Obwohl heutzutage viele Displaytechnologien existieren, zählt TFT-LCD nach wie vor zu den am weitesten verbreiteten und findet in einer Vielzahl von Displays Verwendung. Darüber hinaus bildet es die Grundlage für viele weitere Varianten, weshalb es sich lohnt, die Funktionsweise und die damit verbundenen Aspekte dieser Displaytechnologie zu verstehen.
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Was ist ein TFT-LCD-Bildschirm?
Ein TFT-LCD (Thin Film Transistor – Liquid Crystal Display) ist eine Displaytechnologie, die derzeit sehr beliebt ist und von kleinen Bildschirmen in allen Arten von Geräten bis hin zu großen Fernsehbildschirmen reicht.
Der TFT-Transistor ist ein Halbleitertyp, der im Vergleich zu CRTs (Kapitalstrahlröhren) die Effizienz steigert, die Kosten senkt und eine kompaktere Bauweise ermöglicht . TFT-LCD-Bildschirme sind Aktivmatrix-Displays, die die Pixel einzeln ansteuern, die Beleuchtung jedoch pixelübergreifend erfolgt.
TFT-LCD-Struktur
Der TFT-LCD-Bildschirm besteht aus drei grundlegenden Schichten . Diese Schichten bestehen aus zwei Glassubstraten, wobei eines davon einen RGB-Farbfilter (Rot, Grün, Blau) enthält. Die Schicht zwischen den beiden Glasschichten besteht aus Flüssigkristall.
Die Glassubstratschicht eines TFT-Displays bildet die tiefste bzw. hinterste Schicht der Leiterplatte eines Geräts. Sie besteht aus amorphem Silizium, einer Siliziumart mit nichtkristalliner Struktur. Durch Steuerung der angelegten Spannung lassen sich die in jedem Pixel angezeigten Farben anpassen.
Die Außenseiten der Glassubstrate sind mit Filterschichten, sogenannten Polarisatoren, versehen. Diese Filter lassen nur bestimmte Lichtstrahlen durch, wenn diese auf eine bestimmte Weise polarisiert sind. Ist das Licht nicht korrekt polarisiert, dringt es nicht durch den Polarisator und erzeugt einen undurchsichtigen LCD-Bildschirm.
Zwischen den beiden Substratschichten befinden sich Flüssigkristalle . Die Flüssigkristallmoleküle verhalten sich hinsichtlich ihrer Bewegung wie eine Flüssigkeit, behalten aber ihre Struktur wie ein fester Kristall bei. Für diese Schicht stehen verschiedene chemische Formeln zur Verfügung. Typischerweise werden die Flüssigkristalle so ausgerichtet, dass die Moleküle durch die Polarisation von Lichtwellen bestimmte Lichttransmissionseigenschaften hervorrufen. Hierfür ist ein Magnet- oder elektrisches Feld erforderlich.
Wie Sie wissen, funktionieren Transistoren nach dem gleichen Prinzip wie FETs oder Feldeffekttransistoren. Daher kann die Leitung durch sie durch Anlegen eines Signals oder einer Spannung an das Gate gesteuert werden. Wird ein Signal an das Gate angelegt, um Strom zwischen Drain und Source fließen zu lassen, fließt der Strom zu einem Subpixel und lässt Licht durch.
So funktioniert ein TFT-LCD-Bildschirm. Natürlich gibt es, wie Sie wissen, weitere Varianten, beispielsweise LED-Bildschirme, LED-Bildschirme mit IPS-Panel, VA-Panels oder TN-Panels . Diese und weitere Varianten werden derzeit entwickelt, um die Nachteile dieser Panels auszugleichen und interessante Verbesserungen zu bieten, während dank ausgereifter und erschwinglicher Technologie wettbewerbsfähige Preise beibehalten werden.
Architektur eines TFT-Pixels
Abschließend möchte ich noch hinzufügen, dass in einem TFT-LCD-Bildschirm jedes Pixel durch seine drei Subpixel charakterisiert werden kann . Diese drei Subpixel erzeugen die RGB-Farbgebung des jeweiligen Pixels – also Rot, Grün oder Blau oder eine Kombination dieser Primärfarben, um alle anderen Farben und Schattierungen zu erzeugen. Werden alle Farben gleichzeitig dargestellt, entspricht dies weißem Licht. Unterschiedliche Helligkeitsstufen werden durch Filter und Polarisation erzielt, abhängig von der Ausrichtung der Flüssigkristalle.
Diese Subpixel fungieren innerhalb eines Geräts als Kondensatoren oder elektrische Speichereinheiten , von denen jede, wie bereits beschrieben, über eigene, unabhängige Struktur- und Funktionsschichten verfügt. Sobald der Grafikprozessor die Informationen für ein Bild sendet, können diese angezeigt werden, wodurch alle Elemente des Bildschirms entsprechend gesteuert werden.