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TFT-Display

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TFT - Thin Film Transistor [1]


Die Entwicklung von TFT-Monitoren (Thin Film Transistor; auch Flachbildschirm, LC-Display oder Flat-Panel genannt) ist mit Sicherheit eine der größten Innovationen des letzten Jahrzehnts. Die immer größere Verbreitung, die sehr weit entwickelte Technologie und der geringe Platzbedarf sind nur einige Gründe, sich für einen Flachbildschirm zu entscheiden.

Jeder, der sich mit dem Thema "TFT-Monitore" auseinander setzt, wird feststellen, dass es eine Reihe an Begriffen, Unterschieden und Feinheiten gibt. Es gibt große, schnelle, kontrast- und helligkeitsstarke Modelle - um nur einige Merkmale der Typenvielfalt zu nennen.

Welche Unterschiede kaufentscheidend sind, was hinter den Begriffen steht und welche Vorteile ein TFT-Monitor gegenüber einem Röhrenmonitor hat, soll nachfolgend alphabetisch erklärt werden.


TFT-Monitor.jpg

Auto-Adjust oder Auto-Setting

Diese Funktion ermöglicht die automatische Anpassung von Bildlage, Frequenz und Phase an das Eingangssignal mit nur einem Knopfdruck. Es ist kein mühseliges Einstellen der Breite, der Verzerrung etc., wie es bei Röhrenmonitoren noch üblich war, mehr notwendig. Die Arbeiten übernimmt ein kleiner Mikroprozessor im Monitor und richtet das Bild exakt aus.

Wird ein DVI-Anschluss mit einem digitalen Bildsignal genutzt, entfällt sogar dieser Knopfdruck und es wird von vorne herein ein korrekt angepasstes Bild angezeigt.


Betrachtungswinkel

Der Betrachtungswinkel beschreibt, wie groß der Bereich des Sichtfeldes ist, in dem sich sowohl die Helligkeit als auch der Kontrast nicht wesentlich verändern. Erreicht die Ausgangsleistung ein Zehntel der Helligkeit des normalen Betrachtungsbereiches, ist der maximale Betrachtungswinkel erreicht. Moderne TFT-Monitore können bereits einen Betrachtungswinkel von über 170° horizontal und vertikal erreichen.


Bildwiederholfrequenz

Unter der Bildwiederholfrequenz versteht man, wie oft in der Sekunde ein Bild aktualisiert wird. Moderne TFT-Monitore haben meist eine Bildwiederholfrequenz von 60-75 Hz (= Hertz). Da die einzelnen Bildzellen bei einem TFT-Monitor statisch aufgeladen sind, bleibt das Bildsignal so lange erhalten, bis eine neue Information diese Zelle erreicht. Dadurch kommt es zu keinem Flimmern, wie man es von einem Röhrenmonitor gewöhnt ist.


Blickwinkelklassen

Die Blickwinkelklassen sind in einer Iso-Norm, um die Einsatzbereiche besser zuordnen zu können, spezifiziert worden. In dieser ISO-Norm 13406-2 ist der Blickwinkel in 4 Tauglichkeitsstufen klassifiziert worden. Die „Klasse IV“ ist für den Einsatz von nur einer Person geeignet und in der „Klasse I“ ist die Betrachtung durch mehrere Personen aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln möglich.


Blickwinkeltechnologien

Es gibt drei Blickwinkeltechnologien:

1. TN + Film
2. IPS
3. MVA

Diese finden wir in den heutigen TFT-Monitoren wieder. Jede Technologie hat seine Vor- und Nachteile. Um die einzelnen Eigenschaften besser zu unterscheiden, haben wir diese in einer Tabelle zusammengefasst.


Blickwinkeltechnologien
TN + Film
IPS
MVA
Blickwinkel
gut
sehr gut
sehr gut
Kontrast
gut
gut
sehr gut
Reaktionszeit
sehr gut
sehr gut
gut
Energieverbrauch
sehr gut
durchschnittlich
gut


Wie man der Tabelle entnehmen kann, gibt es zurzeit noch kein Verfahren, welches alle einzelnen Eigenschaften mit Bravur meistern kann. Jede Technologie hat seine Schwachpunkte und diese sind wichtig, wenn es um die Auswahl für spezielle Einsatzzwecke geht.


1. TN + Film

Diese Abkürzung steht für „Normale TFT + Verzögerungsfilm“ und ist die derzeit am häufigsten eingesetzte Technologie. Dieses Verfahren ist besonders kostengünstig in der Herstellung und bietet eine schnelle Reaktionszeit.

Liegt keine Spannung an den Polarisatoren an, drehen sich die Flüssigkeitskristalle horizontal und das polarisierte Licht wird um 90° gedreht und durchläuft den oberen Polarisator. Der Pixel leuchtet. Wird nun eine Spannung angelegt, richten sich die Flüssigkeitskristalle vertikal aus. Das polarisierte Licht wird nicht mit gedreht und kann dadurch den oberen Polarisator nicht passieren. Der Pixel bleibt dunkel. Durch den Verzögerungsfilm wird das durchgelassene Licht „abgefangen“ und diffus gebrochen um den Kontrast sowie den maximale Blickwinkel dadurch zu verbessern.



2. IPS

Die Abkürzung IPS steht für „In Plane Switching“. IPS ist eine weitere Technik, die in modernen Geräten zum Einsatz kommt. Diese Technik hat einen verbesserten Kontrast und einen höheren Blickwinkel. Der Stromverbrauch ist bei diesem Verfahren etwas höher.

Wird keine Spannung an die Elektroden gelegt, sind die LC-Moleküle so ausgerichtet, dass das Licht ungehindert passieren kann. Wird eine Spannung an die Elektroden gelegt, richten sich die LC-Moleküle um 90°horizontal aus. Das mitgedrehte polarisierte Licht kommt nicht durch den Polarisator und das Display bleibt dunkel.

Da die Elektroden wie Kämme aufgebaut sind, ist die Lichtdurchlässigkeit stark beeinträchtigt. Dieses kann nur mit einer leistungsstarken Lichtquelle wieder wettgemacht werden. Das ist auch eine Erklärung für den höheren Stromverbrauch der IPS-Monitore.



3. MVA

Die Abkürzung MVA steht für „Multi-Domain Vertical Alignment“. Dieses Verfahren ermöglicht einen erweiterten Blickwinkel und einen noch höheren Kontrast. Die verbesserten Eigenschaften gegenüber den anderen beiden Verfahren gehen leider auf Kosten der Reaktionszeit. Der Stromverbrauch ist dabei niedriger als bei dem IPS-Verfahren.

Wenn wie im linken Teil keine Spannung angelegt wird, richten sich die Flüssigkeitsmoleküle vertikal aus und lassen das Licht nicht mehr durch. Der Pixel bleibt dunkel. Wird eine Spannung an die Elektroden gelegt, drehen sich die Moleküle horizontal. Das Licht wird somit durchgelassen.



Einsatz

Je nach Einsatzzweck wird das am besten dafür geeignete Verfahren gewählt. Als Leitfaden soll folgende Auflistung die Entscheidung erleichtern:

  • Für Gelegenheitsnutzer sind eher die kleinen kostengünstigeren TFT-Monitore interessant. Diese sind zum Teil mit Lautsprechern versehen (keine Klangwunder). Der Anschluss wird meist über die VGA-Schnittstelle realisiert.
  • Für Office-Anwendungen sollte es mindestens ein 17“-TFT-Monitor mit Pivot-Funktion sein. Der Anschluss sollte idealerweise über eine DVI-Schnittstelle realisiert werden. Es sollte darauf geachtet werden, dass das Display über eine gute, Augen schonende Entspiegelung verfügt.
  • Für Gamer und Filmfreunde ist meistens ein schnelles Reaktionsvermögen des Monitors wichtig, um auch bei bewegten Bildern keine Unschärfe zu bekommen.
  • In grafischen Bereichen sollte der Monitor eine Mindestgröße von 19“ aufweisen. Ein großer Monitor bietet Platz für mehrere Fenster und Werkzeugleisten. Ferner ist auf die Farbtreue und den Kontrast zu achten. Ein großer Blickwinkel, wenn Entwürfe z.B. im Team besprochen werden, ist ebenfalls ein wichtiger Punkt. Geeignet sind IPS- und MVA-Verfahren für die Bearbeitung von Grafiken. Ein integrierter USB-Hub ist von Vorteil, wenn Wechseldatenträger, Kartenlesegeräte oder Digitalkameras direkt angeschlossen werden sollen.


DVI-Anschluss

Der Begriff DVI steht für Digital Visual Interface und beschreibt die neueste Technik, um Grafikkarten mit dem Monitor zu verbinden. Dieses kann im Rahmen des DVI-Standards in unterschiedlichen Formen passieren.


Helligkeit

Die Helligkeit ist ebenfalls eine sehr wichtige Angabe. Dieser Wert wird in „Candela pro m²“ angegeben. Als Grundlage dienen ein weißes Bild und dessen prozentualer Unterschied der maximalen und der minimalen Helligkeit.


Hintergrundbeleuchtung

Die Hintergrundbeleuchtung in einem TFT-Monitor erzeugt ein weißes Licht, welches gleichmäßig mit Hilfe eines nicht leitenden Kunststoffes auf die volle Größe des Displays verteilt wird.


Interpolation

Alle TFT-Monitore arbeiten mit einer festen Auflösung. Diese nennt man auch „native Auflösung“ (z.B.: 1.024 x 768 Bildpunkte). Ein Bildpunkt entspricht dabei einem Pixel. Sollte das eigentliche Bild mit einer kleineren Auflösung übertragen werden, wird entweder das Bild entsprechend kleiner dargestellt oder die fehlenden Pixel dazwischen „interpoliert“ (=errechnet). Dieses führt in einem geringen Maße zu Verfälschungen da z.B. aus einem Pixel 4 errechnete werden. Im Resultat kann die Darstellung dabei sichtbar an Bildschärfe verlieren.


ISO 13406-2

Wie vieles andere sind auch die TFT-Monitore, nicht zuletzt wegen der hohen Anfrage, einer Norm unterworfen. Diese Norm umfasst im Wesentlichen folgende Kriterien:

  • Kontrast
  • Farbdarstellung
  • Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Farben
  • Flimmern
  • Pixelfehler
  • Reflexionen
  • Anzeigeleuchtdichte


Mechanische Funktionen

Pivot-Funktion

Die Pivot-Funktion ermöglicht es dem Nutzer, das Display um 90° zu drehen und ist dadurch speziell für Office-Anwendungen interessant. Ist das Display gedreht, kann ohne weiteres eine komplette Din-A4 Seite angezeigt werden, ohne dass ein lästiges Scrollen notwendig wird.

Swivel-Funktion

Bei der Swivel-Funktion handelt es sich um eine Drehfunktion um die vertikale Achse.

Tilt-Funktion

Die Tilt-Funktion ist eine Kipp-Funktion um die horizontale Achse.


Pixelfehler

Von einem Pixelfehler spricht man, wenn ein Pixel nicht mehr korrekt angezeigt werden kann. Ein 15“-Monitor mit einer Auflösung von 1024 x 768 Bildpunkten hat über 2,4 Millionen einzelne Pixel. Jeder Pixel wird von einem eigenen Transistor angesprochen. Bei einer so großen Anzahl kann es vorkommen, dass ein oder mehrere Pixel einen Pixelfehler aufweisen, d.h. entweder dauerhaft leuchten, dauerhaft schwarz bleiben oder im Extremfall sogar blinken. Durch die ISO-Norm wurden diese Fehler klassifiziert und in verschiedene Fehlerklassen und -typen eingeteilt.


Reaktionszeit

Die Reaktionszeit, auch „Response Time“ genannt, beschreibt die Zeit, die ein LCD-Molekül benötigt, um wieder eine neue Operation ausführen zu können. Je schneller ein Display und je kleiner die Reaktionszeit ist, desto schneller können die Displays einen Wechsel zwischen schwarz und weiß oder umgekehrt anzeigen.


Reaktionsverlauf

Ein TFT-Monitor benötigt wesentlich mehr Zeit für einen Farbwechsel als für den Wechsel von schwarz auf weiß. Im Idealfall wäre die Kennlinie linear, dieses ist zum heutigen Stand der Technik leider noch nicht realisierbar. Dieses Verhalten nennt man Reaktionsverlauf. Bei Filmen und Spielen werden überwiegend nur farbige Bilder dargestellt, daher ist der Responseverlauf in diesem Bereich besonders wichtig. Ein Display mit einer schnellen Reaktionszeit kann durchaus einen „schlechten“ Responseverlauf besitzen, bei dem die Zeit des Farbwechsels das 3 bis 4-fache der normalen Reaktionszeit ausmacht.


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