LCD

Ein LCD ist ein dünnes Display-Panel, das ein Bild erzeugt, indem es steuert, wie viel Licht durch eine Schicht aus Flüssigkristallen hindurchgeht. Die Kristalle selbst geben kein Licht ab; stattdessen leuchtet eine Hintergrundbeleuchtung (normalerweise LED oder ältere CCFL-Röhren) durch sie hindurch. Durch das Anlegen elektrischer Spannung an Flüssigkristallzellen in einem präzisen Rastermuster kann das Display die Polarisierung dieser Hintergrundbeleuchtung in jedem Pixel drehen und so Licht zum Farbfilter und zum Auge des Betrachters blockieren oder durchlassen. Diese Bauweise macht LCDs um ein Vielfaches dünner und energieeffizienter als die Kathodenstrahlröhren-Displays, die sie ersetzt haben.

Industrie-LCD-Panels gibt es in verschiedenen Größen und Formaten. Kleine monochrome oder farbige LCDs finden sich in Bedienpanelen, Testgeräten und Messinstrumenten. Größere farbige LCDs dienen als Display-Monitore in Bedienfeldern von Werkzeugmaschinen, in Prozessleitzentralen und in eingebetteten Systemen. Die Standard-Hintergrundbeleuchtungsfarbe ist Weiß (am häufigsten), aber Bernstein oder andere Töne werden für spezifische Sichtbedingungen oder zur Reduzierung von Augenermüdung bei längerer Betrachtung gewählt. Die Helligkeit wird typischerweise in Candela pro Quadratmeter (Nits oder cd/m²) gemessen; Industrie-Panels sind oft mit 500 Nits oder höher spezifiziert für den Einsatz in hellen Fabrikumgebungen.

Die Bildqualität eines LCD hängt von seinem Betrachtungswinkelbereich und seiner Reaktionszeit ab. Die meisten Industrie-Panels verwenden Twisted-Nematic-(TN-) oder In-Plane-Switching-(IPS-)Technologie; TN-Panels sind günstiger, haben aber enge Betrachtungswinkel, während IPS-Panels Farbe und Kontrast über breitere Winkel hinweg bewahren. Die Reaktionszeit, also die Geschwindigkeit, mit der Pixel ihren Zustand wechseln, wird in Millisekunden gemessen; langsamere LCDs (10, 25 ms) können bei schnellen bewegten Grafiken Schlieren zeigen. Das Kontrastverhältnis (der Unterschied zwischen dunkelstem Schwarz und hellem Weiß) variiert stark, von 100:1 bei günstigen Geräten bis 1000:1 oder höher bei Premium-Displays.

Im Gegensatz zu CRT- oder Plasma-Displays verlieren LCDs nicht plötzlich an Helligkeit; stattdessen wird die Hintergrundbeleuchtung graduelle dimmer über tausende von Stunden. Die typische Lebensdauer der Hintergrundbeleuchtung liegt zwischen 30.000 und 60.000 Stunden, je nach Röhrentyp und Betriebsstrom. Flüssigkristalle selbst können sich abbauen, wenn sie Temperaturen außerhalb ihres Auslegungsbereiches, normalerweise 0 bis 50 Grad Celsius für Industrie-Grades, ausgesetzt sind. Tote Pixel, bei denen einzelne Zellen nicht auf Spannung reagieren, sind häufige Herstellungsfehler und werden in kleinen Anzahlen pro Branchennorm akzeptiert.

LCD ist zur dominierenden Display-Technologie in Industrieanwendungen geworden, weil sie weniger Stromverbrauch als ältere Technologien erfordert, minimal Wärme erzeugt und eine gute Bildqualität in kompakter Form bietet. Allerdings funktionieren LCDs unter extremen Kältebedingungen schlecht, wo die Kristallreaktion verlangsamt wird, und manche Arbeiter berichten von Augenermüdung nach längerer Betrachtung von hintergrundbeleuchteten Bildschirmen. Für Anwendungen, die Ultra-Helligkeit, längere Lebensdauer oder Betrieb unter extremen Temperaturbedingungen erfordern, werden stattdessen LED-Wall-Panels oder gehärtete transflektive LCDs gewählt. Der Begriff LCD bezieht sich jetzt auf jedes Display, das dieses Grundprinzip nutzt, unabhängig vom Hintergrundbeleuchtungstyp oder Aktualisierungsverhalten.