1 Timo Baumeister Matr.-Nr. 235792Mikroelektronische und optische Bauelemente Prof. Hagemann Aufbau und Funktionsweise von LC-Displays Timo Baumeister Matr.-Nr
2 Technologien/Bauformen QuellenLC-Displays Einführung Prinzip Technologien/Bauformen Quellen Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
3 Einführung Flachbildschirme Lichterzeugungkeine Lichterzeugung (Hintergrundbeleuchtung) Lichterzeugung LED Light Emitting Diode LCD Liquid Crystal Display Plasma / PDP Plasma Display Panel Aktive Matrix TFT Thin Film Transistor Passive Matrix weitere Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
4 LCD = Liquid Crystal Display „Flüssigkristallanzeige“Einführung LCD = Liquid Crystal Display „Flüssigkristallanzeige“ Flüssigkristalle: 1888 von Friedrich Reinitzer (Botaniker) entdeckt Transparente Kristalle mit richtungsabhängigen Eigenschaften (anisotrop) Stäbchenförmige Moleküle sind in einer Richtung angeordnet (nematisch) Richtungsänderung bei Anlegen einer Spannung (3-6V) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
5 Grundsätzlicher Aufbau:Prinzip Grundsätzlicher Aufbau: Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
6 Technologien/BauformenZellenformen: Schadt-Helfrich-Zelle TN-Display (Twisted Nematic) STN-Display (Super Twisted Nematic) DSTN-Zelle (Double Super Twisted Nematic) TSTN-Display (Triple Super Twisted Nematic) (FST Film Supertwisted) MVA-LCD (Multi-Domain-Vertical-Alignment) IPS (In Plane Switching) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
7 Technologien/Bauformen - Schadt-Helfrich-ZelleDie Schadt-Helfrich-Zelle ist eine spannungsgesteuertes Lichtventil. Polarisator Transparente Elektrodenschicht (Indium-Zinn-Oxid) vor und hinter Flüssigkristall (LC) LC richtet sich je nach Spannung aus (U=0V: 90°Schraube, U=5V: 0° Drehung) Spiegel reflektiert einfallendes Licht Normally-White-Mode (90° verdrehte Polarisatoren) Normally-Black-Mode (parallele Polarisatoren) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
8 Technologien/Bauformen - TN-Display (Twisted Nematic)Wird das Licht im Flüssigkristall um 90° gedreht, spricht man von einer TN-Zelle Kontrastverhältnis von 3:1 (viel zu gering) (Kontrast: eingeschalteter Bildpunkt ist 3 mal so hell wie ein ausgeschalteter) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
9 Technologien/BauformenProbleme: Schlechter Kontrast Schlechte Blickwinkeleigenschaften Reaktionszeit (träge) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
10 Technologien/Bauformen - STN-Display (Super Twisted Nematic)Wird das Licht im Flüssigkristall um 180° oder 270° gedreht, spricht man von einer STN-Zelle Kontrastverhältnis von 7:1 Problem: Farbverfälschungen (unterschiedliche Brechungsindizes bei verschied. Wellenlängen) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
11 Technologien/Bauformen - DSTN-Display (Double Super Twisted Nematic)2 STN in Reihe LC in STN 1 linksdrehend, in STN 2 rechtsdrehend Farbverfälschung wird aufgehoben STN 1 aktiv, STN 2 passiv Kontrastverhältnis von 15:1 Nachteil: dickere Bauform komplex passive Zelle aktive Zelle Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
12 Technologien/Bauformen - TSTN-Display (Triple Super Twisted Nematic)Farbverfälschung wird durch 2 Kompensationsfolien ausgeglichen Nur ein STN nötig Kontrast 18:1 dünner, billiger, leichter, besserer Kontrast Auch FST „Film Supertwisted“ genannt Polarisator Folie Glas STN-Flüssigkristall Glas Folie Polarisator Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
13 Technologien/BauformenProbleme: Schlechter Kontrast Schlechte Blickwinkeleigenschaften Reaktionszeit (träge) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
14 Technologien/Bauformen – IPS (In Plane Switching)Blickwinkelverbesserung auf 170° E-Feld parallel zur Oberfläche zu langsam zu viel Energie nötig aufgrund der Elektrodenanordnung Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
15 Technologien/Bauformen - MVA-LCD (Multi-Domain Vertical Alignment)Eine Zelle ist in mehrere Teilbereiche unterteilt (Multi-Domains) Blickwinkel 170° senkrecht und waagerecht teuer schlechterer Kontrast als bei TN-Zellen Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
16 Technologien/BauformenProbleme: Schlechter Kontrast Schlechte Blickwinkeleigenschaften Reaktionszeit (träge) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
17 Technologien/BauformenFlachbildschirme keine Lichterzeugung (Hintergrundbeleuchtung) Lichterzeugung LED Light Emitting Diode LCD Liquid Crystal Display Plasma / PDP Plasma Display Panel Aktive Matrix TFT Thin Film Transistor Passive Matrix weiter Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
18 Technologien/Bauformen - Passive MatrixAnsteuerung über Zeile u. Spalte Cross Talk (Feld entlang Leiter) Viele Graustufen => geringe Auflösung Hohe Auflösung => weniger Graustufen Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
19 Technologien/BauformenFlachbildschirme keine Lichterzeugung (Hintergrundbeleuchtung) Lichterzeugung LED Light Emitting Diode LCD Liquid Crystal Display Plasma / PDP Plasma Display Panel Aktive Matrix TFT Thin Film Transistor Passive Matrix weiter Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
20 Technologien/Bauformen – Aktive Matrixjedes Pixel hat eigenen Verstärker (Transistor) schnelles Ansteuern TFT (auf Glas aufgedampft) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
21 Technologien/Bauformen - Aktive Matrixjeder Bildpunkt (Dot) besteht aus 3 Farbzellen Rechenbeispiel: 21‘‘ Display Native Auflösung: 1600x1200 1.600x1.200x3= Fläche A = 1365cm² 4220 Transistoren pro cm² Transistor max. 1/10 der Zellenfläche Transistor Punkt- abstand Farbzelle Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
22 Quellen www.tomshardware.de/ www.hpfsc.de/ de.wikipedia.org Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen
23 Vielen Dank für die AufmerksamkeitEnde Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Noch Fragen? Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen