Verbesserte Darstellung durch LED-Hintergrundbeleuchtung

LC-Displays haben in den letzen Jahren eine bemerkenswerte Entwicklung durchgemacht. Nach dem Durchbruch der TFT-Technologie (Thin Film Transistor), der Herstellung von Dünnschicht-Transistoren aus Poly-Silizium auf großen Glassubstraten, wurden laufend Verbesserungen an den Displays gemeldet...

LC-Displays haben in den letzen Jahren eine bemerkenswerte Entwicklung durchgemacht. Nach dem Durchbruch der TFT-Technologie (Thin Film Transistor), der Herstellung von Dünnschicht-Transistoren aus Poly-Silizium auf großen Glassubstraten, wurden laufend Verbesserungen an den Displays gemeldet. Nun steht der nächste Evolutionsschritt bevor: die Einführung von LEDs für die Hintergrundbeleuchtung.

Die Verwendung von Leuchtstoffröhren (CCFL – Cold Cathode Fluorescence Lamps) für die Hintergrundbeleuchtung von LC-Displays hat den Vorteil, dass es sich hier um eine seit vielen Jahren erprobte und milliardenfach eingesetzte Technik handelt, mit der sich entsprechend kostengünstig auch hochwertige LC-Displays realisieren lassen. Allerdings bringen diese auch Nachteile mit sich: Sie sind stoßempfindlich und ihre Lebensdauer ist begrenzt. Zudem erfordert die Gasfüllung – Quecksilber-Dampf und Argon – zumindest eine sachgerechte Entsorgung der mit Leuchtstoffröhren ausgerüsteten LC-Displays.

Eine Alternative, insbesondere bei den kleineren LC-Displays, ist die Verwendung von weißen LEDs für die Hintergrundbeleuchtung (Backlight). Da sich die Lichtstärke der LEDs in weiten Grenzen einstellen lässt, kann die Helligkeit des Displays in Abhängigkeit vom Umgebungslicht automatisch geregelt werden, dadurch sinkt der Leistungsbedarf eines Displays insgesamt. Das Unternehmen Sharp Electronics Europe (www.sharpeu. com) benennt mehrere Gründe für den verstärkten Einsatz von LED-Backlight-Modulen:

  • Der Trend zur Fotografie mit hoher Qualität erfordert eine bessere Farbdarstellung auf den Displays.
  • Die Ablösung des bisher im PC-Bereich verwendeten sRGB-Standards (Standard-Rot-Grün-Blau-Farbraum) durch einen neuen Farbraum-Standard „xvYCC“ (extended version of YCC) macht auch für große LC-Displays eine Verbesserung der Hintergrundbeleuchtung erforderlich. YCC (Y – Luminanz, C – Color, C – Color) ist der von Kodak für die Foto-CD definierte Farbraum, der neue Farbraum ist etwa Bestandteil der Version 1.3 des High-Definition Multimedia Interface (HDMI 1.3).
  • Eine Realisierung der Hintergrundbeleuchtung mit drei verschiedenfarbigen LEDs – Rot, Grün und Blau – ermöglicht einen individuellen Weißabgleich, etwa für die korrekte Darstellung von Röntgenaufnahmen.

Die Beschaltung einer LED-Hintergrundbeleuchtung ermöglicht nicht nur eine individuelle Einstellung der LED-Farbgruppen und der Gesamthelligkeit, sondern kompensiert mit einem Regelkreis mit Temperatur-Sensor und PWM-Ansteuerung der LEDs die unterschiedliche Lichtausbeute der jeweiligen LED-Farben bei Variation der Temperatur. Mit einem überlagerten Regelkreis werden zudem die Lichtstärken der LEDs konstant gehalten. Als Eingangsgröße dient das Signal eines RGB-Sensors, der die Lichtstärken von jeweils einer roten, grünen und blauen Referenz-LED bestimmt (Bild).

Die Kombination von roten, grünen und blauen LEDs erweitert gegenüber der weißen LED – blaue LED mit gelber Konversionsschicht – den darstellbaren Farbraum auf 80 Prozent; die NTSC-Norm „High NTSC“ schreibt hier 72 Prozent vor, die weiße LED erreicht lediglich 67 Prozent; prinzipbedingt liegt jedoch nur ein kleiner Anteil ihres Spektrums nicht „im grünen Bereich“.

Jens Würtenberg, Elektronik

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