LCD (Liquid Crystal Display) ist eine Art von Flachbildschirm, der Flüssigkristalle in seiner primären Betriebsform verwendet. Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsfällen für Verbraucher und Unternehmen, da sie häufig in Smartphones, Fernsehern, Computermonitoren und Instrumententafeln zu finden sind.
LCDs waren ein großer Sprung in Bezug auf die Technologie, die sie ersetzten, zu der Leuchtdioden (LED) und Gas-Plasma-Displays gehören. LCDs erlaubten es, Displays viel dünner zu machen als die Kathodenstrahlröhren-Technologie (CRT). LCDs verbrauchen viel weniger Strom als LED- und Gas-Plasma-Displays, da sie nach dem Prinzip arbeiten, Licht zu blockieren, anstatt es zu emittieren. Wo eine LED Licht emittiert, erzeugen die Flüssigkristalle in einem LCD ein Bild mit Hilfe einer Hintergrundbeleuchtung.
Da LCDs ältere Display-Technologien ersetzt haben, werden sie inzwischen durch neue Display-Technologien wie OLEDs ersetzt.
Wie LCDs funktionieren
Ein Display besteht aus Millionen von Pixeln. Die Qualität eines Displays bezieht sich üblicherweise auf die Anzahl der Pixel; ein 4K-Display besteht zum Beispiel aus 3840 x2160 oder 4096×2160 Pixeln. Ein Pixel besteht aus drei Subpixeln, einem roten, einem blauen und einem grünen – allgemein als RGB bezeichnet. Wenn die Subpixel in einem Pixel die Farbkombinationen ändern, kann eine andere Farbe erzeugt werden. Wenn alle Pixel auf einem Display zusammenarbeiten, kann das Display Millionen von verschiedenen Farben erzeugen. Wenn die Pixel schnell ein- und ausgeschaltet werden, entsteht ein Bild.
Die Art und Weise, wie ein Pixel gesteuert wird, ist bei jedem Display-Typ unterschiedlich; CRT, LED, LCD und neuere Display-Typen steuern alle Pixel unterschiedlich. Kurz gesagt: LCDs werden von einer Hintergrundbeleuchtung beleuchtet, und die Pixel werden elektronisch ein- und ausgeschaltet, während Flüssigkristalle verwendet werden, um polarisiertes Licht zu drehen. Vor und hinter allen Pixeln befindet sich ein polarisierender Glasfilter, wobei der vordere Filter in einem Winkel von 90 Grad angeordnet ist. Zwischen den beiden Filtern befinden sich die Flüssigkristalle, die elektronisch ein- und ausgeschaltet werden können.
LCDs werden entweder mit einem Passiv-Matrix- oder einem Aktiv-Matrix-Anzeigengitter hergestellt. Das Aktivmatrix-LCD ist auch als Dünnschichttransistor (TFT)-Display bekannt. Das Passivmatrix-LCD hat ein Gitter aus Leitern mit Pixeln, die sich an jeder Kreuzung im Gitter befinden. Ein Strom wird über zwei Leiter des Gitters geschickt, um das Licht für jedes Pixel zu steuern. Eine aktive Matrix hat einen Transistor, der sich an jeder Pixelkreuzung befindet und benötigt weniger Strom, um die Leuchtdichte eines Pixels zu steuern. Aus diesem Grund kann der Strom in einem Aktiv-Matrix-Display häufiger ein- und ausgeschaltet werden, was die Bildwiederholzeit verbessert.
Einige Passiv-Matrix-LCDs verfügen über Dual-Scanning, was bedeutet, dass sie das Raster zweimal mit Strom abtasten in der gleichen Zeit, die es für einen Scan in der ursprünglichen Technologie brauchte. Allerdings ist die Aktivmatrix immer noch die überlegene Technologie unter den beiden.
Typen von LCDs
Zu den Typen von LCDs gehören:
- Twisted Nematic (TN)- die preiswert sind und gleichzeitig hohe Reaktionszeiten haben. TN-Displays haben jedoch niedrige Kontrastverhältnisse, Betrachtungswinkel und Farbkontraste.
- In-Panel-Switching-Displays (IPS-Panels)- die im Vergleich zu TN-LCDs deutlich bessere Kontrastverhältnisse, Betrachtungswinkel und Farbkontraste aufweisen.
- Vertical Alignment Panels (VA-Panels)- die als mittlere Qualität zwischen TN- und IPS-Displays angesehen werden.
- Advanced Fringe Field Switching (AFFS)- die im Vergleich zu IPS-Displays einen Spitzenplatz im Bereich der Farbwiedergabe einnehmen.
LCD vs. OLED vs. QLED
LCDs werden mittlerweile von anderen Display-Technologien überholt, bleiben aber nicht komplett in der Vergangenheit. Nach und nach werden LCDs durch OLEDs oder organische Leuchtdioden ersetzt.
OLEDs verwenden eine einzelne Glas- oder Kunststoffplatte, im Gegensatz zu LCDs, die zwei verwenden. Da eine OLED keine Hintergrundbeleuchtung wie ein LCD benötigt, sind OLED-Geräte wie Fernseher typischerweise viel dünner und haben viel tiefere Schwarztöne, da jedes Pixel in einem OLED-Display einzeln beleuchtet wird. Wenn bei einem LCD-Bildschirm die Anzeige größtenteils schwarz ist, aber nur ein kleiner Teil beleuchtet werden muss, wird immer noch die gesamte Rückseite beleuchtet, was zu Lichtverlusten auf der Vorderseite des Displays führt. Ein OLED-Bildschirm vermeidet dies, hat zudem einen besseren Kontrast und Betrachtungswinkel und verbraucht weniger Strom. Mit einem Kunststoffpanel kann ein OLED-Display gebogen und über sich selbst gefaltet werden und trotzdem funktionieren. Dies kann in Smartphones wie dem umstrittenen Galaxy Fold gesehen werden; oder im iPhone X, das die Unterseite des Displays über sich selbst biegt, so dass das Flachbandkabel des Displays in Richtung des Telefons reichen kann, wodurch die Notwendigkeit eines unteren Rahmens entfällt.
Allerdings sind OLED-Displays tendenziell teurer und können unter Einbrennen leiden, wie es bei plasmabasierten Displays der Fall ist.
QLED steht für Quantum Light Emitting Diode und Quantum Dot LED. QLED-Displays wurden von Samsung entwickelt und sind in neueren Fernsehern zu finden. QLEDs funktionieren sehr ähnlich wie LCDs und können immer noch als eine Art von LCD betrachtet werden. Bei QLEDs wird ein LCD mit einer Schicht aus einem Quantenpunktfilm versehen, der die Farbe und Helligkeit im Vergleich zu anderen LCDs drastisch erhöht. Der Quantum-Dot-Film besteht aus kleinen Kristall-Halbleiterpartikeln. Die Kristall-Halbleiterpartikel können in ihrer Farbausgabe gesteuert werden.
Bei der Entscheidung zwischen einem QLED- und einem OLED-Display haben QLEDs deutlich mehr Helligkeit und sind nicht von Einbrennungen betroffen. Allerdings haben OLED-Displays immer noch ein besseres Kontrastverhältnis und tiefere Schwarztöne als QLEDs.