|
LCD-Technologie Auf dem Markt der Flachbildschirme haben sich TFT-Panels wegen ihrem hohes Kontrastverhältnis und akzeptable Reaktionszeiten etabliert. TFT-Bildschirme gehören zur Kategorie der Liquid-Crystal-Displays (LCD). Im Gegensatz zu Plasma-Displays, deren Zellen aktiv das Licht aussenden, kommt bei der TFT-Technologie eine Hintergrundbeleuchtung (Backlight) zum Einsatz. Die einzelnen Bildpunkte auf dem Panel werden von Thin-Film-Transistors (TFT) gesteuert, die je nach anliegender Spannung das Licht über Farbfilter für Rot, Grün und Blau durchlassen oder nicht.
Funktionsweise von Standard-TFTs Bestandteile der Displays Der wichtigsten Bestandteile eines TFT-Displays sind die vertikalen und horizontalen Polarisationsfilter zwischen den sich die namensgebenden Flüssigkristall-Moleküle befinden. Die Kristalle sind von einer sogenannten Alignment-Schicht umgeben. Je nach Auflösung des LCD-Panels besitzt das Panel entsprechend viele solcher Bildpunkte (Pixel) in horizontaler, wie vertikaler Richtung. Geschaltetes Licht Wenn an der Aligment-Schicht keine Steuer-Spannung anliegt, wird das Licht der Hintergrundbeleuchtung zwischen den beiden Polarisationsfiltern absorbiert, da die Kristalle das Licht nicht um 90° drehen. Das Pixel, bzw. das Panel bleibt dunkel.
Liefert hingegen der Thin-Film-Transistor eine Steuer-Spannung an die Aligment-Schicht, richten sich die stabförmigen Kristalle entsprechend der Feldrichtung aus. Trifft nun vom hinteren Polarisator polarisiertes Licht auf die spiralförmig angeordneten Flüssigkristalle, so wird dieses Licht entsprechend dem Verdrehwinkel der Moleküle in seiner Polarisationsrichtung gedreht. So trifft es auf den vorderen Polarisator (Analyzer), der um 90° zum hinteren verdreht ist. Das Licht aus der Backlightquelle kann dann durch die beiden Filter, abhängig vom Grad der Drehung der Kristalle abgelenkt hindurch dringen. Bei einer Drehung der Kristalle um 90 Grad leuchtet der Bildpunkt mit voller Intensität.
Das Licht folgt auch dann der Orientierung der Flüssigkristalle, wenn diese aufgrund eines elektrischen Feldes senkrecht zur hinteren und vorderen Lage der LCD-Zelle stehen.Damit steht es am vorderen Polarisator 90° zu diesem und kann somit nicht zum Betrachter durchdringen. Farbfilter Da für die Hintergrundbeleuchtung normalerweise weisses Licht verwendet wird, muß zur Darstellung von Farbbildern dieses Licht noch mit geeigneten Farbfiltern gefärbt werden. Hierzu besitzt erhält jeder einzelne Pixel zusätzlich einen Farbfilter zur Darstellung der Primärfarben drei sogenannte Sub-Pixel mit den FarbenRot, Grün und Blau. Heute wird bei TFT's üblicherweise die Streifenstruktur (RGB-Stripe) als Farbfilter verwendet. LCD-Panel ohne Farbfilter liefern nur ein Schwarz-Weiß Bild. Auflösung Die Auflösung eines Display errechnet sich aus der Anzahl der darstellbaren Pixel in horizontaler Richtung (z.B. 1024), der Anzahl der Subpixel pro Pixel (normalerweise 3, je eines für die Primärfarben Rot, Grün, Blau) und der Anzahl der darstellbaren Linien in vertikaler Richtung (z.B. 768). Damit enthält ein XGA-Display die folgende Auflösung: 1024x(3)x768 Pixel.
Die drei Subpixel gehören fest zusammen und werden gemeinsam angesteuert. Somit ergeben sich bei der TFT Technik keine Konvergenzfehler, da die Pixel örtlich festgelegt sind. Lichtquelle Als Hintergrundbeleuchtung kommt zu meist eine fluereszierende Lampe zum Einsatz, dessen Licht durch entsprechende Formgebung und Diffusor gleichmäßig hinter dem Panel verteilt wird. Nach Außen ist der Lichtkasten abgeschirmt, um möglischst keine Streuverluste zu erzeugen.
Unterschiedliche Blickwinkel Bei TFT-Displays muß das Licht immer die Polarisationsfilter passieren. Das dadurch gebündelte Licht kann sich nicht nach allen Seiten wie in einem freien Raum ausbreiten, es wird polarcircular gefiltert. Im Vergleich zu einem Röhrenmonitor führt dies zu einem eingeschränkten Blickwinkel. Dieser beträgt bei kleinen Bauformen und Paneln der ersten Gerneration nur 70 bis 90 Grad in horizontaler Richtung. Moderne Panel erzielen horizontale und vertikale Blickwinkel von rund 160°. Pixelfehler Aufgrund der hohen Anzahl von Transistoren bei TFT-Displays und der daraus resultierenden Anforderung an das Glas-Substrat und die Prozeßqualität sind Pixelfehler kaum auszuschließen. Für die in TAMUZ Monitoren verwendete Panels gelten engtolerierte Grenzwerte, bei deren Unterschreitung der Monitor der Qualitätsanforderung genügt und akzeptiert werden muß.
Es gibt unterschiedliche Pixelfehler: Man spricht von einfachen Defekten, wenn ein einzelnes Subpixel nicht ordnungsgemäß funktioniert. Dabei kann entweder ein heller oder ein dunkler Fleck sichtbar werden, je nach dem welche Polarisation das Flüssigkristall vor diesem Pixel inne hat. Verbundene Defekte sind zwei benachbarte Subpixel, die nicht ordnungsgemäß funktionieren. Diese müssen aber nicht zwingend zum gleichen Pixel Element gehören. Sind drei nebeneinander liegende Subpixel defekt, spricht man auch von einem verbundenen Defekt. Ein solcher darf jedoch nur einmalig in einem Display auftreten.
Technologien Alle international bekannten Panel-Hersteller beherrschen inzwischen das Fertigungsverfahren Twisted Nematic and Retardation Film (TN+Film). Im Vergleich zu dem von Sharp entwickelten Standardverfahren ist der aufgebrachte Film der einzige Unterschied. Dieser erhöht den horizontalen Blickwinkel auf circa 140 Grad. Durch die günstigen Herstellungskosten und die hohe Ausbeute hat diese Fertigungstechnologie inzwischen einen Marktanteil von 60 Prozent erobert. |
