2.

Anzeigetechniken von Flachbildschirmen

Beispiele für Anzeigetechniken, die einen Verzicht auf eine Bildröhre möglich machen, sind Elektrolumineszenz-, Vakuumfluoreszenz-, Feldemissions- sowie LED- und Plasmaanzeigen, bei denen über die Anregung bielektrischer oder fluoreszierender Substanzen bzw. von Edelgasen durch das Einwirken von elektrischen Feldern und Entladungen Licht abgegeben wird, und ferner Anzeigen auf der Basis von Flüssigkristallen. In handelsüblichen Flachbildschirmen wird vor allem die Plasma- und die LCD-Anzeigetechnik eingesetzt.

1.

Plasmabildschirm

Ein Plasmabildschirm setzt sich aus vielen kleinen Zellen zusammen, die das Edelgas Xenon oder eine Mischung von Xenon und Neon enthalten und mit rotem, grünem oder blauem Leuchtstoff beschichtet sind. Die Zellen besitzen Elektroden, über die sich eine elektrische Spannung anlegen lässt. Liegt eine Spannung an, so kommt es in der Zelle zur Gasentladung, bei der die Edelgase ionisiert und in ein Plasma umgewandelt werden. Das Plasma sendet UV-Licht aus, das mit dem Leuchtstoff in eine Wechselwirkung tritt und ihn zum Leuchten bringt. Entsprechend der Leuchtstofffarbe wird rotes, grünes oder blaues Licht erzeugt und abgestrahlt. Jeweils drei Zellen (rot, grün und blau) bilden dabei einen Bildpunkt (Pixel). Zum Aufbau des gesamten Bildes wird jede Zelle individuell über einen zugehörigen Transistor zum Leuchten angeregt und entsprechend der Informationen aus dem Bildsignal die Dauer des Leuchtens der Zelle beeinflusst. Das Gas in der Zelle wird dabei in Intervallen zur Entladung angeregt, also mehrmals an- und ausgeschaltet; die Anzahl der Entladungen bestimmt die Leuchtdauer der Zelle. Dadurch lassen sich Helligkeit und abgestrahlte Farbe der Bildpunkte steuern.

2.

LCD-Bildschirm

Beim Flüssigkristall- oder LCD-Bildschirm werden Flüssigkristalle zur Bilddarstellung verwendet. Die Moleküle eines Flüssigkristalls haben die Eigenschaft, die Polarisationsrichtung von polarisiertem Licht (siehe Optik) zu beeinflussen. Im hinteren Bereich des Bildschirmes liefern Fluoreszenzröhren weißes Licht. Dieses „normale” Licht durchläuft beim Betrieb des Gerätes den vorderen Bereich und trifft dabei aufeinanderfolgend auf drei Schichten: (1) im ersten Polarisationsfilter wird das Licht polarisiert, d. h., die Lichtwellen, die sich zuvor in verschiedenen Schwingungsebenen bewegten, werden auf eine einzige Schwingungsebene ausgerichtet. (2) Anschließend durchläuft das nun polarisierte Licht die Flüssigkristallmoleküle, die die Schwingungsebene um einen bestimmten Winkel drehen. Danach passiert das Licht einen Farbfilter und trifft (3) auf den zweiten Polarisationsfilter, der um 90 Grad zum ersten Polarisationsfilter verdreht ist. Das hat folgenden Grund: Liegt keine elektrische Spannung an den Flüssigkeitskristallmolekülen an, polarisieren sie das Licht so, dass der zweite Polarisationsfilter das Licht nicht durchlässt, der Bildschirm bleibt also schwarz. Liegt eine Spannung an den Molekülen an, so ändern sie ihre Lage im Raum und drehen das Licht so weit, dass der zweite Filter es doch noch durchlässt. Die Lageänderung und damit die Drehung des polarisierten Lichtes sowie die durchgelassene Lichtmenge sind umso größer, je größer die angelegte Spannung ist.

Ein LCD-Bildschirm setzt sich aus einzelnen Zellen zusammen, die über elektrische Leiterbahnen miteinander verbunden sind. Drei Zellen, entsprechend den Farben Rot, Grün und Blau, bilden einen Bildpunkt (Pixel). Für jede einzelne Zelle ist bei den meist üblichen TFT-Bildschirmen ein Dünnschichttransistor (englisch thin film transistor, TFT) verantwortlich. Jeder Transistor wird nach den Informationen aus dem Bildsignal angesteuert und erzeugt die entsprechend hohe Spannung in der Zelle und sorgt für die entsprechende Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle. Nachdem das Licht die Zellen verlassen hat, fällt es durch einen Farbfilter und wird entsprechend eingefärbt. Es gibt auch Ausführungen ohne Farbfilter, bei denen die einzelnen Zellen entsprechend farbig sind.