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04.04.2006

Wie funktioniert eigentlich ein LCD-Fernseher?

von Hans-Jürgen Humbert

LCD steht für Liquid Crystal Display, übersetzt Flüssig Kristall Anzeige. Flüssigkristalle sind organische Substanzen. In LCD-Fernsehern dienen diese Substanzen quasi als Lichtschalter. LCD-TVs bestehen deshalb aus zwei Komponenten. Vorne befindet sich das Panel, das aus vielen tausend einzelnen Zellen mit Flüssigkristallen besteht. Dahinter befindet sich eine starke Lampe, ähnlich einer Neonröhre als Hintergrundbeleuchtung. Jede einzelne Zelle im Panel kann nun elektrisch angesteuert werden. Die Größe der angelegten elektrischen Spannung bestimmt die Intensität des durchgelassenen Lichtes. Der jeweilige Pixel leuchtet dann mehr oder weniger auf oder bleibt ganz dunkel. Drei Filter in den Grundfarben rot, blau und grün vor jeweils einem Pixel sorgen dann im Zusammenspiel für eine farbige Darstellung. Ergänzt um einen Tuner und entsprechende Ansteuerelektronik wird aus dem Panel mit Hintergrundbeleuchtung ein kompletter Fernseher.

Der Stromverbrauch (ungefähr 30 bis 80 Watt) ist bei LCD-Fernsehern wesentlich geringer als bei alten Röhrengeräten. Den Löwenanteil des Stromes beansprucht dabei die Hintergrundbeleuchtung. Diese strahlt immer mit voller Leistung - denn das Licht wird ja vom Panel nur geschaltet. Deshalb ist die Stromaufnahme eines LCD-Gerätes immer gleich.

Vergleicht man die Schwarzwiedergabe von LCD-Geräten mit Röhren und Plasmas, schneidet LCD schlechter ab. Der Grund: Auch im ausgeschalteten Zustand lassen die Flüssigkristalle immer ein wenig Licht durch. Schwarz wird deshalb, je nach eingesetztem Flüssigkristall, als dunkles Grau oder dunkles Braun dargestellt. Und ein weiterer Nachteil: Bei schnellen Bewegungen kann es zu Schlierenbildung kommen. Das ist technisch bedingt, da die einzelnen Zellen eine gewisse Zeit zum Umschalten benötigen. Diese liegt bei modernen Geräten bei unter zehn Millisekunden.

Technische Details

In den meisten LCD-Geräten werden "Twisted Nematic Kristalle" eingesetzt. Diese besitzen eine schraubenartige molekulare (twisted engl. = verdreht) Struktur. Aufgrund dieser Struktur drehen sie einfallendes polarisiertes Licht um einen bestimmten Winkel. Ein Polarisationsfilter zwischen Panel und Hintergrundbeleuchtung sorgt dafür, dass die Zelle nur mit polarisiertem Licht bestrahlt wird. Der Flüssigkristall in der einzelnen Zelle dreht nun das einfallende polarisierte Licht um beispielsweise 90 Grad. Ein weiteres, ebenfalls um weitere 90 Grad gedrehtes Polarisationsfilter an der Frontscheibe lässt nun das gesamte Licht durch - das Panel wird hell. Mittels einer angelegten elektrischen Spannung lassen sich nun die Flüssigkristalle drehen. Die Höhe der angelegten Spannung bestimmt den Drehwinkel der Moleküle. So lässt sich ganz einfach die Lichtdurchlässigkeit des Panels mittels der Spannung regeln.

Als Schalter für die einzelnen Zellen fungieren hauchdünn auf dem Glassubstrat aufgebrachte Transistoren (Thin Film Transistor). Daher rührt auch der Name TFT-Monitor, mit dem ebenfalls LCD-Bildschirme bezeichnet werden.

In den nächsten Ausgaben lesen Sie:

Ausgabe 5: Wie funktioniert ein Plasma-Fernseher?

Ausgabe 6: Wie funktioniert ein Beamer?