 valosta valoteho laskee Lisäksi polarisaattorit suodattaa valoa

Projektorinäytöt: LCoS yhden näyttöelementin konfiguraatio II Vieritysväritekniikka: Näyttöelementti Värit esitetään kolmasosan näyttöelementin pinta-alasta peittävinä väriraitoina Väriraitoja vieritetään näyttöelementin yli Kun väriraita siirtyy kuvan alareunaan, se jatkaa kulkuaan alkaen kuvan yläreunasta Vieritysväritekniikassa optiikan rooli erittäin tärkeä Valon skannaus neliömäisillä prismoilla, joiden kiertoliike vastaa kunkin väriraidan siirtymistä näyttöelementillä

Projektorinäytöt: LCoS yhden näyttöelementin konfiguraatio II Neliömäisten prismojen kiertoliike aikaansaa väriraidat näyttöelementille Valon taipuminen prismassa ei absorboi valoa, vain polarisaattorit suodattaa valoa, vaikka kyseessä yhden näyttöelementin laite

Projektorinäytöt: LCoS kolmen näyttöelementin konfiguraatio Värit tuotetaan kolmen näyttöelementin sekä värisuotimien ja säteenjakajien avulla Polarisaattorit suodattaa valoa

Projektorinäytöt: DLP-teknologia (Digital Light Processor) Valo ohjataan (pikselikohtaisesti) alumiinipeilien avulla joko optiikkaan ja kankaalle tai valoa absorboivalle pinnalle Texas Instrumentsin kehittämä teknologia

Projektorinäytöt: DLP-teknologia Yksi DMD (Digital Micromirror Device) siru Värillisyys toteutetaan aikajakoisesti suodinpyörällä Demo http://www.dlp.com/includes/demo_flash.aspx

Projektorinäytöt: DLP-teknologia Yleensä peilien kääntökulma ~ 10 Tilassa +θ valo heijastuu peilin kautta optiikkaan ja kankaalle Tilassa -θ valo heijastuu peilin kautta absorboivalle pinnalle

Projektorinäytöt: DLP (Digital Light Processing) DLP-projektoreissa yleensä vain yksi näyttöelementti Värit suodinpyörän avulla (R,G,B, (W)) Joissakin malleissa myös kolme näyttöelementtiä tummuustasot synnytetään aikapohjaisesti, jonka mahdollistaa peilien nopea siirto tilojen +θ ja θ välillä (~15 s) esimerkki: paneeli toimii 60 Hz taajuudella ja toistaa 256 tasoa/värikanava yhden värikentän kesto on 5.56 ms (1/60*1/3) yhden tilan kesto on 22 s

3-D näyttöteknologioiden luokittelu Tyyppi Näkymien lukumäärä stereoskooppiset väri-, polarisaatio-, aika- ja paikkakanavointi autostereoskooppiset suuntakanavointi >=2 2 volymetrinen näyttö, elektroholografia rajoittamaton Stereoskooppiset näytöt tuottavat 3D-vaikutelman käyttäjäkohtaisen apuvälineen avulla; esim. puna-viher-, polarisoivat tai LCD-sulkijalasit Autostereoskooppiset näytöt tuottavat 3D-vaikutelman ilman käyttäjäkohtaisia apuvälineitä

3D-näyttöteknologiat: Stereoskooppiset tekniikat Värikanavointi perinteinen menetelmä oikealle ja vasemmalle silmälle eri kuva värisuotimien avulla edullinen menetelmä, mutta täysvärikuvien esitys ei mahdollista Polarisaatiokanavointi näyttöpinnalla esitetään polarisaatiosuunniltaan eroavat kuvat Aikakanavointi yleinen menetelmä 3D-elokuvateattereissa ja -televisioissa vasemman ja oikean silmän kuva näytetään temporaalisesti eri tahdissa käyttäjän silmikkosuodatin (aktiivisuljinlasit) on synkronoitu näytön kanssa silmikkosuodattimen toiminta voi perustua esimerkiksi nestekidesuotimiin Paikkakanavointi vanha menetelmä 3D-kuvan tuottamiseen vasemman ja oikean silmän kuva esitetään erillisillä tasoilla

3D-näyttöteknologiat: Autostereoskooppiset tekniikat Eräs tapa on luokitella autostereoskooppiset näytöt seuraaviin ryhmiin: suuntakanavointinäytöt volymetriset näytöt elektroholografiset näytöt Suuntakanavointinäytöt ovat tasomaisia näyttökomponentteja, joiden optisena ominaisuutena on pinnasta lähtevän valon riippuvuus katselukulmasta eli kuva jaetaan oikealle ja vasemmalle silmälle. Volymetriset näytöt ovat tilavuudellisia eli näyttöelementtinä toimii aina jonkinlainen tila, minkä sisään kuva projisoidaan tai esitetään Elektroholografiset näytöt perustuvat hologrammiteknologiaan, joka perustuu valon aaltorintaman suunnan ja intensiteetin tallentamiseen ja uudelleenesittämiseen

Autostereoskooppiset tekniikat: suuntakanavointinäytöt Suunnan estäminen vasemman silmän kuva oikean silmän kuva oikea silmä vasen silmä Suunnan estäminen Näyttöelementissä vertikaalinen aukkorakenne, joka suuntaa vasemmalle ja oikealle silmälle eri kuvat vertikaalinen aukkorakenne (parallax barrier) Sharp LCD-tekniikalla toteutettu näyttö, joka mahdollistaa sekä 2D- että 3D-kuvan esittämisen Kun näyttö tuottaa 3D-kuvan, nestekidetekniikkaan perustuva aukkorakenne asetetaan estotilaan http://www.inition.co.uk/inition/pdf/stereovis_sharp_ll1513d.pdf

Autostereoskooppiset tekniikat: suuntakanavointinäytöt Linssimatriisi Linssimatriisi (lenticular screen) Näyttöelementin edessä puolisylinterilinsseistä koostuva taso Kun linssin ja tason etäisyys on sopiva, muodostuu kaksi kuvarintamaa A.C.T Kern Valmistaa linssimatriisitekniikkaan perustuvia 3D-näyttöjä Liittää NEC:in ja Samsungin näyttöpaneelien eteen linssimatriisikerroksen Erikoisuus on näyttöpaneelien 90 rotaatio RGB-osapikselit aiheuttavat normaalitilassa värihäiriöitä

Autostereoskooppiset tekniikat: suuntakanavointinäytöt Integraalikuvamenetelmä Integraalikuvamenetelmä Näyttöelementti esittää useaa, eri suunnista tuotettua 2D-kuvaa Eri suunnista tuotettu informaatio ohjataan usealla mikrolinssillä eri suuntiin Toshiba Toshiba julkaissut vaakasuuntaisen 3D-näytön, joka käyttää mikrolinssejä 3Dvaikutelman synnyttämiseen http://www.toshiba.co.jp/about/press/2005_04/pr1501.htm

Autostereoskooppiset tekniikat: suuntakanavointinäytöt Moniprojektorimenetelmä Moniprojektorimenetelmä tarvitaan yksi projektori/näkymä kallis ratkaisu lisäksi projektorit tulee kohdistaa tarkasti toisiinsa nähden valmistettu kokeellinen järjestelmä, joka sisältää > 100 näkymää (/projektoria) IEEE Computer Society 8/2005

Autostereoskooppiset tekniikat: suuntakanavointinäytöt Aikapohjainen menetelmä Aikapohjainen menetelmä Tarvitaan yksi korkean päivitystaajuuden näyttölaite Vaaditaan lisäksi optinen komponentti, joka ohjaa kuvat oikeille vyöhykkeille teoreettinen implementaatio: näyttöpaneelia valaistaan ajallisesti tietyllä taustavalon sarakkeella tuotettu kuva ohjautuu optiikan kautta tietylle kuvavyöhykkeelle nopealla näyttöpaneelin päivityksellä, joka on synkronoitu taustavaloon, voidaan tuottaa usean kuvavyöhykkeen autostereoskooppinen näyttö IEEE Computer Society 8/2005

Autostereoskooppiset tekniikat: Suuntakanavointinäytöt Head tracking Suuntakanavanäyttöihin liittyviä käytännön ongelmia: 50 % todennäköisyys, että kuvarintamat kohdistuvat väärin kohti käyttäjää, vaikka käyttäjä olisi oikealle etäisyydellä kuvatasosta mikäli kuvarintamat kohdistuvat oikein, tulee käyttäjän pysyä paikoillaan liike eteen- tai taaksepäin pienentää todennäköisyyttä havaita 3D-kuva Päämäärä olisi esittää kuvainformaatio niin, että käyttäjä saisi sijaintiriippumattomasti 3Dvaikutelman tarvitaan tieto käyttäjän pään sijainnista (head tracking) Kun tiedetään käyttäjän pään sijainti, voidaan vasemman- ja oikeanpuoleiset kuvat esittää oikeilla vyöhykkeillä IEEE Computer Society 8/2005

Autostereoskooppiset tekniikat: Suuntakanavointinäytöt Head tracking Head Tracking A.C.T Kern Head Tracking järjestelmä mahdollistaa käyttäjän pään vapaan liikkeen x-, y- ja z- suunnissa käyttäjän silmien sijainnin perusteella säädetään reaaliaikaisesti näytön linssimatriisia

Autostereoskooppiset tekniikat: Volymetriset näytöt Volymetriset näytöt ovat tilavuudellisia eli kuva tuotetaan tai projisoidaan jonkin tilan sisään Tilaelementti vokseli (voxel = volume element) eli pikseli Volymetriset näytöt voidaan toteuttaa esimerkiksi pyyhkäisy- tai staattisen tilan menetelmillä Volymetristen näyttöjen ominaisuuksia: Motion parallax: liikkeen (katsoja tai kohde) aiheuttama kuvainformaation muutos Useissa volymetrisessä näytöissä käyttäjillä mahdollisuus kiertää näyttöpintaa Volymetriset näytöt luovat kohteen, joka oikeasti sijaitsee 3D-tilassa käyttäjälle ei synny visuaalista rasitusta, joka johtuu konvergenssi- ja akkomodaatioetäisyyksien erosta IEEE Computer Society 8/2005

Autostereoskooppiset tekniikat: Volymetriset näytöt Perspecta spatial 3D system pyyhkäisytilamenetelmä 3Dkuva tuotetaan projisoimalla 2Dinformaatiota pyörivälle, diffuusille näyttöpinnalle, jolloin syntyy 10 pallomainen kuva projisointi DMD-tekniikkaan perustuvilla näyttöelementeillä (3x768x768 pikseliä, 3 bitin väriesitys 8 eri väriä) 2D-informaatio päivitetään 198 kertaa per näyttöpinnan kierros 198 x 768 x 768 = 100 milj. vokselia IEEE Computer Society 8/2005

Autostereoskooppiset tekniikat: Volymetriset näytöt Depthcube ei mekaanisesti liikkuvia osia 3D-kuva esitetään monitasoisen, LCDtekniikkaan perustuvan näyttöpinnan avulla (1024 x 768) jokainen taso voi olla joko läpinäkyvässä tai valoa sirottavassa tilassa projisointi toteutetaan DMD-tekniikkaan perustuvalla ja näyttöpinnan kanssa synkronoidulla projektorijärjestelmällä muuttuva 2D-informaatio projisoidaan yhden kierroksen aikana 20 kertaa 20 x 1024 x 768 = noin 16 milj. vokselia 15 bitin väriesitys 32k eri väriä IEEE Computer Society 8/2005

Autostereoskooppiset tekniikat: Elektroholografiset näytöt Hologrammit ovat kolmiulotteisia kuvia, jotka esitetään kaksiulotteisella tasolla Perusperiaate on tuottaa näytölle kuva, joka sisältää koherentin valon intensiteetti- sekä suuntainformaation MIT Media laboratory Moduloitu, punainen lasersäde ohjataan vaaka ja pystysuuntaisilla poikkeutuspeileillä vertikaalisesti diffuusille pinnalle

Paperinkaltaiset näytöt Vaatimuksia: Näyttömateriaali ei saa vahingoittua taivutuksessa pitkälläkään aikavälillä (?) Kaareutuvuus ei saa vaikuttaa näytön optisiin ominaisuuksiin (?) Paino- ja tehonkulutusrajoitus Bistabiilisuus Kaksi stabiilia tilaa ilman sähköistä signaalia (monostabiilissa tiloja vain yksi) Harmaasävyjen toisto edellyttää multistabiliutta Korkea luettavuus (vrt. paperi) Korkea tarkkuus Reflektiivisyys Laaja katselukulma Korkea kontrasti Eri valaistukset (hämärähkö sisävalaistus -> kirkas ulkovalaistus)

Ideaalinen bi- ja multistabiili elektro-optinen käyttäytyminen bistabiili Jännite Eli tila (optinen vaste) säilyy vaikka jännite poistetaan Optinen vaste Jännite multistabiili Optinen vaste

Partikkelipohjaiset näytöt Kehitystä jo 1970-luvulla; esim. Xeroxin patentit Ei kehitystä 1980-luvulla Kiihtyvää aktiviteettia 1990-luvulla Kaupalliset sovellukset 2005 -> Pyörivän pallon menetelmä: Gyricon Elektroforeesi: partikkeli-väriaine (SiPix) in-plane elektroforeesi (Canon) kaksoispartikkeli (E Ink)

Partikkelipohjaiset näytöt: Pyörivän pallon menetelmä - Gyricon Muodostuu mustavalkoisista palloista elastomeerikerroksessa (joustava) Pallot liikkuvat onkaloissa ja pyörivät ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta Bistabiilisuus syntyy pallojen tarttuessa onkalon seinään Mekaanisesti järeä Korkeat resoluutiot vaativat pieniä palloja Suuri ohjausjännite (100 V) Elektrodit + Pallo + Onkalo Pohjalevy

Partikkelipohjaiset näytöt: Elektroforeettisen näytön periaate Havainnoitsija Läpinäkyvä elektrodi Valkoinen Musta Ohjauselektrodit Musta väriaine Valkoinen pigmenttihiukkanen

Partikkelipohjaiset näytöt: Elektroforeettiset näytöt Partikkeli-väriaine mikrokapseli: valo heijastuu joko pigmenttihiukkasista tai väriaineesta Kuori Valkoinen Havainnoitsija Musta Pigmenttihiukkanen 5 m Väriaine Mikrokapseli Pigmenttihiukkanen

Partikkelipohjaiset näytöt: Elektroforeettiset näytöt SiPix: Microcup mikrokapselien sijasta käytetään mikrokuppeja SID 2003

Partikkelipohjaiset näytöt: Elektroforeettiset näytöt In-plane elektroforeesi (Canon) pigmenttipartikkelit joko levitetään tasaisesti pikselissä tai ohjataan kasaksi SID 2000

Partikkelipohjaiset näytöt: E Ink ( elektroninen muste ) Mikrokapseleissa valkoisia ja mustia pigmenttipartikkeleita Valkoiset ja mustat partikkelit erimerkkisesti varattuja

Elektrokastuvuus (electrowetting) a) ilman jännitettä väriaine muodostaa kalvon b) jännitteen vaikutuksesta väriaine supistuu SID 2004

Elektrokastuvuus (electrowetting)

Elektrokemialliset näytöt Sähkövirta aiheuttaa väriaineen hapettumis- tai pelkistymisreaktio, joka aikaansaa värimuutoksen Värimuutos voi tapahtua kahden eri värin välillä tai värillisen ja läpinäkyvän tilan välillä Elektrodepositio (Sony) sähkövirran avulla elektrodien pinnoitus värittömät hopeaionit valkoisen heijastajan takana pelkistyvät, jonka seurauksena elektrodit pinnoittuvat ja saavat tumman värin SID 2002

Nestekidefaasi Nestekidekerroksen rakenne voi olla: nemaattinen smektinen kolesteerinen Nemaattisella faasilla on suunnan mutta ei paikan suhteen järjestyneisyyttä Smektisessä nestekiteessä on järjestäytyneisyyttä siten, että kiteet pyrkivät järjestäytymään kerroksellisesti tai tasomaisesti. Liike tapahtuu tasojen sisällä. Tasot voivat liikkua toisiinsa nähden. Kolesteerinen nestekidefaasi muodostuu nestekidefaasista, jossa kiteet järjestäytyvät kulmassa toisiinsa nähden. Tästä syntyy pinomainen rakenne nemaattisia 2-D kerroksia

Bistabiilit nestekidevaihtoehdot monostabiili bi/multistabiili (1) heikko ankkurointi (2) pinnan mikrokuviointi (3) polymeeridouppaus bistabiili nemaattinen twisted nematic kolesteerinen smektinen kolesteerinen LC ferroelektrinen LC

Bistabiili LCD-teknologia: Ch-LCD (Cholesteric-LCD) heijastava homeotrooppinen läpinäkyvä Kaksi stabiilia tilaa: a) heijastava (tasomainen) ja b) läpinäkyvä tila Heijastavassa tilassa kiteiden kiertymisakselit yhdensuuntaisia näytön ylä- ja alapinnan kanssa ja tietyt aallonpituudet valosta heijastuvat Läpinäkyvässä tilassa kiteiden kiertymisakselit satunnaisesti suuntautuneita ja valo kulkee läpi Kolmannessa ei-stabiilissa c) homeotrooppisessa tilassa kiteet vertikaalisesti asettuneita Ohjauspulssin muodolla ja amplitudilla ohjataan siirtymisiä tilojen välillä SID 2003

Ch-LCD (Cholesteric-LCD): Toimintaperiaate Elektrodeihin 10-20V Läpinäkyvä Heijastava Jännite poistetaan hitaasti Jännite poistetaan nopeasti Elektrodeihin 30-40V Homeotrooppinen

Ch-LCD (Cholesteric-LCD) : Pikselin rakenne Täysvärinäyttö mahdollinen päällekkäin olevat RGB-solut Sinistä valoa heijastava kerros Vihreää valoa heijastava kerros Punaista valoa heijastava kerros B G R Musta absorboija

Elektronisen paperin käyttöönotto Sähkökirja? Sigma book (2004) - Ch-LCD Sony Reader (2006) - E-ink Amazon Kindle I (2007), Kindle II (2009), Kindle III (2010), Kindle IV (2011), Kindle V (2012). - E-ink näyttö 6 9.7 - Harmaatasoja 4 (Kindle I) tai 16 (Kindle II ja III) Kindle Fire, ipad (LCD IPS)?? Motorola Fone F3 (2007) - E-ink