Ein Überblick über die LCD-Technologie

Steht für "Liquid Crystal Display". In Fernsehern und Computermonitoren ist LCD eine Flachbildschirmtechnologie, die weit verbreitet ist. Darüber hinaus wird es auf den Bildschirmen mobiler Geräte wie Laptops, Tablets und Smartphones verwendet.

LCDs sehen nicht nur anders aus als klobige CRT-Monitore (Cathode Ray Tube), sondern funktionieren auch ganz anders. Ein LCD verfügt über eine Hintergrundbeleuchtung, die als Lichtquelle für jedes Pixel dient, das in einem rechteckigen Raster angeordnet ist, anstatt Elektronen auf eine Glasscheibe zu schießen. Rote, grüne und blaue (RGB) Subpixel sind in jedem Pixel vorhanden und können ein- oder ausgeschaltet werden. Es wird schwarz angezeigt, wenn alle Subpixel eines Pixels ausgeschaltet sind. Es erscheint weiß, wenn alle Subpixel vollständig beleuchtet sind. Durch die Variation der einzelnen Stufen von rotem, grünem und blauem Licht können Millionen verschiedener Farbkombinationen erzeugt werden. Klicken Sie hier für das TFT-LCD-Display.

Wie werden LCD-Bildschirme hergestellt?

Ein LCD-Bildschirm besteht aus zwei Elektroden auf Glassubstraten, zwei Polarisatoren auf jeder Seite und einer dünnen Schicht aus Flüssigkristallmaterial, die zwischen ihnen eingebettet ist. Ein optischer Filter, der als Polarisator bezeichnet wird, lässt nur bestimmte Polarisationen des Lichts durch, während er alle anderen Polarisationen blockiert. Da die Elektroden transparent sein müssen, ist ITO (Indium Zinnoxid) das am weitesten verbreitete Material.

Da LCD-Bildschirme selbst kein Licht erzeugen können, wird in der Regel eine Hintergrundbeleuchtung dahinter positioniert, um sie bei schlechten Lichtverhältnissen sichtbar zu machen. Die Lichtquellen der Hintergrundbeleuchtung können entweder CCFLs oder LEDs (Kaltkathoden-Leuchtstofflampen) sein. Die am weitesten verbreitete Hintergrundbeleuchtung ist LED. Natürlich kann eine LCD-Zelle aus einer Schicht eines Farbfilters hergestellt werden, wenn Sie eine Farbdarstellung bevorzugen. Die RGB-Farbe bildet den Farbfilter. Vor einem LCD kann auch ein Touchpanel angebracht werden.

Wie funktionieren LCDs?

Twisted Nematic, oder TN, ist der Name der ersten in Serie produzierten LCD-Panel-Technologie. Die Flüssigkristallmoleküle in der LCD-Zelle drehen sich um 90 Grad, wenn kein elektrisches Feld an sie angelegt wird, so funktionieren LCDs. Das Licht wird polarisiert und mit der Flüssigkristall-Molekülschicht verdreht, wenn es den ersten Polarisator passiert, unabhängig davon, ob es sich um Umgebungslicht oder Gegenlicht handelt. Er wird gestoppt, wenn er den zweiten Polarisator erreicht. Das Display ist für den Betrachter komplett dunkel.

Die Flüssigkristallmoleküle werden durch ein elektrisches Feld entdreht, wenn es angelegt wird. Wenn das polarisierte Licht die Schicht aus Flüssigkristallmolekülen erreicht, verdreht es sich nicht und durchläuft es unverändert. Der Betrachter wird bemerken, dass das Display hell ist, wenn es den zweiten Polarisator passiert. Die LCD-Technologie hat einen geringen Strombedarf, da sie elektrische Felder anstelle von elektrischem Strom (den Elektronen durchlassen) verwendet.

Die Grundlagen von LCD-Displays

Passivmatrix-LCDs, die oben beschriebenen grundlegendsten LCDs, werden typischerweise in Low-End- oder einfachen Anwendungen wie Taschenrechnern, Verbrauchszählern, frühen Digitaluhren, Weckern usw. verwendet. Obwohl Passivmatrix-LCDs viele Nachteile haben, wie z. B. einen kleinen Betrachtungswinkel, eine langsame Reaktionszeit und eine schlechte Helligkeit, sind sie hervorragende Stromverbraucher.

Wissenschaftler und Ingenieure haben die Aktivmatrix-LCD-Technologie entwickelt, um die Mängel zu beheben. Die TFT-LCD-Technologie (Thin Film Transistor) ist die beliebteste. Auf Basis von TFT-LCD werden noch mehr hochmoderne LCD-Technologien entwickelt. Das IPS-LCD (In-Plane Switching) ist der beliebteste Typ. Es zeichnet sich durch ein sehr weites Sichtfeld, eine hervorragende Bildqualität, eine schnelle Reaktion, einen hervorragenden Kontrast, weniger Einbrennfehler usw. aus.

IPS-LCDs sind häufig in Geräten wie LCD-Fernsehern, iPhones, Pads und LCD-Monitoren zu finden. Samsung hat sogar die LED-Hintergrundbeleuchtung mit seiner QLED-Technologie (Quantum Dot) neu erfunden, die LEDs ausschaltet, wenn kein Licht benötigt wird, um tiefere Schwarztöne zu erzeugen.

Verschiedene LCD-Typen

1. Das erste ist das TN (Twisted Nematic) Display. In allen Branchen ist die LCD-Produktion am weitesten verbreitet und verwendet eine Vielzahl von Displays. Aufgrund ihrer geringen Kosten und der schnellen Reaktionszeit im Vergleich zu anderen Displays werden diese Displays von Gamern am häufigsten verwendet. Der Hauptnachteil dieser Displays ist ihre schlechte Qualität, die sich auch auf ihre Teilkontrastverhältnisse, Blickwinkel und Farbwiedergabe erstreckt. Diese Tools sind jedoch für die täglichen Aufgaben ausreichend.

2. In-Plane Switching (IPS)-Displays: Da sie eine gute Bildqualität, größere Betrachtungswinkel, lebendige Farbpräzision und Unterschiede bieten, gelten IPS-Displays als die besten LCDs. Die Mehrheit der Benutzer dieser Displays sind Grafikdesigner, und in einigen anderen Zusammenhängen stellen LCDs die höchstmöglichen Anforderungen an die Bild- und Farbwiedergabe.

3. Vertikales Ausrichtungsfeld: Zwischen Twisted Nematic und In-Plane-Switching-Panel-Technologie können die vertikalen Ausrichtungspaneele (VA) an beliebiger Stelle in der Mitte platziert werden. Im Vergleich zu TN-Displays verfügen diese Panels über hochwertigere Funktionen und die besten Blickwinkel und Farbwiedergabe. Die Reaktionszeit dieser Panels ist schnell. Diese sind jedoch deutlich praktischer und alltagstauglicher.

4. Im Vergleich zum verdrehten nematischen Display erzeugt die Struktur dieses Panels tiefere Schwarztöne und bessere Farben. Bessere Betrachtungswinkel können mit einigen Kristallausrichtungen im Vergleich zu TN-Displays erreicht werden. Da sie teurer sind als andere Displays, sind diese Displays mit Kosten verbunden. Sie haben auch niedrige Bildwiederholfrequenzen und langsame Reaktionszeiten.

5. Advanced Fringe Field Switching (AFFS): Im Vergleich zu IPS-Displays bieten AFFS-LCDs die beste Leistung und eine große Bandbreite an Farbwiedergabe. Die Verwendung von AFFS ist sehr fortschrittlich, da es Farbverzerrungen verringern kann, ohne einen weiten Betrachtungswinkel zu beeinträchtigen. Dieses Display wird in der Regel in sehr anspruchsvollen und formellen Umgebungen verwendet, wie z. B. in funktionalen Flugzeugcockpits.

6. Matrix-Displays können entweder passiv oder aktiv sein. Die LCDs vom Typ Passivmatrix-Typ verwenden ein einfaches Raster, um die Ladung an ein bestimmtes LCD-Pixel abgeben zu können. Ein klares leitfähiges Material wie Indium-Zinn-Oxid wird verwendet, um Säulen in einer Glasschicht und Reihen in der anderen zu erzeugen. Zu den Hauptfehlern des Passivmatrix-Systems gehören eine langsame Reaktion, eine Zeit, die langsam ist, und eine ungenaue Spannungsregelung. Die Fähigkeit des Displays, das aktuell angezeigte Bild zu aktualisieren, wird in erster Linie durch die Reaktionszeit des Displays angezeigt.

7. TFT (Dünnschichttransistoren) sind die Hauptkomponente von LCDs vom Typ Aktivmatrix. Dabei handelt es sich um winzige Schalttransistoren und Kondensatoren, die in einer Matrix auf einem Glassubstrat angeordnet sind. Da jede zweite Zeile, die die Spalte schneidet, ausgeschaltet wird, wenn die rechte Zeile aktiviert wird, kann eine Ladung genau in der Spalte nach unten übertragen werden, um ein bestimmtes Pixel zu adressieren, da der Kondensator neben dem Zielpixel eine Ladung empfängt.

Vorteile gegenüber anderen Arten von Displays

Wandfernseher, Laptops, Smartphones und Pads sind dank der großen Vorteile der LCD-Technologien in Bezug auf Leichtigkeit, Dünnheit und geringen Stromverbrauch möglich. Es eliminierte den Widerstand zahlreicher Display-Technologien, als es sich weiterentwickelte. CRT-Monitore und Plasmafernseher sind in Wohnungen und Büros nicht mehr alltäglich. Derzeit beherrschen LCD-Technologien die Display-Industrie. Jede Technologie hat jedoch ihre Grenzen.

LCD-Technologien erfordern eine Hintergrundbeleuchtung, da sie vor allem bei niedrigen Temperaturen nur langsam reagiert und die Betrachtungswinkel eingeschränkt sind. Die OLED-Technologie (Organic Light Emitting Diodes) wurde mit dem Fokus auf die Mängel von LCD entwickelt. AMOLED-Displays (Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) werden mittlerweile in einigen High-End-Fernsehern und Smartphones eingesetzt.

Im Vergleich zur LCD-Technologie bietet diese Spitzentechnologie eine noch bessere Farbwiedergabe, eine kristallklare Bildqualität, einen größeren Farbraum und einen geringeren Stromverbrauch. Bitte beachten Sie, dass PMOLED und AMOLED (Passive Matrix Organic Light Emitting Diodes) Arten von OLED-Displays sind. Anstelle von PMOLED sollten Sie AMOLED für Ihren Fernseher und Ihre mobilen Geräte wählen.