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Dominik-bergmann.de

Bildschirmarten

CRT-Bildschirme

Im Jahre 1897 wurde die Braunsche Röhre auch Kathodenstrahlröhre entwickelt von Karl Ferdinand Braun. Diese Technik wird für CRT-Bildschirme (Abk. für engl. Cathode Ray Tube und auf deutsch Kathodenstrahlröhre) benutzt. CRT-Bildschirm war die erste Computerbildschirmtechnik und wurde zu seiner Zeit überall benutzt. Das Herz war die Kathodenstrahlröhre. Sie ist ein geschlossenes Glasgebilde mit Elektronenkanonen am hinteren Ende und einer Phosporbeschichtung im Frontbereich. Diese Beschichtung besteht pro Pixel aus 3 Phosporelementen, die unterschiedliche Farben haben. Diese Elemente leuchten rot, grün oder blau, wenn sie von einem der drei unterschiedlichen Elektronenstrahlen getroffen werden. Aus den Kombinationen und durch die Intensität der einzelnen Grundfarben werden andere Farben erzeugt wie z.B. lila, gelb und orange. Aber welche Farbe erzeugt wird unter anderem auch von der Grafikkarte bestimmt, weil in deren Speichern die digitale Farbinformationen sind für jedes der Phosporelemente. Ältere CRT-Monitore sind stark gewölbt, da der Elektronenstrahl einen gleichlangen Weg zum Bildschirm haben soll um ein Gleichgewicht der Helligkeit zu finden. Die Vorteile zu anderen Bildschirmen sind, das man seine Auflösung ändern kann, es ist robuster und kostet deutlich weniger als die moderneren Bildschirme. Aber es gibt auch Nachteile z.B. ein Röhrenmonitor nimmt sehr viel Platz weg, weil es hinten sehr lang ist und sehr groß ist, deshalb ist es auch schwer so ein Bildschirm zu transportieren. Externe Magnetfelder können zum Zusammenbruch des Bildes führen. Früher traten schwache Röntgenstrahlen aus den Monitoren heraus, aber heutzutage ist man davon vollständig abgeschirmt.

LCD

Die erste funktionierende LCD (engl. Liquid Crystal Display und in deutsch Flüssigkristallanzeige) wurde 1968 in den USA von einer Gruppe bei der Radio Corporation of America (RCA) entwickelt unter der Leitung von George H. Heilmeier. Beim LCD werden Flüssigkeitskristalle benutzt, die einzeln ein Pixel darstellen. Das Grundprinzip ist die Beeinflussung der Polarisation von Licht durch die Ausrichtung von Flüssigkristallen. Die erfolgt durch das Anlegen einer Spannung. Hinter den Flüssigkeitskristallen befindet sich die Hintergrundbeleuchtung, die aus den Ecken herausleuchten oder durch Leuchtstoffrohren. Die Kristalle können einzeln ausgerichtet werden, so dass sie weniger oder mehr Licht durchlassen je nachdem was gebraucht wird und die jeweilige Farbe wird wiedergegeben. Die Vorteile von LCD-Bildschirmen sind, dass sie keine Röntgenstrahlen erzeugen und das Bildschirm wird nicht durch externe Magnetfelder z.B. Transformatoren oder Lautsprecher beeinflusst. Sie verbrauchen deutlich weniger Strom, weil sie weniger Energie aufnehmen muss. Darüber hinaus besitzen sie ein flimmerfreies, verzerrungsfreies, bei Idealauflösung scharfes Bild, ein geringeres Gewicht sowie eine geringe Einbautiefe. Die Nachteile sind, dass die Qualität der Farbe weiß nach Jahren nachlässt.

TFT

Der TFT (engl. Thin Film Transistor und deutsch Dünnfilmtransistor) -Display ist eine Weiterentwicklung von LCD. Mit diesem Verfahren sollte möglich werden, kleinere Pixel oder höhere Pixelzahlen darzustellen. Technisch gesehen geht es um den Aktiv-Matrix-Display. Jeder Bildpunkt hat einen Stromversorgungsanschluss und einen aktiven Verstärker. Die Bildschirme besitzen eine matte Frontscheibe, die Reflexionen verhindert und Bilder attraktiver und kräftiger wiedergibt. Man hat einen weiteren Blickwinkel und es ist möglich hellere Bilder darzustellen. Man verwendet diese Bildschirme, wenn man draußen arbeiten muss, an einem Fensterplatz sitzt und keine Reflexionen haben möchte oder wenn man mit Grafiken arbeitet und die Pixelzahlen benötigt um Bilder/Videos besser darzustellen

IPS-Display

IPS (engl. In-plane Switching) ist eine Displaytechnologie, die zur Familie LCD gehört, wurde 1996 von Hitachi entwickelt. Beim IPS-Monitor werden die Flüssigkeitskristalle bei Erregung parallel zur Display-Fläche ausgerichtet. Diese Technik wird vorwiegend für hochwertige Monitoren benutzt. Die Vorteile sind, das man die Pixel sehr genau schalten, somit wird die Lichtmenge viel genauer dosieren und der Betrachtungswinkel ist sehr hoch, weil das Licht ungehindert die Pixel passieren kann. Diese Technologie verbessert Betrachtungswinkel und Farbdarstellung und bietet dem Benutzer insgesamt ein besseres Erlebnis.

TN-Display

Bei TN ( engl. Twisted Nematic)-Display sind die Pixel stäbchenförmig und sind alle waagerecht zur Bildebene ausgerichtet und lassen das Licht der Hintergrundbeleuchtung durch. Legt man an die Pixel eine Spannung an, dann ändert sich die Ausrichtung der Flüssigkristalle. Je höher die Spannung ist, desto senkrechter stehen die Stäbchen zur Bildebene und verhindern so, dass das Licht der Hintergrundbeleuchtung durchscheinen kann. Das Pixel wechselt also von Hell auf Dunkel. Der Nachteil ist die geringe Blickwinkelstabilität. Je schräger man guckt, desto schwächer wird der Kontrast und man sieht andere Farben.

Feldemessionsdisplay

Das Feldemissionsdisplay ist eine noch in Entwicklung steckende Technologie die im Vakuum beschleunigte Elektronen auf Luminophore schießt und so Bewegungsenergie in sichtbares Licht umwandelt. Am leichtesten geht es, wenn Elektronen aus kalten Kathoden mit Hilfe der Feldemission freigesetzt werden, denn dort ist die Feldliniendichte am höchsten. Die freien Elektronen werden zu positiven Anoden und treffen auf die Leuchtschicht, dort werden Moleküle angeregt die daraufhin sichtbares Licht aussenden. In der Physik würde man sagen das hier der Tunnel Effekt wirkt da die freien Elektronen eine Potentialbarriere mit einer höheren Energie überwinden. Diese Technik könnte falls sie sich ausbauen (Weiterentwickeln) lässt die CRT- und LCD-Bildschirme ablösen, da der FED-Bildschirm in Sachen wie Auflösung, Kontrast, Bildqualität und Produktionskosten sowie Produktionsaufwand die anderen Bildschirme übertrifft. Leider kam die von Sony und einem Investor beabsichtigte Produktionsaufnahme ab 2009 nicht zustande und bisher (2017) lässt man uns im Dunkeln wann und ob überhaupt noch ein Neubeginn für den FED zustande kommt.

OLED

OLED steht für organic light emitting diode oder auf deutsch organische Leuchtdiode. Der OLED-Display braucht keine Hintergrundbeleuchtung. Jeder Bildpunkt ist eine Lichtquelle, also jedes OLED leuchtet für sich. Es ist ein leuchtendes Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien und besteht aus mehreren Schichten. In den Schichten werden negative Elektronen von der Kathode injiziert und von der Anode mit ihren positiv geladenen Löscher aufgefangen, diesen Zustand nennt man Exziton. Dieses Element setzt bereits beim angeregten Zustand ein Farbstoffmolekül dar oder stellt bei Zerfall Energie zur Anregung des Farbstoffmoleküls zur Verfügung. Das Farbstoffmolekül kann je nach zustand eine andere Farbe haben. Der große Nachteil ist die Lebensdauer von einem OLED-Display.

SED

Der Surface-conduction Electron-emitter Display (SED) wurde von Canon und Toshiba im Jahre 2008 auf den Markt gebracht. Dieser Monitor besteht aus leitfähigen Elektron-Emittern ähnlich wie bei Bildröhren Monitoren. Jeder Emittern ist für je einen Pixel zuständig. Er versucht die Vorteile von CRT, LCD und Plasma Monitoren zu vereinen, zum Beispiel Geringe Leistungsaufnahme, hoher Kontrast, schnelle Reaktionszeit , tiefes Schwarz und flache Bauweise. Die Funktionsweise läuft wie folgt ab: Schaltet man das Gerät ein, werden Elektronen emittiert und im elektrischen Feld zwischen dem Phosphor beschichteten Glas, das den Bildschirm bildet, und den Emittern beschleunigt. Das Phosphor auf dem Glas dient als Leuchtmittel. Die Vorteile bestehen darin, dass Elektronenstrahlen nicht abgelenkt werden müssen, daher ist der Bildschirm so dünn und ähnlich schnelle Reaktionszeiten und naturgetreue Farbwiedergabe zu bieten. Der Nachteil ist, wegen den verwendeten Leichtmittel kann es zum Einbrennen des Bildschirm kommen. Der SED wir bei normalen Computerbildschirmen und Fernseher verwendet. Der SED ist für den heutigen Hausgebrauch nicht mehr erhältlich, da Canon im Jahre 2010 die Entwicklung des Bildschirms auf Eis gelegt haben.

Plasmabildschirm

Der erste funktionsfähige Plasmabildschirm wurde im Jahre 1964 von zwei Professoren namens Donald Bitzer und Gene Slottow entwickelt. Einer der damals großen Vorteile waren, dass man die Bildschirme digital ansteuern konnte und sie waren langlebig. Erst in den 80er Jahren gelang dem Plasmabildschirm der Durchbruch wegen der Flaschenbauweise und der Kompaktheit um Laptops zu bauen. Ein Plasmabildschirm besteht aus 2 Glasplatten, und zwischen diesen Platten befinden sich Kammern. Ein Pixel besteht immer aus drei Kammern und in den Kammern ist auch das Plasma enthalten. Damit jetzt ein Bild entsteht kann, werden die Kammern für kurze Zeit in einen anderen Aggregatzustand versetzt und die Farben werden von verschiedenen Leuchtstoffe erzeugt. Unterhalb der Kammern sitzen die Adresselektroden. Sie sind für die Ansteuerung zuständig. In der Oberen Glasschicht werden Elektroden verbaut und sind Komponente bei der Steuerung von Intervallen und für die Helligkeit eines Bildes da. Adresselektroden sind horizontal und die oberen Elektroden vertikal angeordnet. Das dadurch entstehende Gitter erlaubt eine präzise Ansteuerung der einzelnen Kammern. Die großen Nachteile von so einem Bildschirm sind einen hohen Stromverbrauch wegen der andauernden Zündung der Kammern und wegen einer Inhalation von Lüftern wegen der entstehenden Hitze auch etwas Lärm. Außerdem haben Plasmabildschirme eine geringe Lebensdauer und ein hohes Einbrennrisiko.