Grundlegende Dinge, die Sie über LCD-Displays wissen müssen

LCD-Bildschirme sind überall. Wahrscheinlich besitzen Sie zu Hause und bei der Arbeit ein oder mehrere Geräte mit einem LCD-Bildschirm. Dazu gehören Ihr Fernseher, Computermonitor, Uhren, Uhren, Smartphones und sogar Taschenrechner.

Aber haben Sie sich jemals gefragt, wie Ihr LCD-Bildschirm funktioniert, seine Lebensdauer, seine Komponenten und wie er heute mit anderen aufstrebenden Display-Technologien mithalten kann?

Wenn Sie all diese Dinge über Ihr LCD-Display wissen, können Sie Ihren Bildschirm noch mehr schätzen. Die Pflege Ihres Geräts wird einfacher, wenn Sie mit diesem Wissen ausgestattet sind.

Hier sind ohne weiteres die grundlegenden Dinge, die Sie über LCD-Displays wissen müssen.

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Wie funktionieren LCD-Bildschirme?

LCD-Bildschirme verwenden die Flüssigkristallanzeige-Technologie. Der Bildschirm ist mit Flüssigkristallen eingebettet, einer Substanz, die Eigenschaften zwischen einem herkömmlichen Flüssigkristall und einem Festkörper hat. Flüssigkristalle können fließen, aber ihre Moleküle tragen eine kristallähnliche feste Orientierung.

Flüssigkristalle sind dafür verantwortlich, ein Bild zu erzeugen, das auf den LCD-Bildschirm geblitzt wird. Sie geben jedoch kein Licht ab. Hintergrundbeleuchtungen werden verwendet, um diese Kristalle zu beleuchten.

Ein Bildschirm besteht aus mehreren winzigen Farbblöcken, die als Pixel bezeichnet werden. Der Begriff ist eine Kombination aus „Bild“ und „Element“ und bezeichnet Pixel als kleine Elemente, die ein gesamtes Bildschirmbild bilden. Ein Bildschirm besteht normalerweise aus Millionen von Pixeln.

Jedes Pixel auf dem Bildschirm besteht aus rotem, blauem und grünem Licht. Diese Lichter können schnell ein- oder ausgeschaltet werden, um ein bewegtes Gesamtbild oder Bild zu erstellen.

In LCD-Displays werden Pixel jetzt durch die Verwendung von Flüssigkristallen für rotierendes polarisiertes Licht reguliert. Polarisiertes Licht bezeichnet Lichtwellen mit Schwingungen, die in einer einzigen Ebene auftreten. Bei LCDs wird dies durch die Verwendung polarisierter Schichten erreicht.

Jedes Pixel hat Polarisationsfilter auf der Vorder- und Rückseite. Zwischen diesen Filtern befinden sich winzige nematische (verdrillte) Flüssigkristalle. Die Flüssigkristalle können durch winzige elektronische Transistoren elektronisch ein- oder ausgeschaltet werden.

Wenn der Flüssigkristall ausgeschaltet wird, hört der vom Transistor gesteuerte Strom auf zu fließen. Das Pixel wird dann eingeschaltet und hellt sich aufgrund der 90-Grad-Verdrehung des nematischen Flüssigkristalls auf. Dadurch kann Licht durch beide Polarisationsfilter auf dem Pixel hindurchgehen, wodurch das Pixel beleuchtet wird, indem Licht durchgelassen wird.

Wenn der Flüssigkristall eingeschaltet wird, fließt Elektrizität durch die nematischen Flüssigkristalle. Sie richten sich vollständig aus ihrem verdrehten Zustand auf. Der Polarisationsfilter vor dem Flüssigkristall blockiert das Licht, was dazu führt, dass die Pixel ausgehen und dunkel werden.

Ein einzelnes LCD enthält Millionen von Pixeln, nematische Flüssigkristalle, Polarisationsfilter und Transistoren. Sie alle arbeiten zusammen, um Bilder auf dem Bildschirm zu erstellen.

Um mehr über die Funktionsweise von LCDs zu erfahren, klicken Sie hier, um mehr zu lesen:So funktioniert das TFT-LCD-Touchscreen-Display

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Lebensdauer des LCD-Displays

Die Lebensdauer des LCD-Displays hängt von mehreren Faktoren ab, wie zum Beispiel:

  •  Hintergrundbeleuchtungsquelle des LCD-Bildschirms
  •  Bildschirmgröße anzeigen
  •  Lagerbedingungen
  •  Status der den LCD-Bildschirm begleitenden elektrischen Komponenten
  •  Häufigkeit der Nutzung
  •  Betriebsumgebung des Bildschirms (wird er drinnen oder draußen verwendet)

Die meisten LCD-Monitore haben eine Lebensdauer von 30,000 bis 60,000 Stunden. Das entspricht 5-7 Jahren Nutzung des Monitors für 24 Stunden am Tag. Es könnte auch 10-20 Jahre bedeuten, wenn der Monitor 8 Stunden am Tag, 5 Tage die Woche läuft.

Die Lebensdauer der Hintergrundbeleuchtung ist der größte Faktor bei der Bestimmung der Lebensdauer des LCD-Displays. Das liegt daran, dass Flüssigkristalle kein Licht von sich selbst abgeben. Die Flüssigkristalle sind auf die Hintergrundbeleuchtung angewiesen, um sie zu beleuchten. Daher nutzt sich der LCD-Bildschirm ab, wenn die Hintergrundbeleuchtung gedimmt wird, wenn er seine maximale Lebensdauer erreicht.

Wie Sie LCDS warten und ihre Lebensdauer verlängern können, klicken Sie hier, um mehr zu erfahren:

Wie sollte das LCD-Display gewartet werden?

4 Möglichkeiten, die After-Sales-Probleme von kapazitiven Touchscreen-Displays zu reduzieren

LCD-Anzeigekomponenten

Mehrere Komponenten bilden einen LCD-Bildschirm. Wir erklären jeden hier:

1. Hintergrundbeleuchtung

Die Hintergrundbeleuchtung dient als Beleuchtung des gesamten LCD-Anzeigegeräts. Ohne Hintergrundbeleuchtung bleibt das LCD-Gerät abgedunkelt und schwer zu bedienen. Hintergrundbeleuchtungen sind direkt hinter dem LCD-Panel installiert, um das Display zu beleuchten.

Einfache Geräte wie Taschenrechner verwenden keine Hintergrundbeleuchtung für ihre LCD-Bildschirme. Benutzer verlassen sich auf natürliches Licht, um die auf solchen Rechnern angezeigten Zahlen zu sehen. Die meisten modernen LCD-Bildschirme wie Fernseher, Computermonitore, Smartphones, Luftfahrtbildschirme, Außenbeschilderungen und medizinische Überwachungsgeräte verwenden jedoch Hintergrundbeleuchtungen als interne Lichtquelle.

Es gibt verschiedene Arten von Hintergrundbeleuchtungen, die in LCDs verwendet werden, und hier sind einige davon:

A. Leuchtdiode (LED)

Diese Art von Hintergrundbeleuchtung ist heute die beliebteste und am weitesten verbreitete Lichtquelle für LCDs. Leuchtdioden sind Halbleiter, die Licht emittieren, sobald elektrischer Strom in sie fließt. Teilchen, die den elektrischen Strom tragen, werden Elektronenlöcher genannt. Diese verbinden sich mit Elektronen im Halbleiter und setzen Photonen (Lichtteilchen) frei.

Bandabstände, sogenannte Bandgaps, bestimmen die Energie der Photonen. Darüber hinaus bestimmt die Energie des Photons, welche Farbe die LED in Abhängigkeit von der Wellenlänge des emittierten Lichts emittiert. Verschiedene Arten von Halbleitern und ihre entsprechenden unterschiedlichen Bandlücken erzeugen unterschiedliche Lichtfarben.

Automatisches Fütterungssystem

LED hat viele Unterkategorien, darunter:

  •  Randbeleuchtete weiße LED (EL-WLED)– Eine oder mehrere LED-Reihen werden am Bildschirmrand platziert. Durch einen speziellen Lichtdiffusor wird das Licht gleichmäßig über den gesamten Bildschirm gestreut. Computermonitore, Laptops, Notebooks und sogar HDTVs werden auf diese Weise beleuchtet.
  •  Weiße LED (WLED)– Die Rückseite des LCD-Panels wird mit mehreren weißen LEDs beleuchtet. Vor den LEDs befindet sich ein Diffusor, der das Licht gleichmäßig über den Bildschirm verteilt. Einige Computermonitore und großformatige LCD-Fernseher verwenden diese LED-Technologie.
  •  Rot-Grün-Blau-LED (RGB-LED)– Diese Technologie funktioniert wie WLED. Der Unterschied besteht darin, dass anstelle von weißen Lichtern rote, grüne und blaue LED-Kombinationslichter verwendet werden. Eine bessere Bildqualität und ein höherer Farbraum sind seine Vorteile gegenüber WLED und EL-WLED.

B. Elektrolumineszenz-Panel (ELP)

ELP verwendet elektrolumineszierende Materialien wie farbige Leuchtstoffe anstelle von Wärme, um Licht zu erzeugen. Dieses Material wird zwischen zwei Leiterschichten gelegt. Das Material emittiert Licht, wenn ein elektrischer Strom durch ihn fließt. ELPs werden hauptsächlich in kleinen LCD-Bildschirmen verwendet.

C. Kaltkathoden-Leuchtstofflampen (CCFL)

Die CCFL-Hintergrundbeleuchtung verwendet eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe als Hauptlichtquelle. Diese Lampe besteht aus einer Kathode, die nicht durch einen Glühfaden elektrisch beheizt wird, daher die Konnotation „kalt“. Ein Diffusor wird vor der CCFL-Lampe platziert, um das Licht gleichmäßig über den gesamten Bildschirm zu verteilen.

Die in CCFL verwendeten Kathoden erzeugen Licht, indem sie eine nicht erhitzte thermionische Emission von Elektronen erzeugen. Dies wird erreicht, indem Entladungen in Quecksilberdampf verwendet werden, um ultraviolettes Licht zu erzeugen. Dieses Licht wiederum erzeugt eine fluoreszierende Beschichtung im Inneren der Lampe, wodurch sichtbares Licht entsteht.

Neonlampen gelten auch als eine Art von CCFL. Solche Lampen emittieren Licht durch Anregung von Gasmolekülen.

Computermonitore und Fernsehbildschirme verwendeten überwiegend CCFLs für die Hintergrundbeleuchtung. Moderne Hersteller entscheiden sich jedoch für die LED-Technologie anstelle von CCFL für die Hintergrundbeleuchtung ihrer Geräte.

D. Glühkathoden-Leuchtstofflampen (HCFL)

HCFL-Hintergrundbeleuchtungen haben Filamente, die erhitzt werden müssen, um Quecksilberatome anzuregen, den Strom fließen zu lassen und schließlich Licht auszusenden. HCFLs werden häufig in LCD-Geräten wie medizinischen Geräten, kundenspezifischen aufgabenorientierten Lampen, Scannern und Outdoor-LCD-Schildern verwendet.

2. Flüssigkristall für LCD-Anzeige

Flüssigkristalle sind das Herzstück eines LCD-Displays. Diese einzigartige Substanz fließt wie eine Flüssigkeit, behält aber viele Eigenschaften fester Kristalle bei. Sie haben lange und zylinderförmige Moleküle, die sich verdrehen können, wenn sich die molekulare Orientierung ändert.

In LCD-Displays werden verschiedene Flüssigkristallfamilien verwendet. Eine Anforderung solcher Flüssigkeiten besteht darin, eine gegenseitige Anziehung zu zeigen. Außerdem müssen die Moleküle im Flüssigkristall anisotrop sein. Dies bedeutet, dass die Flüssigkristallmoleküle diese durchschnittliche Strukturordnung entlang einer Molekülachse aufweisen.

Flüssigkristalle werden oft zwischen den Farbfiltern und den Polarisatoren eingefügt. Sie verdrehen und begradigen sich als Reaktion auf den an sie angelegten elektrischen Strom. Die Bewegung von Flüssigkristallen steuert, ob polarisiertes Licht die Filter passiert oder nicht.

Flüssigkristalle haben drei grundlegende Bewegungsphasen:

A. Nematisch von Flüssigkristallen 

Die nematische Phase ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kristallmoleküle frei um die Flüssigkeit bewegen. Diese Moleküle weisen jedoch nur in eine Richtung, was sie von reinen Flüssigkeitsmolekülen einzigartig macht. Nematische Flüssigkristalle sind die am häufigsten in LCD-Bildschirmen verwendete Flüssigkeit.

B. Smektik von Flüssigkristallen 

In der smektischen Phase behalten die Flüssigkristalle ihre ähnliche Orientierung und Richtung. Aber die Moleküle reihen sich jetzt in Schichten aneinander. Die smektischen Schichten haben eine eingeschränkte Bewegung, wodurch ein feststoffähnlicher Zustand in den Flüssigkristallen entsteht.

C. Cholesterin von Flüssigkristallen 

Die cholesterische Phase, auch chiral-nematische Phase genannt, tritt auf, wenn sich die Flüssigkristallmoleküle in einem leichten Winkel zueinander ausrichten. Die Moleküle werden auch in sehr dünnen Schichten gestapelt. Die cholesterische Phase ermöglicht auch, dass Moleküle ihre Farbe ändern, wenn sie unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind.

Moleküle in Flüssigkristallen bewegen sich nun als Reaktion auf ein elektrisches Feld. Ihre Anordnung ändert sich, wenn eine Spannung an sie angelegt wird. Dadurch können Flüssigkristalle polarisiertes Licht steuern, was wiederum definiert, welche Pixel auf einem Bildschirm beleuchtet werden oder nicht.

3. Farbfilter von Flüssigkristallen 

Zwischen den Flüssigkristallen befinden sich Farbfilter. Diese Filter bestimmen, ob das Pixel bei Aktivierung rote, grüne oder blaue Farben anzeigt. Die Filter funktionieren, indem sie die roten, grünen und blauen Subpixel des Pixels unabhängig steuern. Damit kann der LCD-Bildschirm alle möglichen Farben des Farbraums wiedergeben.

Die Farbfilter sind jedoch keine aktiven Elemente. Es sind die Flüssigkristallmoleküle, die das durch die Filter fallende Licht steuern. Die Farbfilter bestimmen einfach die Farbe, die das Pixel zeigt, basierend darauf, wie viel Licht durch sie hindurchgeht, bestimmt durch die angelegte elektrische Spannung und die Bewegung der Flüssigkristallmoleküle.

4. Polarisationsfilter von Flüssigkristallen 

Eine LCD-Zelle besteht aus zwei Polarisationsfiltern. Sie umschließen das LCD-Display und Farbfilter. Ein Polarisationsfilter befindet sich vor der Hintergrundbeleuchtung und ist horizontal ausgerichtet. Der andere befindet sich direkt unter dem Pixel vorne und ist vertikal ausgerichtet. Polarisationsfilter bestehen typischerweise aus transparenten Kristallen oder Glassubstraten.

Die Rolle von Polarisationsfiltern besteht darin, zu steuern, welche Lichtmuster den LCD-Bildschirm passieren können. Ohne diese Filter haben die von der LCD-Tafel erzeugten visuellen Bilder ein schlechtes Kontrastverhältnis und eine minderwertige Bildqualität.

Das von der Hintergrundbeleuchtung Ihres Panels emittierte Licht tritt nun in den ersten horizontalen Polarisationsfilter ein. Es passiert dann die Flüssigkristalle. Das polarisierte Licht schwingt vertikal, wenn sich die Flüssigkristalle in einem verdrillten Zustand befinden. Daher können diese Lichtwellen dann den zweiten vertikalen Polarisationsfilter passieren. Das Pixel auf dem Bildschirm schaltet sich ein und wird richtig beleuchtet.

Wenn das LCD-Display hingegen gerade angeordnet ist, werden die horizontalen Lichtwellen, die vom ersten Polarisationsfilter kamen, daran gehindert, in den vertikalen Polarisationsfilter einzudringen. Das Pixel wird dann ausgeschaltet und kein Licht beleuchtet es.

Die beiden Polarisationsfilter müssen vertikal bzw. horizontal ausgerichtet sein. Wenn die Filter auf die gleiche Weise ausgerichtet sind (dh beide horizontal oder beide vertikal), wird das gesamte durchgelassene Licht blockiert und nichts auf dem Bildschirm angezeigt.

5. Dünnschichttransistoren (TFT)

TFTs sind winzige elektrische Komponenten, die auf die polarisierenden Glassubstrate geätzt sind. Amorphe Siliziumtransistoren werden oft für LCD-Panels verwendet.

TFTs sind dafür verantwortlich, das LCD-Display mit elektrischer Spannung zu versorgen. Jedes Bildschirmpixel hat einen entsprechenden Transistor, wodurch die Pixel durch Änderungen des elektrischen Stroms leicht im Gleichklang gesteuert werden können.

Die Verwendung von TFTs erfordert weniger Ladung und weniger Strom, um den LCD-Bildschirm erfolgreich zu betreiben. Die Verwendung von TFT führt auch zu schärferen Bildern, da jedes Pixel seinen eigenen Transistor hat, der es steuert. Die einem bestimmten Pixel zugewiesene Ladung kann aktiv aufrechterhalten werden, selbst wenn der Bildschirm aktualisiert wird, um ein anderes Bild anzuzeigen.

Fazit

Das ist alles grundlegende Informationen, die Sie über LCD-Bildschirme wissen müssen. Jetzt wissen Sie, wie ein LCD-Bildschirm funktioniert, seine mögliche Lebensdauer, seine Komponenten und wie er im Vergleich zu anderen Anzeigetechnologien abschneidet.

Ausgestattet mit diesen Informationen können Sie Ihre LCD-Anzeigegeräte besser einschätzen und pflegen. Und falls Sie vorhaben, Ihrem Unternehmen Anzeigegeräte hinzuzufügen, helfen Ihnen die gewonnenen Informationen, fundierte Entscheidungen hinsichtlich der von Ihnen verwendeten Anzeigetechnologien zu treffen.

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