Flüssigkristallanzeigen

• Einfache Flüssigkristall-Zellen (TN) Ein einfaches Flüssigkristall-Anzeigeelement lässt sich z. B. mit der TN-Zelle realisieren: Die Innenseiten zweier Glasplatten sind mit einer transparenten Elektrodenschicht überzogen, dazwischen befindet sich der Flüssigkristall. Die Flüssigkristallmoleküle ordnen sich in eine vorgegebene Richtung, Einfallendes Licht wird also vor dem Eintritt in die Flüssigkristallschicht linear polarisiert. Durch die Verdrillung der Moleküle folgt eine Drehung der Polarisationsrichtung des Lichtes, wodurch das Licht den zweiten Polarisator passieren kann und die Zelle lichtdurchlässig ist. Da das Display im Ruhezustand durchsichtig ist, wird diese Betriebsart als Normally-White-Mode bezeichnet. Legt man eine elektrische Spannung an die Elektroden an, so tritt unter dem Einfluss des elektrischen Feldes eine Drehung der Flüssigkristallmoleküle ein, die sich parallel zum elektrischen Feld ausrichten. Die Verdrillung wird damit zunehmend aufgehoben, die Polarisationsrichtung des Lichts wird nicht mehr gedreht und damit kann es den zweiten Polarisationsfilter nicht mehr passieren. Ordnet man die Polarisationsfilter parallel zueinander an, dann ist die Zelle ohne Spannung dunkel und wird erst mit zunehmender Spannung transparent. Man spricht dann vom Normally-Black-Mode. Ein Bildschirm kann aus beliebig vielen solcher Zellen (Bildelemente, Pixel) bestehen. Beim Taschenrechner stellt z. B. eine einfache 7-Segment-Anzeige jeweils eine Ziffer dar, bei einem farbfähigen Bildschirm werden pro Bildelement (Pixel) drei Teilbildelemente (Subpixel) für die Grundfarben Rot, Grün und Blau verwendet.
• STN-Displays Dadurch kann ein höherer Kontrast als bei herkömmlichen TN-Displays erreicht werden. Man nennt diese Displays auch Blue-Mode-LCDs. Im Gegensatz zum typischen Kontrastverhältnis der einfachen TN-Zelle mit 3:1 weist ein STN-Display Werte um ca. 7:1 auf. Das bedeutet, dass ein angeschalteter Bildpunkt siebenmal so hell ist wie ein abgeschalteter.
• DSTN Auf diese Weise wurden Displays realisiert, die ein sauberes Schwarz/Weiß mit einem Kontrastverhältnis von bis zu 15:1 bieten.
• TSTN Der komplexe Aufbau einer DSTN-Flüssigkristallzelle bedingt einen relativ hohen Aufwand bei ihrer Herstellung. Es wurde deshalb ein neues Verfahren entwickelt, das zu flacheren Displays mit geringerem Gewicht führt (TSTN-Displays). Der erheblich verbesserte Kontrast (bis zu 18:1), das geringere Gewicht, die flachere und weniger aufwendige Bauweise haben TSTN-LC-Displays zum Durchbruch verholfen. Im Notebook-Computer wurden solche Displays als VGA-Bildschirm erstmals realisiert.
• PVA und MVA Die Vorteile von MVA/PVA-Displays liegen in einem höheren Kontrast (> 1000:1 ist üblich) als bei einem TN-Display (< 800:1). Zudem bieten MVA/PVA-Displays eine große Blickwinkelunabhängigkeit. Der Nachteil von MVA/PVA-Displays ist, dass sie langsamer als TN-Displays und daher für Bewegtbilder (Spiele, Video) weniger gut geeignet sind.

• Bei Passiv-Matrix-Displays werden die Bildelemente (z. B. ein Segment) im Zeitmultiplexbetrieb angesteuert, d. h., jedes Bildelement ist direkt und permanent mit einer Ansteuerschaltung verbunden, deren Ausgang einen geringen Widerstand hat. Deshalb baut sich die zum Zeitpunkt der Adressierung aufgebrachte Ladung relativ schnell wieder ab und muss in der folgenden Bildperiode wieder erneuert werden. Dieser Wechsel in der elektrischen Ansteuerung führt zu ausgeprägten Modulationen der optischen Antwort der Anzeige Bei Adressierung und Ansteuerung über eine Matrix mit aktiven Bauelementen bei Aktiv-Matrix-Displays wird zum Zeitpunkt der Adressierung eine Ladung auf das Bildelement (Pixel) aufgebracht, dem meist noch ein zusätzlicher Speicherkondensator parallelgeschaltet ist. Nach dem Aufbringen der Ladung, die der Dateninformation entspricht, wird das aktive Bauelement (meist ein Dünnfilmtransistor, Thin-Film-Transistor TFT) wieder in den hochohmigen Zustand geschaltet, wodurch die Ladung und somit die Ansteuerung während einer Bildperiode im Wesentlichen erhalten bleibt. Diese Art der Ansteuerung bewirkt bei Aktiv-Matrix-Displays eine höhere effektive Spannung über dem Bildelement, damit eine höhere Aussteuerung des Flüssigkristalls, und damit ein verbesserter Kontrast und eine reduzierte Abhängigkeit des Kontrastes von der Betrachtungsrichtung.