Bildschirmanwendungen

Eliminierung der Nachteile von Leuchtstofflampen

Liquid Crystal Displays (LCD) entwickelten sich dank kontinuierlicher Verbesserungen von Auflösung, Antwortzeiten und Skalierbarkeit zur vorherrschenden Bildschirmtechnologie für Mobiltelefone, Bildschirme, Notebooks, HDTVs und andere Geräte aus der Unterhaltungselektronik. Da LCD-Panels lichtdurchlässig sind und selbst kein Licht ausstrahlen, ist eine Hintergrundbeleuchtung erforderlich. Im Allgemeinen werden für LCD-Backlights (Backlighting Units; BLUs) fluoreszierende Kaltkathodenlampen (CCFLs) als Lichtquelle verwendet, ähnlich wie für kommerzielle Oberlichte. CCFLs haben jedoch einige Nachteile. Sie benötigen einen Starkstromanschluss und sind allgemein die Komponente von Großbildschirmen und HDTVs, die am meisten Strom verbraucht. CCFLs enthalten Quecksilber, das als Sondermüll entsorgt werden muss und in vielen Ländern mit immer höheren Auflagen belegt wird. Außerdem schränkt der von CCFLs benötigte Platz die Möglichkeit ein, ein LCD-Display dünner zu gestalten. Da es sich bei CCFLs um eine röhrenbasierte Technologie handelt, sind sie üblicherweise die Bestandteile eines LCD-Displays, die zuerst versagen.

Light Emitting Diodes (LEDs) stellen eine halbleiterbasierte Beleuchtungslösung dar, die die Einschränkungen von CCFLs eliminiert. Dank kontinuierlicher Fortschritte hinsichtlich Helligkeit und Effizienz ersetzen LEDs heute CCFLs in vielen Hintergrundbeleuchtungen. Da ihr Preis beständig sinkt, werden sie CCFLs bald auch als allgemeine Beleuchtungslösung verdrängt haben. LEDs erzeugen mehr Helligkeit als CCFLs, haben eine bessere Energieeffizienz (mehr Lumen pro Watt), kommen mit normaler Stromversorgung aus und strahlen weniger Wärme ab. LEDs können ein wesentlich breiteres Farbspektrum erzeugen, wodurch Filme und Bilder intensiver und lebendiger wirken. Aufgrund ihrer Kompaktheit können LED-Hintergrundbeleuchtungen in ultradünnen Bildschirmen und HDTVs mit weniger als 1,25 cm Dicke eingesetzt werden. Als Festkörperkomponente wie andere Halbleitergeräte in Mobiltelefonen, Computern und HDTVs haben LEDs eine wesentlich längere Lebensdauer als CCFLs.

Umsetzen der Vorteile von LEDs

Es stellt dennoch eine Herausforderung dar, sich all die Vorteile von LEDs für die Hintergrundbeleuchtung zunutze zu machen. Als punktförmige Lichtquellen können LEDs in einer Array-Topologie im Hintergrund verwendet werden, um das LCD-Panel direkt zu beleuchten. Für ein Array sind jedoch viele LEDs erforderlich, was zu höheren Kosten führt. Um das Licht ausreichend zu streuen, ist bei Arrays ein größerer Abstand zwischen LEDs und LCD-Panel erforderlich, was zu einem dickeren Bildschirm führt. Eine dünnere und kostengünstigere Lösung stellt die Verwendung von LEDs in einer Kantenbeleuchtungskonfiguration mit einer Lichtleitplatte (Light Guide Panel, LGP) dar, die das Licht in die Betrachtungsebene dreht und es über den Bildschirm verteilt. Hierbei sind weniger LEDs erforderlich, es entsteht jedoch das Problem, dass der gesamte Hintergrund gleichmäßig ausgeleuchtet werden muss. Um Einheitlichkeit zu erreichen und die Vorteile der Kantenbeleuchtungstechnologie vollständig zu nutzen, ist eine hocheffiziente LPG erforderlich, die wirtschaftlich hergestellt werden kann.

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