LCD

Die Abkürzung LCD steht für Liquid Crystal Display (Flüssigkristallbildschirm) und bezeichnet eine Klasse von Anzeigegeräten, die auf dem Prinzip der Polarisation von Licht durch elektrisch angesteuertes Flüssigkristall beruhen. LCDs kommen als Bauteile in Form von Segmentanzeigen, z.B. in Digitaluhren, als Display-Komponente in Hausgeräten (Kaffeemaschine, Kühlschrank) und Computerperipherie (Drucker, Faxgerät) zum Einsatz. LCD-Bildschirme dienen als Computerzubehör oder als integrativer Bestandteil von Notebooks, Smartphones und Tablets der Anzeige von Bild-, Text- und Video-Informationen.

Bestimmte Flüssigkristalle verändern beim Anlegen einer elektrischen Spannung ihre mikroskopische Struktur, was die Polarisation von Licht beeinflusst. Bei Anzeigen mit LCD-Segmenten wird einfallendes Licht so polarisiert, dass es nur vermindert zurückgestrahlt wird (dunkle Anzeigeelemente). Die Darstellung eines einzelnen Pixels in einem LCD-Bildschirm funktioniert nach dem gleichen Prinzip, arbeitet aber mit der Lichtdurchlässigkeit bzw. der Lichtundurchlässigkeit einzelner Bildpunkte: Das Licht der Hintergrundbeleuchtung gelangt durch ein Polarisationsfilter, passiert ein erstes Farbfilter, die erste Glasscheibe des Flüssigkristalls, das Flüssigkristall, die zweite Glasscheibe, ein weiteres Farbfilter und ein Polarisationsfilter, bevor es zuletzt aus dem Monitor austritt. Die Regulation der Helligkeit, also der Lichtdurchlässigkeit eines Pixels, erfolgt durch den von der Spannung abhängigen Polarisationsgrad des Flüssigkristalls.

Die IPS-(In-Plane-Switching)-Bildschirme sind eine eine Sonderform der LCD-Bildschirme, da bei ihnen die Flüssigkristalle von Elektroden gesteuert werden, die in der gleichen Ebene liegen wie die Moleküle des Flüssigkristalls. Die IPS-Technologie reduziert die Anzahl der benötigten Schichten eines LCD-Panels deutlich und verbessert die Darstellung bei seitlicher Betrachtung.

Die Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen kann durch unterschiedliche Lichtquellen erfolgen. Lange Zeit üblich, heutzutage aber aus Gründen des Umweltschutzes kritisch betrachtet, waren die quecksilberhaltigen Gasentladungslampen. Sie bieten enorme Lichtstärken, führen häufig jedoch zu unzureichenden Schwarz-Tönen. Bezüglich des Energiesparpotenzials liegen sie im Vergleich mit CRT-Röhrenmonitoren vorne, benötigen jedoch durch die gleichbleibende Lichtabgabe mehr Energie als eine moderne LED-Hintergrundbeleuchtung. Die LED-Hintergrundbeleuchtung kann in Form des EDGE-LED über Lichtleiter vom Rand her erfolgen oder via Direct-LED oder Full-LED als direkte, oftmals in Segmente aufgeteilte, Hintergrundbeleuchtung. Die zuletzt genannte Variante ermöglicht die lokale Abdunkelung (Local Dimming) dunkler Bildbereiche, was die Darstellung von Schwarz-Tönen verbessert.

Im Unterschied zu LCD-Monitoren liegen bei LCD-Projektoren die Sub-Pixel für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau nicht in einer Ebene, sondern werden über ein Spiegelsystem in den Strahlengang des Objektivs projiziert. Einzelne Beamer besitzen gar ein zusätzliches Gelbfilter, um eine Schwäche der LCD-Projektoren im Grün-Gelbbereich zu reduzieren. Der Vorteil der separaten Farberzeugung liegt vor allem darin, dass in jedem projizierten Bildpunkt das gesamte Farbspektrum abgebildet wird und nicht wie bei LCD-Monitoren in unterschiedlich farbigen Punkten nebeneinander. Trotz dieses technischen Kniffs ist bei LCD-Beamern bei geringem Betrachtungsabstand der sogenannte Fliegengittereffekt sichtbar.

Bereits im Jahr 1904 wurden erste Forschungsarbeiten über Flüssigkristalle veröffentlicht. Jedoch erst sechs Jahrzehnte später gelang es britischen Wissenschaftlern erstmals, Flüssigkristalle so miteinander zu verbinden, dass die Anforderungen bezüglich Stabilität und Temperaturverhalten für LCD-Bildschirme erfüllt werden konnte. Das erste funktionierende LCD wurde 1968 in den USA entwickelt. Am 4. Dezember 1970 wurde das erste Patent über die „nematische Drehzelle“ (TN-Zelle) in der Schweiz angemeldet. In Deutschland wurde das Patent nicht erteilt, dafür jedoch in 21 anderen Ländern. Erste LCD-Displays werden serienmäßig seit Anfang der 1970er Jahre in Digitaluhren und Taschenrechnern verwendet. Diese einfarbigen Displays ohne Hintergrundbeleuchtung zeichnen sich durch geringsten Energieverbrauch und sehr hohe Lebensdauer aus und finden alternativlos überall dort Anwendung, wo ein langer wartungsfreier Betrieb erforderlich ist. Verbreitung fanden LCDs über weitere tragbare oder batteriegespeiste Geräte wie etwa Mobiltelefone, Notebooks und ähnliches.

Mittlerweile haben LCDs und Plasma-Displays die Kathodenstrahlröhre weitgehend verdrängt. Dies betrifft insbesondere Computermonitore und Fernsehgeräte mit größeren Bilddiagonalen. 2003 wurden in Deutschland bereits mehr LCDs als herkömmliche Röhrenmonitore für PCs und 2006 mehr Flachbildfernseher – also LCDs und Plasmabildschirme – als Röhrengeräte verkauft (Quelle: Golem.de).