LCD, LED-LCD, 100/200Hz

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Bild-Technologien: LCD

Als im Jahr 1888 der Österreicher Friedrich Reinitzer das Phänomen zweier Schmelzpunkte bei Cholesterinbenzoat entdeckte, war an flache Bildschirme noch lange nicht zu denken. Erst die Verwendung der cholesterischen Substanzen zur Zahlendarstellung bei Displays ebnete 1968 den kommerziellen Erfolg der Flüssigkristalle – bis heute.

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Eine Technologie in ihrem technischen Grundgerüst verstehen zu wollen, ist natürlich keine Voraussetzung für den Kauf eines Flachbildschirms, jedoch kann das Verständnis der Vor- und Nachteile vor einem Fehlkauf schützen, denn wer die Schwächen einer Technologie kennt, kann selbständig seine eigenen Ansprüche definieren und abwägen.
 
Die LCD-Technologie hat einen langen Weg hinter sich, der bei Taschenrechnern und Uhren begann und über kleine Computerbildschirme im riesigen Heimkinofernseher endet. Wobei „endet“ das völlig falsche Wort ist: LCD lebt und wie die Flüssigkristalle (LC=Liquid Crystal) ständig ihre Form verändern, so verbessert sich diese Technologie Jahr für Jahr stetig. Ihren Siegeszug verdanken die LCDs dem Computerbereich. Dort spülten sie dank hoher Auflösung, wenig Standfläche und flimmerfreiem Bild die Bildröhre wie eine Jahrhundertflut hinfort. Schwieriger war die Eroberung der heimischen Wohnzimmer, doch auch hier ist Widerstand zwecklos.

Allroundwaffe

Im Gegensatz zu Plasmas, deren Pixel ein selbstleuchtendes Element ist, benötigen LCDs eine Hintergrundbeleuchtung. Deshalb werden schlechte Bildschirme in der Mitte auch deutlich heller beleuchtet als an den Randbereichen. Die viel zitierten und namensgebenden Flüssigkristalle strahlen selbst weder Farben noch Licht aus, sondern fungieren als Schranke. Sie können durch ihre Struktur das Licht abblocken oder hindurchlassen – die Lichtquelle ist jedoch jederzeit in Betrieb. Somit erübrigt sich auch die Frage nach dem günstigen Stromverbrauch.
 
LCDs galten nur deshalb als besonders stromsparend, weil ihre Ausmaße lange Zeit gering ausfielen. Mit Bildgrößen bis mittlerweile zwei Meter wächst jedoch die Energieaufnahme infolge des hohen Lichtbedarfs dramatisch an. Nichtsdestotrotz sind LCDs immer noch wirtschaftlicher im Unterhalt als Plasmas. Durch moderne LEDs zur Hintergrundbeleuchtung kann die Energieaufnahme nochmals deutlich reduziert werden, je nach Anzahl der Leuchtelemente sinkt die Energieaufnahme selbst bei riesigen Bilddiagonalen auf Röhren-Niveau.
 
Das Funktionsprinzip der Flüssigkristalle bleibt bei LEDs und Leuchtstoffröhren gleich: Das ausgestrahlte Licht durchdringt die Flüssigkristalle und wird danach durch einen Filter eingefärbt. Jedes Pixel besteht streng genommen aus einer Drittelung – pro Bildpunkt gibt es einen Rot-, Grün- und Blauanteil (Subpixel). Leider wird das Licht ungerichtet ausgesandt und in der Wissenschaft laufen die Dinge streng geordnet ab.

Stillgestanden!

Die Flüssigkristalle sitzen deshalb zwischen zwei Polarisationsfolien, die das Licht nur in eine bestimmte Richtung passieren lassen. Die erste Schicht filtert alle „falsch gerichteten“ Lichtstrahlen heraus – zwischen den zwei Polarisationsebenen sind nun alle Lichtstrahlen exakt gleich gerichtet. Die zweite Polarisationsebene ist exakt um 90 Grad entgegen der ersten gedreht, so dass das Licht hier aufprallt und nicht passieren kann. Zwischen den Folien liegen jedoch die Flüssigkristalle und diese haben die Angewohnheit, das Licht automatisch zu „drehen“ und so den Durchgang für den zweiten Lichtfilter zu gewährleisten. Legt man jedoch eine Spannung an, kann diese Drehung verhindert werden – die Kristalle verharren in einer Starre, das Licht kann nicht mehr passieren. Somit ergibt sich für LCD-Fernseher die umgekehrte Logik: Strom an, Licht aus.

Rühren!

Nun ist solch eine „Licht an“-„Licht aus“-Modulation ganz nett – ein Filmbild besteht jedoch aus vielfältigen Helligkeitswerten. Die Flüssigkristalle müssen somit einen Schalter bekommen, der sich stufenlos betätigen lässt. Alte LCD-Bildschirme wurden anfänglich spalten und zeilenweise adressiert. Aufgrund der Beeinflussung von benachbarten Pixeln und einer langsamen Reaktionszeit erschien das Bild jedoch verschwommen. Abhilfe schaffte ein kleiner Trick: Anliegende Transistoren erzeugen elektrische Felder, die die Anordnung der Flüssigkristalle stufenlos manipulieren können. Da ein Pixel aus drei Subpixeln besteht, ist eine gigantische Anzahl an Transistoren notwendig – ein handelsüblicher LCD besitzt drei Millionen dieser Schaltzentralen. Aufgrund dieser speziellen Anordnung spricht man auch vom TFT-Display, dem Dünn-Film-Transistor.

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