GFS Physik Handout 12.02.26
Monitor-Arten:
1. CRT-Monitor
Grundprinzip
• CRT = Kathodenstrahlröhre mit drei Elektronenkanonen
• Elektronen im Metall durch Austrittsarbeit gebunden, Erhitzen der Kathode setzt Elektronen
frei
• Beschleunigung zwischen Kathode und Anode erzeugt Elektronenstrahl
• Strom steigt mit Temperatur, Boltzmann-Faktor beschreibt Anteil energiereicher Elektronen
• Drei leicht versetzte Strahlen, jedoch identisch (Farbe entsteht nicht im Strahl)
• Steuergitter regelt Helligkeit (negativ → weniger Elektronen, positiv → mehr)
• Ablenkspulen bewegen Strahl horizontal (Bildzeilen) und vertikal (Zeilenwechsel)
Aufbau des Bildschirms
• Glasinnenseite mit Phosphor-Triaden (RGB) beschichtet
• Phosphorpunkte passiv, leuchten erst bei Elektronentreffer
• Shadow Mask mit Millionen Löchern sorgt für Farbzuordnung
Lichtentstehung
• Elektron trifft Phosphoratom → Elektron im Atom wird angeregt
• Rückfall auf niedrigeres Energieniveau → Lichtemission (Fluoreszenz)
• Farbmischung erfolgt im Auge
2. Plasma-Bildschirm
Aufbau und Funktionsweise
• Pixel bestehen aus drei RGB-Unterpixeln mit Edelgas (Neon/Xenon)
• Spannung ionisiert Gas → Plasma entsteht
• Angeregte Gasatome senden UV-Licht aus
• UV regt Phosphor an → sichtbares Licht
• RGB-Unterpixel erzeugen Gesamtfarbe
• Schnelles Schalten → flüssiges Bild, hoher Kontrast
Gregor Rothaug
, GFS Physik Handout 12.02.26
3. LCD-Bildschirm
Aufbau
• LED-Hintergrundbeleuchtung
• Zwei Polarisationsfilter
• Glasplatten mit Elektroden
• Flüssigkristallschicht
• RGB-Farbfilter
Flüssigkristalle
• Ohne Spannung: Moleküle verdreht → Polarisation wird gedreht → Licht passiert
• Ursache: optische Anisotropie
• Mit Spannung: Moleküle richten sich aus → Lichtblockade
Farberzeugung
• Pixel bestehen aus RGB-Subpixeln mit eigener Spannung
• Unterschiedliche Intensitäten erzeugen verschiedene Farben
4. Quantenmechanik – QLED & OLED
QLED
• Blaue Hintergrund-LEDs dienen als Lichtquelle (hochenergetisch)
• Quantum Dots emittieren neue Farbe nach Anregung
Abhängigkeit von Dot-Größe
• Kleiner Dot → große Energiedifferenz → blaues Licht
• Mittlerer Dot → mittlere Energiedifferenz → grünes Licht
• Großer Dot → kleine Energiedifferenz → rotes Licht
Quantenmechanische Einengung
• Elektron im Quantum Dot räumlich eingeschlossen
• Energieniveaus diskret und abhängig von Dot-Größe
• Kleiner Dot → größerer Energieunterschied → energiereicheres (blaueres) Licht
• Großer Dot → kleinerer Energieunterschied → energieärmeres (röteres) Licht
Gregor Rothaug
Monitor-Arten:
1. CRT-Monitor
Grundprinzip
• CRT = Kathodenstrahlröhre mit drei Elektronenkanonen
• Elektronen im Metall durch Austrittsarbeit gebunden, Erhitzen der Kathode setzt Elektronen
frei
• Beschleunigung zwischen Kathode und Anode erzeugt Elektronenstrahl
• Strom steigt mit Temperatur, Boltzmann-Faktor beschreibt Anteil energiereicher Elektronen
• Drei leicht versetzte Strahlen, jedoch identisch (Farbe entsteht nicht im Strahl)
• Steuergitter regelt Helligkeit (negativ → weniger Elektronen, positiv → mehr)
• Ablenkspulen bewegen Strahl horizontal (Bildzeilen) und vertikal (Zeilenwechsel)
Aufbau des Bildschirms
• Glasinnenseite mit Phosphor-Triaden (RGB) beschichtet
• Phosphorpunkte passiv, leuchten erst bei Elektronentreffer
• Shadow Mask mit Millionen Löchern sorgt für Farbzuordnung
Lichtentstehung
• Elektron trifft Phosphoratom → Elektron im Atom wird angeregt
• Rückfall auf niedrigeres Energieniveau → Lichtemission (Fluoreszenz)
• Farbmischung erfolgt im Auge
2. Plasma-Bildschirm
Aufbau und Funktionsweise
• Pixel bestehen aus drei RGB-Unterpixeln mit Edelgas (Neon/Xenon)
• Spannung ionisiert Gas → Plasma entsteht
• Angeregte Gasatome senden UV-Licht aus
• UV regt Phosphor an → sichtbares Licht
• RGB-Unterpixel erzeugen Gesamtfarbe
• Schnelles Schalten → flüssiges Bild, hoher Kontrast
Gregor Rothaug
, GFS Physik Handout 12.02.26
3. LCD-Bildschirm
Aufbau
• LED-Hintergrundbeleuchtung
• Zwei Polarisationsfilter
• Glasplatten mit Elektroden
• Flüssigkristallschicht
• RGB-Farbfilter
Flüssigkristalle
• Ohne Spannung: Moleküle verdreht → Polarisation wird gedreht → Licht passiert
• Ursache: optische Anisotropie
• Mit Spannung: Moleküle richten sich aus → Lichtblockade
Farberzeugung
• Pixel bestehen aus RGB-Subpixeln mit eigener Spannung
• Unterschiedliche Intensitäten erzeugen verschiedene Farben
4. Quantenmechanik – QLED & OLED
QLED
• Blaue Hintergrund-LEDs dienen als Lichtquelle (hochenergetisch)
• Quantum Dots emittieren neue Farbe nach Anregung
Abhängigkeit von Dot-Größe
• Kleiner Dot → große Energiedifferenz → blaues Licht
• Mittlerer Dot → mittlere Energiedifferenz → grünes Licht
• Großer Dot → kleine Energiedifferenz → rotes Licht
Quantenmechanische Einengung
• Elektron im Quantum Dot räumlich eingeschlossen
• Energieniveaus diskret und abhängig von Dot-Größe
• Kleiner Dot → größerer Energieunterschied → energiereicheres (blaueres) Licht
• Großer Dot → kleinerer Energieunterschied → energieärmeres (röteres) Licht
Gregor Rothaug
