Wie funktioniert ein LCD?
von Franziskus Datum: 28.1.2008 09:24 Uhr Bewertungspunkte: (0) Geklickt: 1 mal
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Hallo, ich habe ein kleines Verständnis Problem über die Funktionsweise LCDs
Komponenten
2 Polifilter (PF)
Flüssig Kristalle (LC)
und ein paar Millionen Transistoren (= anzahl Sub-Pixel)
sowie ein paar Millionen Sub-Pixel (= 3xPixel Anzahl, Rot-Grün-Blau)
elektodenplaten
Lichtfolie
LED/Leuchtstoffröhre
So was ich immer lese ist:
Ausgeschalteter Bildschirm
Im Ausgeschalteten Modus leigt keine Spannung an = LC sind hrizontal ausgerichtet und um 90° zu den PFs verdreht.
Die Leuchtstofröhre erzeugt Licht, welches über eine Lichtleitende FOlie auf die Hinterseite des LCDs verteilt wird
das Licht folgt den LC und wird ebenfalls um 90° gedreht = es kann nun durch beide um 90! verdrehten Polifilter durchleuchten
Angeschalteter Bildschirm
durch die Spannung werden die LC regelos angeordnet
Das licht kann keine 90° Drehung voll ziehen und wird vom 2. Oben liegenden Polifilter geschluckt = Bildschirm ist undurchsichtig
Eine spezielle Lichtfilter sorgt außerdem dafür das nur „reines“ licht auf die Pixel scheint, damit diese auch wirklich nur RGB leuchten.
Oberhalb der LC befinden sich dann noch die einzelnen Pixel, welche aus 3Sub-Pixel bestehen (RGB). alle einzelnen SP werden durch einen Transistor angesteuert (es sind also zwischen 3-6Mio Transistoren verbaut). Diese entscheiden welche der 3 Farben leuchtet,bzw ob überhaupt eine leuchtet…
So nun zu meinem Problem: das ganze würde für mich sinn ergeben wenn sich die LC eben nur dann ausrichten (um 90° verdrehen, also nicht regellos sind) wenn SPannung anliegt… denn jetzt kommt das Licht von Hinten ja durch die Polifilter und zu den Pixel…
Hallo,
es gibt zwei Arten von LCD: zum einen aktiv-dunkel, zum anderen aktiv-hell (nennt man auch ‚invertiert‘). Das wird dadurch erreicht, dass einmal die Polfilter gleich orientiert, das andere mal quer zueinander eingebaut werden.
Was noch zu ergänzen wäre:
a)die Kristalle vertragen keine Gleichspannung, sie würden sich elektrolytisch zersetzen. Deshalb wird bei ‚aktiv‘ nicht einfach eine Gleichspannung, sondern eine Wechselspannung angelegt.
b)es gibt verschiedene Typen von LCD, die sich unter anderem durch die maximale Drehung der Kristalle unterscheiden: http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssigkristallbil…
Gruß
loderunner
da ich beruflich kleine LCDs baue, kann ich dir einiges darüber erzählen. Also:
Alle LC-Moleküle sind mehr oder weniger Stäbchen-förmig.
Es gibt grundsätzlich 2 Arten von Flüssigkristallen, die dielektrisch positiven (1) und die dielektrisch negativen (2).
Zu 1:
Diese LC-Moleküle werden in TN-Displays verwendet (TN = twisted nematic, also verdreht nematisch. Nematisch ist der Aggregatzustand des LCs). Dabei liegen die Moleküle mit ihrer Längsachse parallel zur Glasoberfläche. Die beiden Gläser sind auf der Innnenseite (also zum Flüssigkristall hin) mit einer durchsichtigen, elektrisch leitenden Schicht versehen. Das ist das sog. ITO (Abkürzung für Indium-Tin-Oxide, also dem Oxid von Indium und Zinn).
Diese Schicht ist zwischen 50 und 200nm dick.
Weiter innen (also direkt am LC) befindet sich eine Kunststoffschicht aus Polyimid (auch ca. 50-200 nm dick). Diese Schicht wird beim Bau des Displays behandelt (entweder mit einem Samttuch gerieben oder mit polarisiertem UV-Licht bestrahlt). Dadurch ergibt sich eine „Vorzugsrichtung“. Die LC-Moleküle, die im Display an dieser Orientierungsschicht liegen, richten sich mit ihrer Längsachse in dieser Vorzugsrichtung aus. Die Vorzugsrichtungen der beiden Gläser ist um 90° verdreht. Zwischen den Gläsern beschreiben die LC-Moleküle also eine Art 90°-Schraube.
Außen auf den Gläsen sind Polarisatoren aufgebracht, die das Licht in der gleichen Richtung lenken wie die Vorzugsrichtung an der jeweiligen Glasplatte. Im Zustand ohne Spannung fällt das Licht also auf den ersten Polarisator und wird polarisiert. Dann fällt es durch das Glas, das ITO und Die Polyimidschicht auf den LC. Landläufig sagt man, die LC-Schraube dreht das Licht mit, sodass es durch den zweiten Polarisator ungehindert austreten kann. Dies ist nur ein Modell. Genau genommen ist der LC doppelbrechend, d.h. er macht aus dem linear polarisierten Licht elliptisch polarisiertes. Dadurch entsteht eine Phasenverschiebung zwischen ne und no … aber das führt hier zu weit.
Wichtig und richtig ist: Durch den LC kann das polarisierte Licht trotz gekreuzter Polarisatoren durch das Display hindurchtreten. Bei Ausgeschalteter Spannung ist das Display also hell. Das sieht man bei jedem Taschenrechner und jeder Digital-Armbanduhr.
Wird nun an die beiden ITO-Schichten ein Spannung angelegt, so drehen sich die LC-Moleküle mit ihrer Längsachse in Richtung der elektrischen Feldlinien, d.h., sie stellen sich im Dispslay senkrecht zu den Glasplatten. Damit ist die Schraubenstruktur der LC-Moleküle zerstört, das polarisierte Licht kann nicht mehr gedreht werden, kann also nicht mehr durch den 2. Polarisator fallen. Das Display erscheint dann dunkel. je nachdem welche Struktur die ITO-Schicht hat, kann man so z.B. Segmente von Ziffern ansteuern. Bei einem Taschenrechner besteht z.B. jede Ziffer aus 7 Segmenten, die einzeln angesteuer werden können. Nach dem Ausschalten nehmen die LC-Moleküle durch die Orientierungsschicht aus Polyimid wieder ihre Schraubenstruktur ein. Das Display erscheint wieder hell.
zu 2.
Die dielektrisch negativen LC-Moleküle werden durch (nun eine andere) Polyimidschicht so orientiert, dass sie ohne angelegte Spannung senkrecht zu den Glasplatten im Display stehen. Durch die gekreuzten Polarisatoren ist das Display im ausgeschalteten Zustand also dunkel (zu sehen bei jedem LCD Fernseher).
Legt man jetzt Spannung an, ist es bei dieser Art von Molekülen so, dass sie sich mit ihrer Längsachse senkrecht zum elektrischen Feld orientieren, also im Display parallel zu den Gläsern legen.
Durch eine besondere Behandlung der Glasoberfläche zum LC hin richten sich die Moleküle mit ihrer Längsachse in verschiedene Richtungen aus, beim Fernseher z.B. nach oben, unten, rechts und links. Deswegen ist z.B. ein Fernseher mit dieser VA-Technologie (VA = vertical aligned, also senkrecht ausgerichtet) aus allen Richtungen gut zu betrachten. Im Gegensatz dazu hat z.B. ein Taschenrechner in TN-Technologie meist nur einen guten Blickwinkel, meist vom schräg unten. Aus anderen Richtungen ist der Kontrast schlecht.
So weit in aller Kürze ein kleiner Diskurs in die Technologie der LCDs. Noch weitere Fragen?