Bildschirm

Ein Bildschirm ist ein bildgebendes Gerät, mit dem elektromagnetische Signale temporär in zweidimensionale Bilder umgewandelt werden. Bildschirme gibt es in unterschiedlichen Bauarten (s. Abbildung 1). Seit den 1950er Jahren verbreitete sich der Röhrenbildschirm, bis er um die Jahrtausendwende durch Geräte auf Basis von Flüssigkristallen abgelöst wurde.

Die Funktionsweise von Röhrenbildschirmen basiert auf der Ablenkung von Elektronen, die gezielt auf einen fluoreszierenden Schirm gelenkt werden. Der dafür notwendige Elektronenstrahl wird erzeugt, indem an einer beheizten Kathode Elektronen in einem Vakuum emittiert werden. Diese Elektronen werden in Richtung einer positiv geladenen Anode beschleunigt. Dafür wird an einer Bildröhre eine Spannung von mehreren 10.000 Volt angelegt. Auf ihrem Weg zum Schirm werden die Elektronen zunächst gebündelt und über ein Ablenksystem gezielt auf den Schirm gesteuert. Am Punkt des Auftreffens des Elektronenstrahls auf den Schirm entsteht ein Leuchtpunkt. Durch eine schnelle Abfolge beim Beleuchten zahlreicher Punkte des Schirms entsteht ein Bild. Ein Gesamtbild setzt sich in der Regel aus mehreren Hunderttausend Einzelpunkten zusammen. Üblicherweise werden in einer Sekunde 50 Bilder erzeugt. Das entspricht einer für das Fernsehen und Computer üblichen Bildfrequenz von 50 Hz. Für die Erzeugung von Farbbildern werden drei Elektronenstrahlen erzeugt, die sich kurz vor dem Leuchtschirm an einer Maske kreuzen. Die drei Strahlen sind für die Beleuchtung von jeweils einer der Farben Rot, Grün und Blau auf dem Leuchtschirm zuständig. Die Maske verhindert, dass die Elektronen die jeweils anderen Bereiche erreichen.

Ein gänzlich anderes Funktionsprinzip nutzt ein Flüssigkristallbildschirm. In Anlehnung an die englischsprachige Bezeichnung liquid crystal display wird ein solcher Bildschirm auch als LCD-Bildschirm bezeichnet. Ein solcher Bildschirm besteht aus einer Hintergrundbeleuchtung und einem Flüssigkristallpanel. Die Flüssigkristalle sind auf dem Flüssigkristallpanel in Pixelsegmenten angeordnet. Ihre Lichtdurchlässigkeit lässt sich mithilfe elektrischer Spannung regeln. Hinter dem Flüssigkristallpanel liegt hierfür eine Lichtquelle zur Hintergrundbeleuchtung. Diese Hintergrundbeleuchtung stammte zunächst von Leuchtröhren. Seit einigen Jahren kommen statt Leuchtstoffröhren verstärkt LEDs zum Einsatz. Diese Bildschirme werden LED-Bildschirme genannt. Durch den Einsatz von LEDs hat sich der Energieverbrauch von Bildschirmen weiterhin deutlich reduziert. OLED-Bildschirme haben einen grundsätzlich anderen Aufbau. Hier erfolgt die Bilddarstellung direkt durch einzelne OLED Elemente in den Farben Rot, Grün und Blau für jeden Bildpunkt. Verluste durch das Flüssigkristallpanel entfallen.

Eine weitere Bildschirmvariante sind Plasmabildschirme. Hierbei wird keine Hintergrundbeleuchtung benötigt. Das Licht entsteht durch die Ionisierung eines Gasgemischs. Dieses Gemisch befindet sich in Farbkammern. Für jeden Bildpixel existieren je eine rote, grüne und blaue Farbkammer. Das Gasgemisch besteht meist aus Xenon oder Neon und wird in den Kammern durch das Anlegen eines Stroms kurzzeitig ionisiert. Das entstandene Plasma trifft auf einen ebenfalls in den Farbkammern enthaltenen Leuchtstoff und regt ihn an. Die Helligkeit wird darüber gesteuert, wie häufig das Plasma gezündet wird. Durch die hohe Geschwindigkeit nimmt das Auge diese Frequenz jedoch nicht wahr. Für ein helles Bild muss demnach mehr Strom hinzugefügt werden als für ein dunkles. Da der Plasmabildschirm im Prinzip aus vielen winzigen Leuchtstoffröhren besteht, benötigt er deutlich mehr Energie als ein LED-Bildschirm.

Bildschirme werden generell als optische Schnittstelle zwischen Technik und Mensch eingesetzt (Mensch-Maschine-Interaktion). Anwendungsbeispiele sind Monitore von Computern oder Telefonen. Durch die rapide technische Entwicklung der bildgebenden Verfahren wurden auch neue Haushaltsgeräte wie Tablet-Computer erfunden und Bildschirme in andere Haushaltsgeräte integriert. Beispielsweise werden sie vermehrt in Türsprechanlagen, Kühlschränken sowie Waschmaschinen als Bedienelemente eingesetzt. Dabei dienen sie hauptsächlich zur optischen Ausgabe von Informationen an den Menschen.

Englische Übersetzung(en):

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