Mit schönem Licht zu schönem Bild

LED-Backlights bei TFTs

Beim TFT-Monitor, LCD-Fernseher oder Notebook-Display sorgt in aller Regel eine Hintergrundbeleuchtung für strahlende Farben und hohe Kontraste. Bisher wurden dafür meist Leuchtröhren eingesetzt, aber nun machen sich LED-Backlights daran, sie abzulösen. Wir stellen die Techniken im Detail vor.

  1. LED-Backlights bei TFTs
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Hardware Monitortechnik: Hintergrundbeleuchtung bei Flachbildschirmen

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Monitore mit Backlight-LED versprechen besseres Bild.

Manche Leser mögen sich fragen, was denn an der Hintergrundbeleuchtung eines TFT-Monitors oder Notebook-Displays so interessant sein soll, um dem Thema einen kompletten Artikel zu widmen.

Die Antwort: Sie ist nicht nur zu einem guten Teil für die Bildqualität verantwortlich - die Display-Hersteller haben auch einiges an Ideen und Technik eingesetzt, um etwa eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung zu gewährleisten. Als Leuchtmittel werden für die meisten Monitore Leuchtröhren verwendet, denen allerdings vermehrt die sparsameren und kompakteren LEDs Konkurrenz machen.

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Es werde Licht

Monitore mit Backlight-LED versprechen besseres Bild.

TFT mit Röhre

In Flachbildschirmen werden als Leuchtröhren so genannte CCFLs (Cold Cathode Fluorescent Lamps) eingesetzt. Eine CCFL-Hintergrundbeleuchtung ähnelt dabei einer traditionellen Leuchtröhre, wie man sie zur Raumbeleuchtung kennt. Das "Cold" bezieht sich nicht auf die Wärme, die von den CCFLs abgegeben wird, sondern darauf, dass im Gegensatz zu Leuchtstofflampen, wie etwa Neonröhren, ungeheizte Elektroden eingesetzt werden, um das Leuchtmittel unter Spannung zu setzen.

CCFLs besitzen eine höhere Lebensdauer als Leuchtstofflampen, benötigen dafür aber eine höhere Betriebsspannung, was einen höheren Aufwand beim Schaltungsdesign mit sich bringt. Abhängig von Einsatzzweck und Bilddiagonale unterscheiden sich Monitore durch die Anzahl und Anordnung der CCFLs.

Bei Monitoren mit großen Diagonalen jenseits der 22 Zoll dominiert das Direct-Type-Backlight. Hier ist eine ganze Reihe von Leuchtröhren direkt hinter dem LCD-Panel angeordnet, ähnlich wie bei einer Leuchtreklame.

Das sorgt zwar für eine hohe Leuchtstärke von teilweise mehr als 400 Candela sowie eine gleichmäßige Ausleuchtung, aber eben auch für eine deutlich höhere Leistungsaufnahme und Bautiefe als beim anderen Verfahren, dem Edge-Type-Backlight. Hier sind zwei oder vier CCFL-Elemente an den Kanten des Displays angeordnet, die Verteilung des Lichts über die Fläche des LCD-Panels übernehmen Lichtleiter aus transparentem Kunststoff.

Darüber sitzen noch ein Diffusor, der für eine höhere Uniformität des Lichts sorgt, und eine Folie zur Erhöhung der Helligkeit (Brightness Enhancement Film). Da die Stärke der Abstrahlung des seitlich in den Lichtleiter reflektierten Lichts mit wachsendem Weg an Intensitivität nachlässt, muss hier ein Ausgleich stattfinden, um eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung zu erreichen.

Hardware Monitortechnik: Hintergrundbeleuchtung bei Flachbildschirmen

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Beim Edge-Type-CCFL-Backlight wird das Licht der Leuchtröhre (1) mittels eines Lichtleiters (2) verteilt. Darunter sitzt ein Reflektor (3), darüber der Diffusor (4), zwei Prismenscheiben (5, 6) und schließlich eine Schutzscheibe (7).

Zu diesem Zweck wird der Lichtleiter entweder mit einem Punktmuster bedruckt, bei dem die Punkte in größerem Abstand zur Lichtquelle in größeren Abständen angeordnet sind und so mehr Licht passieren lassen, als die in der Nähe der Lampe, oder man arbeitet mit Texturen oder Mikrostrukturen auf der Unterseite des Lichtleiters. Bei Notebooks werden ausschließlich die kompakten Edge-Type-Backlights eingesetzt, bei TFT-Monitoren ist diese Technik auf dem Vormarsch.

Zwar kann man mit Edge-Type-Backlights nur deutlich geringere Leuchtstärken bis etwa 250 Candela erzielen, aber das reicht für den Büroeinsatz und die meisten Multimedia-Anwendungen aus. Dafür liegt die maximale Leistungsaufnahme bei dem 24-Zöller T240 von Samsung mit Edge-Type-Backlight mit etwa 60 Watt nur bei 50 Prozent dessen, was ein herkömmlicher Monitor mit sechs oder acht Leuchtröhren verbraucht.

LED statt Leuchtröhre

Hardware Monitortechnik: Hintergrundbeleuchtung bei Flachbildschirmen

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LED-Backlights mit am Rand angeordneten LEDs (Edge-Type) erlauben den Bau extrem flacher Displays für Subnotebooks.

In einigen Notebooks und Monitoren werden LEDs statt CCFLs als Leuchtmittel eingesetzt. Auch hier gibt es Displays mit Edge-Type- und mit Direct-Type-Backlight. Der erste Typ ist vor allem für Notebook-Hersteller interessant. Denn mit den kompakten LED-Zeilen lassen sich sehr flache Displays realisieren, wie etwa beim Macbook Air oder dem X300 von Lonovo.

Zudem konsumieren diese LED- beleuchteten Panel auch weniger Strom als ihre CCFL-Pendants, ein Umstand, der gerade bei leichten Subnotebooks stark ins Gewicht fällt. Auch einige Netbooks der zweiten Generation wie etwa das Dell Inspiron Mini 9, das Lenovo IdeaPad S10 oder der Eee PC S101 von Asus arbeiten mit LED-Backlight, da der früher deutliche höhere Preisnachteil gegenüber CCFL wohl geringer geworden ist.

Was für Tricks es für bessere Bilder gibt, erfahren Sie auf Seite 2...

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