Stichpunkte

Allgemein
	die die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen können
	daher häufig LCD) ist ein Bildschirm
	Ein Flüssigkristallbildschirm (englisch liquid crystal display
	bei dem spezielle Flüssigkristalle genutzt werden
	auch wenn andere Techniken teils große Vorteile aufweisen. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
	Flüssigkristallbildschirme stellen die zurzeit dominante Flachbildschirm-Technologie dar
	"Verbergen") 1 Anzeigetypen 1.1 Die einfache Flüssigkristall-Zelle 1.2 Weiterentwicklungen 2 Vor- und Nachteile 3 Einsatzmöglichkeiten 4 Weblinks [Bearbeiten]
Anzeigetypen
	Bild nicht gefunden Schadt-Helfrich-Zelle [Bearbeiten]
Die einfache Flüssigkristall-Zelle
	die sowohl Eigenschaften von Flüssigkeiten als auch Eigenschaften von Festkörpern aufweisen. Ein einfaches Flüssigkristall-Anzeigeelement besteht aus der "Schadt-Helfrich-Zelle": Die Innenseiten zweier Glasplatten sind mit einer transparenten Elekrodenschicht (Indium-Zinn-Oxidschicht
	Flüssigkristalle sind organische Verbindungen
	ITO) überzogen
	dazwischen befindet sich der Flüssigkristall
	Die Moleküle ordnen sich in eine vorgegebene Richtung
	parallel zu der beispielsweise mit einem Polyimid beschichteten und in einer Vorzugsrichtung gebürsteten Oberfläche
	Außerdem sind die äußeren beiden Platten mit um 90 Grad zueinander verdrehten Polarisationsfiltern beschichtet
	dass die Flüssigkristalle schraubenförmig angeordnet sind
	der das einfallende Licht zurückwirft. (Je nach Einsatzgebiet kann das Display anstelle des Spiegels eine weiße Hintergrundbeleuchtung haben) Daraus ergibt sich
	bei einer um 90 Grad gedrehten Schraube (auch Verdrillwinkel von 90 Grad genannt) spricht man von TN = Twisted Nematic (engl.: twisted = verdreht)
	Auf der Rückseite befindet sich ein Spiegel (besser Reflektor oder Transflektor)
	Einfallendes Licht wird also vor dem Eintritt in die Flüssigkeit polarisiert
	Durch die Verdrillung der Molekülflächen folgt eine Drehung der Polarisationsrichtung des Lichts
	Dies hat wiederum zur Folge
	dass das Licht den gegenübergesetzten Filter passieren kann und die Zelle hell erscheint
	Im Ruhezustand ist das Display durchsichtig
	diese Anordnung wird auch Normally-White-Mode genannt
	Legt man eine elektrische Spannung an die Elektroden an
	so tritt unter dem Einfluss des elektrischen Feldes eine Drehung der Moleküle ein
	sodass sie sich senkrecht zu den Elektrodenoberflächen ausrichten
	die Polarisationsrichtung des Lichts wird nicht mehr geändert und damit kann es den zweiten Polarisationsfilter nicht mehr passieren
	Die Verdrillung ist damit aufgehoben
	dann ist die Zelle ohne Spannung dunkel und mit Spannung hell
	Die Funktion ist auch umkehrbar: ordnet man die Polarisationsfilter parallel an
	Man spricht vom Normally-Black-Mode
	welcher wegen schlechteren Kontrasts selten verwendet wird
	Die Schadt-Helfrich-Zelle ist ein spannungsgesteuertes Lichtventil
	Ein Display kann theoretisch aus beliebig vielen solcher Zellen bestehen
	bei einem TFT-Monitor stellen drei Zellen zusammen gerade mal einen Pixel dar. [Bearbeiten]
	Beim Taschenrechner stellt eine 7-Segment-Anzeige jeweils eine Ziffer dar
Weiterentwicklungen
	Bei STN-Displays (Super-Twisted-Nematic) wird der Verdrillwinkel der Moleküle auf 180-270° erhöht
	Dadurch kann ein höherer Kontrast als bei herkömmlichen TN-Displays erreicht werden
	Man nennt diese Displays auch Blue-Mode-LCDs
	weil durch den Dichroismus Farbverschiebungen auftreten: Weiß wird dabei rötlich bis orange und Schwarz nimmt eine Blau- bis Cyan-Färbung an
	Im Gegensatz zum typischen Kontrastverhältnis der einfachen TN-Zelle mit 3:1 weist ein STN-Display Werte um ca
	7:1 auf
	dass ein angeschalteter Bildpunkt sieben Mal so hell ist wie ein abgeschalteter
	Das bedeutet
	STN Displays " leben" vom Farbkontrast (Delta E*) also nicht vom Helligkeitskontrast
	OMI-Verfahren von Martin Schadt („Optical Mode Interference“) und die Double-Super-Twist-Technik
	Die Schwarz-Weiß-Darstellung auf dem Passiv-Matrix-Display zu erreichen ist mit mehreren Methoden versucht worden: Guest-Host-Technik
	Durchgesetzt hat sich letztere als DSTN-Technik
	Das Aufbauprinzip dieser DSTN-Zelle ist im Bild zu erkennen
	Es liegen nun zwei STN-Schichten vor
	an die ein elektrisches Feld gelegt werden kann - ist der flüssige Kristall um 240 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht
	In der aktiven Zelle - das ist diejenige
	das hier aber um 240 Grad mit dem Uhrzeigersinn gedreht vorliegt
	Die passive Zelle enthält ebenfalls nematisches Material
	Beide Zellen sind so zueinander gedreht
	daß die Orientierung der Stäbchen an der Eingangsseite senkrecht zu der an der Ausgangsseite ist
	sondern elliptisch (oder zirkular) polarisiertes Licht
	Die Polarisationsfolien sind ebenfalls um 90 Grad gegeneinander gedreht. Aufbauschema einer DSTN-Flüssigkristallzelle In der konventionellen TN- oder STN-Zelle erhält man nach dem Durchgang linear polarisierten Lichtes genau betrachtet nicht einfach linear polarisiertes Licht mit verdrehter Schwingungsebene
	Die Spitze des elektrischen Feldvektors beschreibt eine Ellipse oder einen Kreis
	Solches Licht geht durch den Polarisator hindurch
	wobei die durch den Dichroismus bewirkte Farbaufspaltung - abhängig von der Polarisation und der Folienorientierung am Strahlaustritt - zu farbigem Licht führt. Zur Funktion von DSTN-Zellen Im Bild ist die Arbeitsweise von DSTN-LCDs zu verstehen: Weißes Licht fällt auf den hinteren Polarisator; (im Bild unten) und wird dort linear polarisiert
	Dann gelangt es in die aktive STN-Zelle
	die - ohne Feld - nun zirkular polarisiertes Licht daraus erzeugt
	Dieses Licht ist - wie bei der herkömmlichen STN-Zelle - durch Dichroismus verändert
	aber in entgegengesetzter Richtung verdreht) führt zur Kompensation der Farbaufspaltung (Die Phasendifferenz wird gleich Null)
	Der Weg durch die anschließende passive Zelle (die das gleiche Flüssigkristall-Material enthält wie die erste - aktive - Zelle
	wie zuvor nach dem Passieren der hinteren Polarisationsfolie
	Als Ergebnis liegt linear polarisiertes Licht vor
	das die gleiche Schwingungsebene aufweist
	Weil aber der vordere Polarisator um 90 Grad verdreht ist
	läßt er kein Licht durch: Der Bildschirm ist an dieser Stelle schwarz
	dann geht das linear polarisierte Licht aus dem hinteren Polarisator dort glatt hindurch ohne verändert zu werden
	Liegt an der aktiven Zelle ein elektrisches Feld an
	Erst in der passiven Zelle erfolgt nun zirkulare Polarisation
	ist der Bildschirm an dieser Stelle hell
	Weil aber zirkular polarisiertes Licht von Polarisatoren nicht zurückgehalten wird
	Durch genaues Justieren sowohl des verwendeten Materials als auch der Zellabmessungen wird das durchgelassene Licht weiß
	Auf diese Weise wurden Displays realisiert
	die ein sauberes Schwarz /Weiss mit einem Kontrastverhältnis von bis zu 15:1 bieten
	Der komplexe Aufbau einer DSTN-Flüssigkristallzelle bedingt einen relativ hohen Aufwand bei ihrer Herstellung
	das zu flacheren Displays mit geringerem Gewicht führt
	Es wurde deshalb ein neues Verfahren entwickelt
	Diese neue Lösung trägt den Namen triple supertwisted nematic LCD (TSTN)
	Das nächste Bild zeigt das Aufbauprinzip eines solchen TSTN-Displays. Aufbauschema einer TSTN-Flüssigkristallzelle Hier findet sich nur eine STN-LC-Zelle
	Die Farbstörungen der normalen STN-Technik werden durch zwei spezielle Folien ausgeglichen
	die vor und hinter der Zelle - zwischen Polarisator und Glas - angebracht sind
	was bedeutet "Film-Supertwisted" (gelegentlich bezeichnet man Displays
	als FST-
	in denen nur eine Kompensationsfolie verwendet wird
	solche mit zwei oder mehr Folien als TST-LCDs)
	Diese Folien sind verantwortlich für einen weiteren Namen dieser Technik: FST
	Der erheblich verbesserte Kontrast (bis zu 18:1)
	das geringere Gewicht
	die flachere und weniger auf-wendige Bauweise haben TSTN-LC-Displays zum Durchbruch verholfen
	Im Notebook-Computern wurden solche Display als VGA-Bildschirm erstmals realisiert
	Eine weitere interessante Perspektive liegt in der Entwicklung ferroelektrischer Flüssigkristalle
	Die sogenannten Ferroelektrika haben die Eigenschaft
	elektrische Felder sehr lange zu speichern
	In der Frühzeit der Datenverarbeitung hat man solche Materialien in den Ferritkernspeichern eingesetzt
	die ein einmal geladenes Bild über Wochen
	Denkbar sind damit Displays
	Monate oder Jahre ohne Wiederauffrischung zeigen
	Erst ein Löschimpuls läßt es dann verschwinden
	was zu geringerem Aufwand in der Steuerelektronik führte
	Aber auch in den herkömmlichen Anwendungen bieten ferroelektrische Flüssigkristalle Vorteile: Der sogenannte "Duty cycle" zur Auffrischung der Bildpunkt-Felder müßte nicht so häufig durchlaufen werden (die Felder werden nicht so schnell "vergessen")
	Ein weiterer Vorteil ist der zu erwartende stark verbesserte Kontrast
	Bei LC-Displays können Aktiv-Matrix-Displays und Passiv-Matrix-Displays unterschieden werden
	Die älteren Passiv-Matrix-Displays werden lediglich mit den beiden oben erwähnten Elektroden angesteuert
	das heißt es findet keine elektrische Ladungsspeicherung statt
	und die TN-Zelle muss in regelmäßigen Zeitabständen erneut angesteuert werden
	Daher kehren die Moleküle des Flüssigkristalls mit der Zeit wieder in ihren Ursprungszustand zurück
	Bei Displays mit einer hohen Anzahl von Zellen erfolgt deshalb eine elektrische Ladungsspeicherung über einen zusätzlichen Kondensator in jeder Zelle
	der die angelegte Spannung auf den gerade angesprochenen Kondensator durchschaltet
	Zur direkten Ansteuerung eines jeden Kondensators existiert daher in jeder Zelle ein Transistor (ein so genannter Thin-Film-Transistor TFT)
	Da bei dieser Anordnung jede Zelle des Displays ein aktives Bauelement enthält
	werden diese Displays als Aktiv-Matrix-Displays bezeichnet
	Aufgrund der Tatsache
	steigt die mittlere Leuchtdichte einer Zelle und damit der Kontrast des Displays
	dass mit Hilfe des Kondensators größere Ladungen über einen längeren Zeitraum gespeichert werden können
	Bei der IPS-(In Plane Switching-)Technologie befinden sich die Elektroden nebeneinander
	in einer Ebene
	parallel zur Displayoberfläche
	die für TN-Displays typische Schraubenform entfällt
	Bei angelegter Spannung drehen sich die Moleküle in der Bildschirmebene
	IPS verbessert die so genannte Blickwinkelabhängigkeit des Kontrastes. [Bearbeiten]
Vor- und Nachteile
	geringes Gewicht sowie geringe Einbautiefe
	scharfes Bild
	Strahlungsfreiheit
	verzerrungsfreies
	absolut flimmerfreies
	Die Vorteile der LCDs sind: geringer Stromverbrauch
	da Flüssigkristallbildschirme im Gegensatz zu Kathodenstrahlmonitoren praktisch emmissionsfrei sind
	die "Elektrosmog" minimieren möchten
	Beliebt sind die Geräte auch bei Personen
	Ein großer Nachteil waren lange Zeit (bis zur Entwicklung des TFT) ein schwacher Kontrast und lange Schaltzeiten
	Ein weiteres Problem war der geringe Betrachtungswinkel; neuere Techniken wie IPS schafften hier Abhilfe
	die Verwendung einer anderen Auflösung kann zu Qualitätsverlusten führen
	Außerdem muss bei der Herstellung die Bildauflösung festgelegt werden
	die interpoliert werden müssen
	Ein TFT-Bildschirm liefert im Vergleich zu einem CRT-Bildschirm ein viel schärferes Bild - allerdings nur in seiner nativen Auflösung
	entsprechend verschwommener dargestellt werden
	während geringere Auflösungen
	Darüber hinaus ist die Herstellung relativ teuer. [Bearbeiten]
Einsatzmöglichkeiten
	die wenig Platz und Strom kosten sollen
	Bereiche
	In einfachen Digitaluhren und Taschenrechnern werden LCDs schon länger verwendet
	Notebooks und ähnlichem
	Verbreitung fanden sie über weitere tragbare Geräte wie etwa Mobiltelefone
	bei manchen Notebooks) oder 1600x1200 Pixel (UXGA = Ultra XGA
	17" oder 19")
	15")
	1280x1024 (SXGA = Super XGA
	Typische Auflösungen bei Computer-Flachbildschirmen sind 1024x768 (XGA = eXtended Graphics Array
	1400x1050 (SXGA+ = SXGA Plus
	21")
	In Zukunft werden die LC-Displays auch nach und nach die Kathodenstrahlröhre in dessen Stammgebieten
	PC-Monitor und Fernseher
	verdrängen
	Für PCs wurden 2003 bereits mehr LCDs als herkömmliche Röhrenmonitore (CRTs) verkauft. [1] (http://www.heise.de/newsticker/meldung/45600) [Bearbeiten]
Weblinks
	Der flache Bildschirm (http://www.heimo.de/jpool/articles/lcd/index.html) en:Liquid crystal display fi:Nestekidenäyttö fr:Écran à cristaux liquides it:Schermo a cristalli liquidi ja:液晶ディスプレイ nl:Liquid Crystal Display sv:Liquid crystal display zh:液晶显示器

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