Bildschirme: Elektronische Leinwände

Bildschirme: Elektronische Leinwände

 

Der Begriff Bildschirm ist eine Sammelbezeichnung für alle Fernseh- und Datensichtgeräte, die elektrische Impulse in optische Signale umwandeln. Die drei wichtigsten Typen sind der Elektronenstrahl-, der Plasma- und der Flüssigkristallbildschirm. Alle drei Typen gibt es als Schwarzweiß- und Farbbildschirm.

 

 Braunsche Röhre

 

Die Wiedergabe von Farbfernsehbildern erfordert einen schnellen, dreifarbigen (rot, grün, blau) elektrooptischen Wandler. Bis heute lösen, trotz ihrer großen Bautiefe, lediglich Bildröhren nach dem Prinzip der braunschen Röhre diese Aufgabe befriedigend. Die Röhre besteht aus einem stark evakuierten (luftleeren) Glaskolben, in dem sich zwischen zwei Elektroden Elektronen bewegen. Die Kathode (negative Elektrode) wird durch einen Heizfaden zum Glühen gebracht und sendet daraufhin Elektronen aus. Diese werden von der Anode (positive Elektrode) angezogen. Die Beschleunigung durch die Anodenspannung ist dabei so hoch, dass die Elektronen durch das Anodenloch treten und auf den vorderen Teil des Glaskolbens prallen. Dieser ist mit einer fluoreszierenden Schicht versehen, die dort, wo der Elektronenstrahl auftrifft, zu leuchten beginnt.

 

Um ein Auseinanderdriften der Elektronen zu verhindern, muss der Strahl fokussiert (gebündelt) werden. Realisiert wird dies überwiegend durch elektrostatische, seltener auch magnetische Felder, die die Elektronen ablenken (elektronische Linse). Zur Steuerung der Strahlintensität befindet sich vor der Kathode der Wehnelt-Zylinder, an dem eine negative Spannung anliegt. Durch Veränderung dieser Spannung kann die Strahlintensität und damit die Bildpunkthelligkeit genau gesteuert werden. Die gesamte Strahlen erzeugende Vorrichtung im Bildröhrenhals wird als Elektronenkanone bezeichnet. Durch Ablenkelektroden wird der Aufprallpunkt des Elektronenstrahls auf dem Bildschirm gesteuert werden.

 

 Farbfernsehbildröhren

 

Um mit dem Elektronenstrahl wieder sichtbares Licht zu erzeugen, braucht man einen Leuchtschirm, in dessen Material die Umwandlung durch atomphysikalische Prozesse ausgelöst wird. Die Farbe des ausgesandten Lichtes hängt vom Leuchtschirmmaterial ab. Innerhalb einer Farbbildröhre sind für die drei Normfarben Rot, Grün und Blau drei Glühkathoden nebeneinander angebracht (Inlinefarbbildröhre). Sie erzeugen drei Elektronenstrahlen mit individuell gesteuerter Stärke, die jedoch gemeinsam fokussiert und abgelenkt werden. Die Strahlen treffen vor dem Leuchtschirm auf einer metallischen Schlitzmaske zusammen (Trinitonbildröhre), sodass eine für das Auge nicht erkennbare additive Farbmischung stattfindet. Auf der Schlitzmaske sind Leuchtstoffe für die drei Farben in vertikalen Streifen aufgebracht. Zusammen mit magnetischen Korrekturfeldern sorgt die Maske dafür, dass die Elektronen nur an ganz bestimmten Stellen hindurchtreten und auf die zugeordneten Leuchtstoffstellen treffen können.

 

 Flachbildschirme

 

Der Trend bei den Bildschirmen geht zu flacheren und größeren Bildflächen, geringerem Stromverbrauch und breiterem Blickwinkel. Um die Bautiefe zu verringern, wurde die Flachbildröhre entwickelt, bei der die Kathode in der Größe des Leuchtschirms flach ausgebildet ist.

 

Der Flüssigkristallbildschirm (LCD-Bildschirm, englisch liquid crystal display) ist vor allem für tragbare Computer und Kleinstfernseher gedacht. Hier wird der Effekt ausgenutzt, dass flüssig-kristalline Substanzen, die sich genau zwischen den Aggregatzuständen flüssig und fest befinden, ihre optischen Eigenschaften ändern, wenn man an sie eine Spannung anlegt. In LCD-Anzeigen wird eine solche Substanz von zwei parallelen Glasplatten mit einem elektrisch leitenden Raster eingeschlossen, sodass sich jeder Bildpunkt einzeln ansteuern lässt. Bei angelegter Spannung entsteht so bei verschiedener Lichtdurchlässigkeit ein Bild.

 

Die flachen Plasmabildschirme arbeiten nach dem Prinzip der Leuchtstoffröhre. An zwei parallel installierten Glasplatten sind in einem Gittermuster Elektroden angebracht, zwischen denen man eine Spannung anlegen kann. Der Raum zwischen den Scheiben ist mit einem Gas (z.B. Neon) gefüllt. Ist die Spannung hoch genug, fließt ein Strom zwischen zwei Elektroden, wodurch sich eine örtlich begrenzte Gasentladung ergibt. Dadurch beginnt das Gas zu leuchten und die einzelnen Bildpunkte entstehen. Plasmabildschirme sind immun gegen hohe magnetische Störfelder, extreme Temperaturen und mechanische Vibrationen. Sie lassen sich damit z.B. in der Flugsicherung oder in Baufahrzeugen einsetzen.

 

Alle Geräte mit Flachbildschirmen erreichen noch nicht die Bildqualität von Geräten mit herkömmlicher Bildröhrentechnik und sind um ein Vielfaches teurer.