Die Funktionsweise von LCDs zu verstehen, ist von größter Bedeutung, vor allem jetzt, wo fast jeder Bildschirm, den man sieht, ein LCD ist. Es ist jedoch schwierig, diese Bildschirme auf den ersten Blick zu unterscheiden, wenn man keine Vorkenntnisse über sie hat. Im Folgenden werden wir uns mit LCD-Bildschirmen, ihrem Aufbau, den wichtigsten Komponenten und der Frage beschäftigen, wie Sie die Lebensdauer Ihres Bildschirms verlängern können.
Ein Flüssigkristallbildschirm (LCD) ist ein Flachbildschirm, der mit Flüssigkristallen arbeitet, um ein sichtbares Bild zu erzeugen.
Was ist ein LCD-Bildschirmen?
Abbildung 1: Querschnitt eines LCDs
Ein Flüssigkristallbildschirm (LCD) ist ein Flachbildschirm, der Flüssigkristalle verwendet, um ein sichtbares Bild zu erzeugen.
Der grundlegende Aufbau eines LCD-Bildschirmen
Hintergrundbeleuchtung
Licht emittierende Diode (LED)
Abbildung 2: Ein LED-Streifen
Bei LCD-Bildschirmen mit LED-Hintergrundbeleuchtung werden LEDs für die Hintergrundbeleuchtung der Pixel verwendet. Sie haben einen besseren Dimmbereich, ein besseres Kontrastverhältnis, eine größere Farbskala und sind zuverlässiger als Bildschirme mit CCFL-Hintergrundbeleuchtung.
Elektrolumineszenz-Panel (ELP)
Bei dieser Technologie werden angeregte farbige Leuchtstoffe zur Lichterzeugung verwendet. Sie benötigen eine elektrische Spannung von 100 Volt Wechselstrom bei einer Frequenz von 400 Hertz, um Licht zu emittieren. Die ELP-Technologie kann in monochromen, Segment- und Zeichen-LCDs eingesetzt werden.
Heißkathoden-Fluoreszenzlampen (HCFL)
HCFL verwenden einen gewickelten Wolframfaden, der an beiden Enden mit zwei Kathoden verbunden ist. Wenn die Kathoden bei 900 Grad Celsius elektrisch angeregt werden, geben sie Elektronen ab, die mit dem Quecksilber in der Röhre reagieren. Der Effekt ist, dass die erzeugte ultraviolette Strahlung mit dem Leuchtstoff reagiert und Licht erzeugt.
Kaltkathoden-Leuchtstofflampen (CCFL)
Anders als die HCFL hat die CCFL keinen Wolframfaden. Stattdessen regt die Spannung in der Röhre das Quecksilber an, wodurch ein Stromfluss entsteht. Die UV-Strahlung des Quecksilbers reagiert mit dem Leuchtstoff und erzeugt Licht.
Flüssigkristall für LCD
Abbildung 3: Eine Frau schaut auf einen LCD-Fernseher
LCD in nematischer Phase
Die nematische thermotrope Phase tritt bei einer höheren Temperatur auf als die smektische Phase. Flüssigkristalle sind so orientiert, dass ihre Längsachsen in eine Richtung zeigen.
Die Lage ihres Massenschwerpunkts ist innerhalb der Flüssigkeit zufällig. Sie können jedoch durch ein äußeres magnetisches oder elektrisches Feld so ausgerichtet werden, dass eine transparente oder undurchsichtige Sicht entsteht.
Aufgrund dieser Ausrichtungseigenschaft sind nematische Moleküle in LCDs einsetzbar.
Smektische Flüssigkristalle
Eine smektische Phase ist eine thermotrope Phase von Flüssigkristallen, die bei niedrigen Temperaturen auftritt. Hier richten sich die Flüssigkristallmoleküle in Schichten aus, die senkrecht zur Ebene der Moleküle stehen.
Die Kristallanordnung befindet sich in einem flüssigen Zustand und gleitet in Richtung der Schichtebene übereinander.
Cholesterische Flüssigkristalle
Hier ordnen sich Flüssigkristalle in Schichten an, die ein Molekül dick sind. Außerdem richten sich die Moleküle mit ihren Längsachsen parallel zueinander aus.
Farbfilter aus Flüssigkristallen
Farbfilter in LCD-Panels lassen bestimmte Wellenlängen des Lichts durch, während andere blockiert werden. Daher ist es möglich, sichtbare Farben zu verstärken und zu verringern, um Variationen der gleichen Farbe zu erzeugen.
Polarisierende Filter aus Flüssigkristallen
Polarisationsfilter lassen polarisiertes Licht mit einer bestimmten Ausrichtung durch eine LCD-Anordnung hindurch, während sie alle anderen Lichteinstrahlungen blockieren.
Wie LCDs funktionieren - Dünnfilmtransistoren (TFT)
Dünnfilmtransistor-LCDs verwenden TFTs als individuelle Pixelschalter, um Bildeigenschaften wie Kontrast und Adressierbarkeit zu verbessern.
TFTs sind spezielle Feldeffekttransistoren (FETs), die im Verhältnis zur Ebene des Geräts dünner sind.
Wie funktionieren LCD-Bildschirmen?
Die Funktionsweise einer LCD-Anlage beruht in erster Linie auf den Eigenschaften von polarisiertem Licht. Polarisiertes Licht ist Licht, dessen Schwingungen auf eine Ebene beschränkt sind. In einem LCD wird weißes Licht mit Hilfe von zwei Polarisationsfolien polarisiert.
Ein LCD-Bildschirmen besteht aus Millionen von Pixeln, die jeweils eine polarisierende Schicht auf beiden Seiten eines verbundenen Flüssigkristalls aufweisen. Jedes Pixel wird in drei unterschiedliche rote, grüne und blaue Subpixel unterteilt.
Wenn Sie Ihren LCD-Bildschirm einschalten, strahlt eine Hintergrundbeleuchtung weißes, unpolarisiertes Licht auf die Pixel. Das weiße Licht breitet sich in verschiedenen Ebenen aus, unter anderem in der horizontalen und vertikalen Ebene.
Das erste Polarisationsglas lässt nur die horizontalen Lichtwellen durch, während der zweite Glasfilter nur die vertikalen Lichtwellen durchlässt. Bei den beiden polarisierenden Gläsern handelt es sich um Flüssigkristalle, die von Elektroden umgeben sind, und jedes Subpixel verfügt über ein Paar aus Elektrode und polarisierendem Glas.
Der Flüssigkristall liegt in seinem natürlichen Zustand in elektronisch nematischer Form vor.
Die polarisierenden Glasfilter drehen das horizontale Licht im ausgeschalteten Zustand in eine vertikale Position, so dass das Licht die Pixel erreichen kann.
Wenn die polarisierenden Elektroden eingeschaltet sind, richtet sich der nematische Flüssigkristall horizontal aus. Das Licht der Hintergrundbeleuchtung wird nicht mehr im 90-Grad-Winkel verdreht und gelangt in die Horizontale. Das vertikal polarisierende Glas blockiert dann die flachen Lichtwellen.
Indem wir den elektrischen Strom durch jeden Elektrodensatz variieren, können wir die Anzahl der Flüssigkristalle verändern, die sich horizontal ausrichten. Dies führt dazu, dass unterschiedliche Lichtmengen die Pixel erreichen und ein Bild erzeugen.
Die Farben auf den einzelnen Subpixeln liegen auf einer Skala von 0 bis 255. Wenn alle drei auf Null stehen, ist der gesamte Bildschirm schwarz, und wenn alle drei auf 255 stehen, sehen Sie die Hintergrundbeleuchtung (weiß). Eine Variation des Flüssigkristallelektrodenpotenzials verändert die farbige Lichtanzeige auf einem LCD.
Sechs Faktoren, die die Lebensdauer eines LCD-Bildschirmen bestimmen
Abb. 4: Futuristisches medizinisches EKG-LCD
Im Folgenden sind die sechs Faktoren aufgeführt, die die Lebensdauer eines LCD-Bildschirms bestimmen.
Betriebsumgebung des Bildschirms
LCDs funktionieren am besten, wenn sich die Flüssigkristalle in der nematischen Phase befinden. Ein Temperaturabfall unter den Gefrierpunkt oder höhere Temperaturen beeinträchtigen den Betrieb eines LCDs und verkürzen somit seine Lebensdauer.
Qualität der begleitenden elektronischen Komponenten
LCDs fallen vor allem wegen der Ausbeulung von Kondensatoren aus, die durch das Austrocknen der Elektrolyte im Inneren entstehen. Qualitativ minderwertige Materialien verringern die Lebensdauer von LCDs.
Wie LCDs funktionieren - Der Zustand der externen Komponenten
Externe Komponenten wie die Stabilität und Frequenz der Stromversorgung beeinflussen die Lebensdauer von LCD-Bildschirmen. Außerdem setzt sich Staub auf wichtigen Schaltkreiskomponenten ab, was zu Kurzschlüssen und Erwärmungsproblemen des Geräts führt.
Ausfall der Hintergrundbeleuchtung
Der Ausfall der LCD-Hintergrundbeleuchtung kann durch einen Kurzschluss oder ein defektes internes Bauteil verursacht werden. Sie können dieses Problem schnell beheben, indem Sie die Hintergrundbeleuchtung austauschen.
Elektromagnetische Strahlungen
Ein externes Magnetfeld stört die Ausrichtung der Flüssigkristalle zwischen den beiden Glaspolarisatoren. Ein starkes elektrisches Feld verschlechtert daher die Bildqualität und führt dazu, dass der Bildschirm mit der Zeit schlechter wird.
Funktionsweise von LCDs - Häufigkeit der Nutzung
LCDs können zwischen 30.000 und 60.000 Stunden genutzt werden. Daher hängt ihre Lebensdauer stark davon ab, wie lange sie am Tag eingeschaltet sind.
Unterschied zwischen LCD- und Plasmabildschirmen
Abb. 5: Plasma-TV an der Wand eines Zimmers
Es ist nicht leicht, Plasma- und LCD-Bildschirmen auf den ersten Blick zu unterscheiden, denn beide sind sich verblüffend ähnlich, verwenden aber sehr unterschiedliche Technologien zur Darstellung von Informationen.
Im Folgenden werden die wesentlichen Unterschiede zwischen Plasma- und LCD-Bildschirmen aufgeführt.
Bildwiederholfrequenz
Ein Plasmabildschirm hat eine schnellere Bildwiederholfrequenz als ein LCD-Bildschirm der gleichen Klasse. Die langsame Reaktionszeit von LCD-Bildschirmen macht sich bemerkbar, wenn Bilder in einem schnelleren Tempo angezeigt werden.
Oft ist ein Ghosting-Effekt zu beobachten, bei dem die Bilder über den Bildschirm ziehen. Bei den heutigen LCD-Bildschirmen treten keine Geisterbilder auf, da ihre Bildwiederholrate näher an der von Plasmafernsehern liegt.
Technologie
Ein weiterer Unterschied zwischen LCD- und Plasmabildschirmen ist ihr Funktionsprinzip. Bei LCD-Bildschirmen ist eine Hintergrundbeleuchtung erforderlich, um den Pixeln die nötige Anregung zu geben, damit ein Bild genau dargestellt werden kann.
Plasmabildschirme nutzen die Eigenschaften von Edelgasen, um die Pixel zu beleuchten. Jedes Pixel kann durch ein Gitter von horizontal und vertikal angeordneten Elektroden in seiner Struktur angeregt werden.
Wenn Sie UV-Licht auf die Phosphorbeschichtung des Pixels werfen, wird es in die gewünschte Farbe umgewandelt. Ein Licht, das auf einen roten Phosphor fällt, macht das Pixel sichtbar rot, und so weiter.
Gewicht
LCDs wiegen weniger als ihre gleich großen Plasma-Gegenstücke. Außerdem verbrauchen sie weniger Strom und erzeugen weniger Wärme.
Der Unterschied zwischen Gewicht und Stromverbrauch ist jedoch nicht sehr aussagekräftig, da er relativ ist. Plasmabildschirme sind im Vergleich zu anderen Anzeigetechnologien immer noch sehr leicht.
Anzeige
Plasmabildschirme zeigen das, was wir als authentischere Bilder ansehen. Da keine Hintergrundbeleuchtung vorhanden ist, erhalten Sie auf Plasmabildschirmen detaillierte Fotos des dargestellten Objekts.
LCD-Bildschirmen sind in gewisser Weise relativ gesättigt und nicht so scharf wie manche Plasmabildschirme.
Höhenlage
Die Höhe wirkt sich auf Plasmabildschirme aus, und sie funktionieren nicht gut über einer Höhe von 6500 Fuß.
Je weiter man in den Weltraum aufsteigt, desto mehr sinkt der Luftdruck. Ein Druckabfall bedeutet, dass sich die Luft natürlich ausdehnt, was für Plasmabildschirme ein massives Problem darstellt. Eine Veränderung des Abstands zwischen den Edelgasmolekülen führt dazu, dass die Elektroden härter arbeiten müssen, um die Pixel zum Leuchten zu bringen. In einem ruhigen Raum oder bei der Anzeige von weißen Bildern werden Sie ein Rauschen auf dem Bildschirm hören.
Fazit
Wir haben die wichtigsten Faktoren erörtert, die die Funktionsweise von LCDs beeinflussen.
Sie verfügen nun über ausreichende Informationen über die Funktionsweise, die Komponenten, die Schwachstellen und die Verlängerung der Lebensdauer des Bildschirms.
LCD-Bildschirme gehören nach wie vor zu den besten, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind. Wenn Sie jemals einen neuen LCD-Fernseher kaufen möchten, sollten Sie die in diesem Artikel enthaltenen Informationen berücksichtigen.
Für weitere Fragen, Kommentare oder Interaktionen können Sie uns gerne kontaktieren.