Ein Flachbildschirm (FPD) ist ein elektronisches Anzeigegerät, mit dem Benutzer Inhalte (Standbilder, bewegte Bilder, Text oder anderes visuelles Material) in einer Reihe von Unterhaltungs-, Unterhaltungselektronik-, Personalcomputer- und Mobilgeräten sowie vielen Arten von medizinischen, Transport- und Industrieanlagen anzeigen können. Solche Panels oder Bildschirme sind weitaus leichter und dünner als herkömmliche Kathodenstrahlröhren (CRT) -Fernsehgeräte und normalerweise weniger als 10 Zentimeter (3,9 Zoll) dick. Flachbildschirme können in zwei Anzeigegerätekategorien unterteilt werden: flüchtig und statisch. Flüchtige Anzeigen erfordern, dass Pixel periodisch elektronisch aktualisiert werden, um ihren Zustand beizubehalten (z. B. Flüssigkristallanzeigen (LCD)). Ein flüchtiges Display zeigt ein Bild nur an, wenn es über Batterie oder Wechselstrom verfügt. Statische Flachbildschirme beruhen auf Materialien, deren Farbzustände bistabil sind (z. B. E-Book-Reader-Tablets von Sony), und als solche behalten Flachbildschirme den Text oder die Bilder auf dem Bildschirm bei, selbst wenn der Strom ausgeschaltet ist. Ab 2016 haben Flachbildschirme alte CRT-Displays fast vollständig ersetzt. In vielen Anwendungen der 2010er Jahre, insbesondere in kleinen tragbaren Geräten wie Laptops, Mobiltelefonen, Smartphones, Digitalkameras, Camcordern, Point-and-Shoot-Kameras und Taschenvideokameras, werden alle Anzeigennachteile von Flachbildschirmen (im Vergleich zu CRTs) durch Portabilitätsvorteile (geringer Stromverbrauch durch Batterien, Dünnheit und Leichtgewicht) ausgeglichen.
Die meisten Flachbildschirme der 2010er Jahre verwenden LCD- oder LED-Technologien (Light Emitting Diode), manchmal kombiniert. Die meisten LCD-Bildschirme sind hinterleuchtet, da Farbfilter zur Anzeige von Farben verwendet werden. Flachbildschirme sind dünn, leicht, bieten eine bessere Linearität und sind in der Lage, eine höhere Auflösung als typische Consumer-TVs aus früheren Epochen. Die höchste Auflösung für Consumer-CRT-Fernseher war 1080i; Im Gegensatz dazu können viele Flachbildschirme eine Auflösung von 1080p oder sogar 4K anzeigen. Ab 2016 verwenden einige Geräte, die Flachbildschirme verwenden, wie Tablet-Computer, Smartphones und seltener Laptops, Touchscreens, eine Funktion, mit der Benutzer Bildschirmikonen auswählen oder Aktionen auslösen können (z. B. Abspielen eines digitalen Videos) durch Berühren des Bildschirms. Viele Touchscreen-fähige Geräte können eine virtuelle QWERTY- oder Zifferntastatur auf dem Bildschirm anzeigen, damit der Benutzer Wörter oder Zahlen eingeben kann.
Ein Multifunktionsmonitor (MFM) ist ein Flachbildschirm, der über zusätzliche Videoeingänge verfügt (mehr als ein typischer LCD-Monitor) und für die Verwendung mit einer Vielzahl externer Videoquellen ausgelegt ist, z. B. VGA-Eingang, HDMI-Eingang von einem ausgestatteten VHS-Videorecorder oder einer Videospielkonsole und in einigen Fällen ein USB-Eingang oder Kartenleser zum Anzeigen digitaler Fotos. In vielen Fällen enthält ein MFM auch einen TV-Tuner, der einem LCD-Fernseher ähnelt, der Computerkonnektivität bietet.
Geschichte
Der erste technische Vorschlag für einen Flachbildfernseher wurde 1954 von General Electric aufgrund seiner Arbeit an Radarmonitoren unterbreitet. Die Veröffentlichung ihrer Ergebnisse gab alle Grundlagen für zukünftige Flachbildfernseher und Monitore. GE fuhr jedoch nicht mit dem erforderlichen R & D fort und baute zu diesem Zeitpunkt noch nie ein funktionierendes Flachbildschirm. Das erste serienmäßige Flachbildschirm-Display war das Aiken Tube, das in den frühen 1950er Jahren entwickelt und 1958 in begrenzter Stückzahl hergestellt wurde. Dies sah einige Verwendung in militärischen Systemen als Heads-up-Display und als Oszilloskop-Monitor, aber konventionelle Technologien überholten seine Entwicklung. Versuche, das System für den Heimfernsehgebrauch zu kommerzialisieren, stießen auf anhaltende Probleme und das System wurde nie kommerziell veröffentlicht.
Der Philco Predicta verfügte über eine relativ flache (für seine Zeit) Kathodenstrahlröhre und wäre der erste kommerziell veröffentlichte „Flachbildschirm“ bei seiner Einführung im Jahr 1958; die Predicta war ein kommerzieller Misserfolg. Das Plasma-Display-Panel wurde 1964 an der University of Illinois nach der Geschichte der Plasma-Display-Panels erfunden.
LCD-Displays
Der MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor oder MOS-Transistor) wurde 1959 von Mohamed M. Atalla und Dawon Kahng in den Bell Labs erfunden und 1960 vorgestellt. Aufbauend auf ihrer Arbeit entwickelte Paul K. Weimer bei RCA 1962 den Dünnschichttransistor (TFT). Es war eine Art MOSFET, der sich vom Standard-Bulk-MOSFET unterschied. Die Idee eines TFT-basierten LCD wurde von Bernard J. Lechner von RCA Laboratories im Jahr 1968. B.J. Lechner, F.J. Marlowe, E.O. Nester und J. Tults demonstrierten das Konzept 1968 mit einem dynamisch streuenden LCD, das diskrete Standard-MOSFETs verwendete.
Das erste Aktivmatrix-adressierte Elektrolumineszenzdisplay (ELD) wurde 1968 unter Verwendung von TFTs von T. Peter Brodys Abteilung für Dünnschichtgeräte bei der Westinghouse Electric Corporation hergestellt. 1973 demonstrierten Brody, J. A. Asars und G. D. Dixon in den Westinghouse Research Laboratories die erste Dünnschichttransistor-Flüssigkristallanzeige (TFT LCD). Brody und Fang-Chen Luo demonstrierten 1974 die erste flache Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige (AM LCD) mit TFTs.
Bis 1982 wurden in Japan Taschen-LCD-Fernseher auf Basis der LCD-Technologie entwickelt. Der 2,1-Zoll-Epson ET-10 Epson Elf war der erste Farb-LCD-Taschenfernseher, der 1984 auf den Markt kam. Im Jahr 1988 demonstrierte ein Sharp-Forschungsteam unter der Leitung des Ingenieurs T. Nagayasu ein 14-Zoll-Vollfarb-LCD-Display, das die Elektronikindustrie davon überzeugte, dass LCD schließlich CRTs als Standard-Fernsehanzeigetechnologie ersetzen würde. Ab 2013 verwenden alle modernen hochauflösenden und hochwertigen elektronischen visuellen Anzeigegeräte TFT-basierte Aktivmatrix-Displays.
LED-Anzeigen
Das erste verwendbare LED-Display wurde von Hewlett-Packard (HP) entwickelt und 1968 eingeführt. Es war das Ergebnis von Forschung und Entwicklung (R & D) zur praktischen LED-Technologie zwischen 1962 und 1968 durch ein Forschungsteam unter Howard C. Borden, Gerald P. Pighini und Mohamed M. Atalla bei HP Associates und HP Labs. Im Februar 1969 führten sie den numerischen Indikator HP Model 5082-7000 ein. Es war die erste alphanumerische LED-Anzeige und eine Revolution in der digitalen Anzeigetechnologie, die die Nixie-Röhre für numerische Anzeigen ersetzte und zur Grundlage für spätere LED-Anzeigen wurde. Im Jahr 1977 James P Mitchell Prototyp und später demonstriert, was vielleicht das früheste monochromatische Flachbildschirm-LED-TV-Display war.
Ching W. Tang und Steven Van Slyke von Eastman Kodak bauten 1987 das erste praktische Organic LED (OLED)-Gerät. Im Jahr 2003 produzierte Hynix einen organischen EL-Treiber, der in 4.096 Farben leuchten kann. Im Jahr 2004 war das Sony Qualia 005 das erste LCD-Display mit LED-Hintergrundbeleuchtung. Der Sony XEL-1, der 2007 auf den Markt kam, war der erste OLED-Fernseher.
Gemeinsame arten
Flüssigkeit-kristall display (LCD)
Feldeffekt-LCDs sind leicht, kompakt, tragbar, billig, zuverlässiger und augenschonender als CRT-Bildschirme. LCD-Bildschirme verwenden eine dünne Schicht Flüssigkristall, eine Flüssigkeit, die kristalline Eigenschaften aufweist. Es ist zwischen zwei Glasplatten mit transparenten Elektroden eingeklemmt. Auf jeder Seite des LCD befinden sich zwei Polarisationsfilme. Durch die Erzeugung eines gesteuerten elektrischen Feldes zwischen Elektroden können verschiedene Segmente oder Pixel des Flüssigkristalls aktiviert werden, wodurch sich ihre Polarisationseigenschaften ändern. Diese polarisierenden Eigenschaften hängen von der Ausrichtung der Flüssigkristallschicht und dem verwendeten spezifischen Feldeffekt ab, wobei es sich entweder um verdrillte Nematik (TN), In-Plane-Switching (IPS) oder vertikale Ausrichtung (VA) handelt. Die Farbe wird durch Anwenden geeigneter Farbfilter (Rot, Grün und Blau) auf die einzelnen Subpixel erzeugt. LCD-Displays werden in verschiedenen elektronischen Geräten wie Uhren, Taschenrechnern, Mobiltelefonen, Fernsehern, Computermonitoren und Laptops usw. verwendet.
LED-LCD
Die meisten früheren großen LCD-Bildschirme wurden mit einer Reihe von CCFL (Kaltkathoden-Leuchtstofflampen) hinterleuchtet. Kleine Geräte im Taschenformat verwendeten jedoch fast immer LEDs als Beleuchtungsquelle. Mit der Verbesserung von LEDs sind fast alle neuen Displays jetzt mit LED-Hintergrundbeleuchtung ausgestattet. Das Bild wird immer noch von der LCD-Ebene erzeugt.
Plasmabildschirm
Ein Plasmabildschirm besteht aus zwei Glasplatten, die durch einen dünnen Spalt getrennt sind, der mit einem Gas wie Neon gefüllt ist. Jede dieser Platten hat mehrere parallele Elektroden, die darüber verlaufen. Die Elektroden auf den beiden Platten stehen im rechten Winkel zueinander. Eine Spannung, die zwischen den beiden Elektroden auf jeder Platte angelegt wird, bewirkt, dass ein kleines Gassegment an den beiden Elektroden glüht. Das Glühen von Gassegmenten wird durch eine niedrigere Spannung aufrechterhalten, die kontinuierlich an alle Elektroden angelegt wird. Bis 2010 wurden Consumer-Plasma-Displays von zahlreichen Herstellern eingestellt.
Elektrolumineszenzplatte
In einem Elektrolumineszenzdisplay (ELD) wird das Bild durch Anlegen elektrischer Signale an die Platten erzeugt, die den Leuchtstoff zum Leuchten bringen.
Organische Leuchtdiode
Eine OLED (organische Leuchtdiode) ist eine Leuchtdiode (LED), bei der die emittierende Elektrolumineszenzschicht ein Film aus organischer Verbindung ist, der als Reaktion auf einen elektrischen Strom Licht emittiert. Diese Schicht aus organischem Halbleiter befindet sich zwischen zwei Elektroden; typischerweise ist mindestens eine dieser Elektroden transparent. OLEDs werden verwendet, um digitale Anzeigen in Geräten wie Fernsehbildschirmen, Computermonitoren, tragbaren Systemen wie Mobiltelefonen, Handheld-Spielekonsolen und PDAs zu erstellen.
Quantum-dot licht-emittierende diode
QLED oder quantum dot LED ist eine flache panel display technologie eingeführt durch Samsung unter dieser marke. Andere Fernsehgerätehersteller wie Sony haben die gleiche Technologie verwendet, um die Hintergrundbeleuchtung von LCD-Fernsehern bereits im Jahr 2013 zu verbessern. Quantenpunkte erzeugen ihr eigenes einzigartiges Licht, wenn sie von einer Lichtquelle kürzerer Wellenlänge wie blauen LEDs beleuchtet werden. Diese Art von LED-Fernseher verbessert den Farbraum von LCD-Panels, bei denen das Bild immer noch vom LCD erzeugt wird. Aus Sicht von Samsung werden Quantenpunkt-Displays für Großbildfernseher in den kommenden Jahren voraussichtlich beliebter werden als die OLED-Displays; Firmen wie Nanoco und Nanosys konkurrieren um die QD-Materialien. In der Zwischenzeit sind Samsung Galaxy-Geräte wie Smartphones immer noch mit OLED-Displays von Samsung ausgestattet. Samsung erklärt auf seiner Website, dass der von ihnen produzierte QLED-Fernseher bestimmen kann, welcher Teil des Displays mehr oder weniger Kontrast benötigt. Samsung kündigte auch eine Partnerschaft mit Microsoft an, die für den neuen Samsung QLED TV werben wird.
Flüchtig
Flüchtige Anzeigen erfordern, dass Pixel regelmäßig aktualisiert werden, um ihren Zustand auch bei einem statischen Bild beizubehalten. Daher benötigt ein flüchtiger Bildschirm elektrische Energie, entweder aus dem Stromnetz (an eine Steckdose angeschlossen) oder aus einer Batterie, um ein Bild auf dem Display zu erhalten oder das Bild zu ändern. Diese Aktualisierung erfolgt in der Regel mehrmals pro Sekunde. Wenn dies nicht geschieht, z. B. bei einem Stromausfall, verlieren die Pixel allmählich ihren kohärenten Zustand und das Bild wird vom Bildschirm „ausgeblendet“.
Beispiele
Die folgenden Flat-Display-Technologien wurden in den 1990er bis 2010er Jahren kommerzialisiert:
- Plasma display panel (PDP)
- Aktive-matrix flüssigkeit-kristall display (AMLCD)
- Hinten projektion: Digitale Licht Verarbeitung (DLP), LCD, LCOS
- Elektronische papier: E Tinte, Gyricon
- Licht-emittierende diode display (LED)
- Organische Aktivmatrix-Leuchtdiode (AMOLED)
- Quantenpunktanzeige (QLED)
Technologien, die ausgiebig erforscht wurden, deren Kommerzialisierung jedoch begrenzt war oder letztendlich aufgegeben wurde:
- Aktivmatrix-Elektrolumineszenzanzeige (ELD)
- Interferometrische Modulatoranzeige (IMOD)
- Feldemissionsanzeige (FED)
- Oberflächenleitungs-Elektronen-Emitter-Anzeige (SED, SED-TV)
Statisch
Statische Flachbildschirme setzen auf Materialien, deren Farbzustände bistabil sind. Dies bedeutet, dass das Bild, das sie halten, keine Energie benötigt, um es aufrechtzuerhalten, sondern Energie, um es zu verändern. Dies führt zu einer wesentlich energieeffizienteren Anzeige, jedoch mit einer Tendenz zu langsamen Bildwiederholraten, die bei einer interaktiven Anzeige unerwünscht sind. Bistabile Flachbildschirme beginnen den Einsatz in begrenzten Anwendungen (cholesterische Flüssigkristallanzeigen, hergestellt von Magink, in der Außenwerbung; elektrophoretische Displays in E-Book-Reader-Geräten von Sony und iRex; anlabels; interferometrische Modulatoranzeigen in einer Smartwatch).
Siehe auch
- Computermonitor
- Bewegungsunschärfe anzeigen
- Elektronisches Papier
- FPD-Link
- Flexibles Display
- Großbildfernsehtechnologie
- LCD
- LCD-Fernseher mit LED-Hintergrundbeleuchtung
- Liste der Hersteller von Flachbildschirmen
- MicroLED
- Mobile Anzeige
- OLED
- Plasmadisplay
- Quantenpunktanzeige
- Sony Watchman
- Stereoskopische 3D-Displays ohne Spezialbrille
- Touchpanel
- Transparent anzeige
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