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Die Technik moderner LCDs:
Der Weg von der Pflanzenkunde zum Hightech-Produkt
von Ronald Tiefenthäler am Mi, 11.05.2005 16:37 Uhr


Von Reaktionszeiten und Geistern
Und was ist letztendlich unter der immer öfter in den Medien auftauchenden „Reaktionszeit“ der LC-Displays zu verstehen? Nun – zum einen haben die LCD-Hersteller viele anfängliche Kinderkrankheiten der LCD-Technik stark verbessert. Mit immer neuen und leistungsfähigeren Flüssigkristalllösungen für die LCD-Panels (die übrigens weltweit mittlerweile zu rund 70 Prozent von der deutschen Merck KGaA aus Darmstadt produziert werden (LCD-TVs faktisch exklusiv)), und der Einführung weiterer LCD-Varianten konnte besonders die Darstellung von Graustufen, der Kontrastumfang und die Blickwinkelunabhängigkeit enorm gesteigert werden.

Bild: Merck
Mercks LC-Genies gewannen den Deutschen Zukunftspreis 2003 "LCs für TVs".

Der Vorteil der neueren IPS-Panels (In Plane Switching) liegt bei der besonders guten Grautonwiedergabe, die VA-Bildschirme (Vertically Aligned) und deren Derivate, die MVA-LCDs (Multidomain Vertically Aligned) so wie die PVA–Displays (Patterned Vertically Aligned), glänzen mit wohldefiniertem Schalt- und sehr gutem Kontrastverhalten und werden zunehmend durch die sehr geringen Blickwinkelabhängigkeiten auch für Anwendung im Spiele- und Video-/Fernsehbereich interessant.


Bild: Merck
Vergleich der beiden neueren LCD-Technologien - links IPS, rechts VA.

Zum anderen haben auch die Entwickler der Ansteuerelektronik für die Flüssigkristallanzeigen ganze Arbeit geleistet und Optimierungen eingeführt. Denn das Geschwindigkeitsproblem liegt nicht nur auf der Seite der Flüssigkristalle selbst, sondern wurde auch durch die mangelhafte Geschwindigkeit der Signalverarbeitung bei der LCD-Ansteuerelektronik ausgebremst. Immer leistungsfähigere RTC-Chips (Response

Bild: Kyung Hee University
Schematischer Aufbau eines TFT-LCDs mit Controller, Stromversorgung und Treiber.

Bild: Sharp
CG (Continuous Grain Silicon): Rund 600fache Performance von amorphem Silizium.
Time Compensation) sorgen in Kombination mit „Overdrive-Techniken“ (statt der eigentlich notwendigen Spannung für den Pixel wird kurzzeitig eine höhere Spannung angelegt) für ordentlich Dampf unter der Haube. Die exakt zu ermittelnden Übersteuerungs-Modi (Boost-/Overdrive-Level) für jeden möglichen Grauwert eines Pixels können mittlerweile auch für größere Displays in der EEPROM-Tabelle (EEPROM Look Up Table, LUT) hinterlegt werden. Und die höhere Integrationsdichte der verkleinerten Technik erlaubt nun auch den Einbau zusätzlichen Speichers, der als Frame-Buffer arbeitet. Kurz gesagt: Auch auf der Seite der Ansteuerungselektronik ist alles klar für noch schnellere Reaktionszeiten.

Für Verwirrung sorgen die Hersteller aber durch unterschiedliche Angaben zum Bezugspunkt der Reaktionszeit. Einige Fabrikanten geben nicht die Zeitspanne zur Änderung der Helligkeit eines Bildpixels von Schwarz zu Weiß und

Bild: Korea University, DoE
Die verbesserte Leistung der RTC-Chips macht effektivere Overdrives möglich.

Bild: ViewSonic
Mit Anlegen höherer Spannung kann die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht werden.
wieder zurück zu Schwarz an, sondern das Zeitintervall für die Änderung zwischen verschiedenen Graustufen. Allgemein stellen Messungen bei den Grauwerten einen praxistauglicheren Wert dar, als die seltener auftretenden reinen dunklen oder ganz hellen Werte. Eine einheitliche Normierung für den Grey-to-Grey-Wert existiert leider bis dato noch nicht. Man kann also vortrefflich über die Aussagekraft dieser Werte von verschiedenen Herstellern streiten. Was letztendlich zählt, ist eine sichtbare Reaktionszeitverkürzung, die beim Vergleich der schnellsten 4-Millisekunden-Displays mit Vertretern der etwas langsameren Geräte doch einen Zuwachs bei der Bildqualität gerade bei schnellen Film- oder 3D-Spiel-Sequenzen erkennen lässt und den Effekt des Ghostings, also der Geisterbilder bei schnellen Szenen am Monitor, wirkungsvoll reduziert.


Bild: ViewSonic
Vergleich der Reaktionszeiten von TN-, IPS- und MVA-LCDs.

Die Verringerung dieser bei unzureichender Reaktionszeit sichtbaren Schlierenbildung und „Verschmierungen“ (Ghosting, Motion Blurring) stellt bei den LCDs derzeit einen wichtigen Faktor für die weiteren Erfolgsaussichten der Flüssigkristalltechnologien auch im Fernseh- und TV-Bereich dar. Und beim Geisteraustreiben ist für die Hersteller wirklich Eile geboten: Die Konkurrenten in Form anderer vielversprechender Flachbildschirm-Technologien wie OLED (Organic Light Emitting Diodes) setzen schon zum Überholen an.


Bild: Siemens
Übersicht einiger LDC-Techniken und "Erscheinugsformen" - es gibt noch mehr.





 


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