Panel-Technologien
Als Panel werden Bauweise und Anzeigetyp eines LCDs bezeichnet, die den Charakter eines
Monitors,
Fernsehers oder
Smartphone-/Tablet-Displays hinsichtlich Farb- und Kontrastwiedergabe wesentlich bestimmen. Mit Twisted-Nematic (TN), In-Plane-Switching (IPS) und Multi-Domain- bzw. Patterned-Vertical-Alignment (MVA/PVA) sind derzeit drei Panel-Technologien am Markt etabliert, die sich deutlich hinsichtlich Preis, Kontrast, Betrachtungswinkel und Reaktionszeit unterscheiden. Im Folgenden finden Sie die verschiedenen Technologien erklärt und gegenübergestellt. Dieser Artikel behandelt LC-basierende Displays, im Techniklexikon finden Sie ebenfalls Informationen zu den konkurrierenden OLED-Displays.
TN-Panel (Twisted-Nematic-Panel)
Das TN-Panel besitzt den größten Marktanteil unter den LCD-Anzeigetypen. Dank
schneller Reaktionszeiten und attraktiver Preise sind Monitore dieser Art gut für Office- und Multimedia-Anwendungen sowie Spiele geeignet. Insbesondere in Verbindung mit LED-Hintergrundbeleuchtung verbrauchen diese Bildschirme im Betrieb wenig Strom, häufig deutlich unter 50 Watt. Wenn absolute Farbtreue und hohe Betrachtungswinkel von Bedeutung sind, sollten Sie jedoch eher ein IPS- oder PVA-/MVA-Panel wählen.
TN-Panel-Technik im Detail
Bei einem TN-Panel sind die Pixel als sogenannte
nematische Drehzellen ausgeführt und bestehen in vereinfachter Form aus zwei Polarisationsfiltern, die alles Licht, das nicht in eine bestimmte Richtung weist, herausfiltern. Nachdem das Licht den ersten Polarisationsfilter passiert hat, tritt es in die zwischen den Polarisationsfiltern liegende Flüssigkristallschicht ein. Diese weist im stromlosen Zustand die Form eines um 90 Grad schraubenförmig verdrehten Bandes auf und kippt die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtes entlang des verdrehten Bandes um 90 Grad. Nur so kann das Licht den zweiten Polarisationsfilter passieren, da dieser eine ebenfalls um 90 Grad gedrehte Polarisationsrichtung aufweist. Die Drehung der Polarisationsrichtung durch die Flüssigkristalle ist also notwendig, damit das Licht den zweiten Polarisationfilter passieren kann. Wenn nun Spannung an die nematische Drehzelle angelegt wird, ändert sich zunehmend die Ausrichtung der Flüssigkristalle, die Verdrehung wird mehr und mehr aufgehoben. Immer weniger Licht wird in die korrekte Polarisationsrichtung gedreht, das Pixel wird zunehmend dunkler. Im Endzustand sind die Flüssigkristalle vertikal ausgerichtet und alles eintretende Licht wird vom zweiten Polarisationsfilter mangels korrekter Polarisationsrichtung herausgefiltert.
Vor- und Nachteile der TN-Panels
Durch die Eigenschaften dieser Technik sind auch die grundlegenden Vor- und Nachteile eines TN-Panels zu erklären: Durch die vergleichsweise einfache Technik sind geringe Schalt- bzw. Latenzzeiten möglich, die Drehzellen agieren sehr schnell, darüber hinaus ist die Herstellung
preisgünstig. Andererseits ist mit den Drehzellen nur eine ungenaue Steuerung der Farb- und Kontrastdarstellung möglich, andere Panel-Technologien erreichen insbesondere bei der Darstellung von Grautönen deutlich bessere Werte. Da sich die Flüssigkristalle unter Spannung vertikal, also in der Tiefe ausrichten, leidet die Blickwinkelstabilität des TN-Panels, da die Flüssigkristalle nicht immer in der gleichen Position zum Auge liegen. Speziell bei vertikaler Blickwinkeländerung sind schnell Farbabweichungen auszumachen, die bei anderen Display-Technologien nicht oder wesentlich schwächer auftreten. Dennoch überwiegen TN-Panels durch ihren Preisvorteil im Markt deutlich.
IPS-Panel (In-Plane-Switching-Panel)
IPS-Panels ähneln in Aufbau und Funktion den TN-Panels und setzen ebenfalls auf eine Flüssigkristallschicht zwischen zwei Polarisationsfiltern. Im Unterschied zum TN-Panel liegen die Flüssigkristalle bei der IPS-Technologie jedoch parallel übereinander und schalten durch
Drehung in der Ebene anstatt sich räumlich zu verlagern. Bei angelegter Spannung liegen die Flüssigkristalle genau auf der Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtes und absorbieren es. Mit abnehmender Spannung rotieren die Flüssigkristalle immer weiter in der horizontalen Ebene aus der Polarisationsrichtung des Lichtes heraus, immer mehr Licht kann die Schicht passieren. Im spannungslosen Zustand sind die Flüssigkristalle schließlich um 90 Grad zur Polarisationsrichtung gedreht und behindern die Lichtausbreitung nicht mehr. Da sich die Flüssigkristalle nur in der horizontalen Ebene drehen, also immer in der gleichen Perspektive zum Auge liegen, ergibt sich eine sehr hohe Blickwinkelstabilität. Bauartbedingt benötigen IPS-Panels eine starke Hintergrundbeleuchtung und verbrauchen daher mehr Strom als die TN- oder PVA-Pendants. Sie bieten dafür die besagte Blickwinkelstabilität, hohen Kontrast und die beste Farbtreue. Reaktionszeiten und Preise liegen häufig über dem Niveau von TN-Panels. Populäre Vertreter dieser Panel-Technologie sind Apples
iPhone und
iPad.
PVA-/MVA-Panel (Patterned-Vertical-Alignment/Multi-Domain-Vertical-Alignment)
Kennzeichen dieser Technik sind
vertikal angeordnete Flüssigkristalle innerhalb der Zelle. Im vertikal ausgerichteten Zustand erlauben die Flüssigkristalle die Ausbreitung des Lichtes vollständig. Mit Anlegen der Spannung neigen sich diese Flüssigkristalle gegeneinander in die Horizontale bis sie schließlich die Lichtausbreitung vollständig verhindern. Panels mit dieser Technik haben im Vergleich zu den anderen Techniken die besten Schwarzwerte bzw. den besten Kontrast, erreichen aber nicht ganz die Farbtreue von IPS-Panels. Es existieren zahlreiche Unterarten und Erweiterungen der Technologie mit unterschiedlichen Bezeichnungen wie P-MVA, AMVA oder S-PVA. VA-Panels haben oft höhere Reaktionszeiten als TN- oder IPS-Panels, was sie für schnelle Spiele und Filme eher ungeeignet macht. Inbesondere trifft dies auf Farbwechsel von Grau zu Grau zu. Die aufwändige Herstellung macht Monitore mit Panels dieser Art teurer als TN-Panels.
