Funktion eines TFT-Monitors

December 16, 2009 Tech-Know How No Comments

Ein TFT-Monitor (thin film transistor) ist ein Flüssigkristallbildschirm, auch LCD (liquid crystal display) genant. Bei dieser Technik wird die Polarisierung der Flüssigkristalle vom Licht beeinflusst, wenn gewisse elektrische Spannung angelegt wird. Der Flüssigkristallbildschirm ist so aufgebaut, dass er aus einzelnen Feldern (Pixel) besteht. Dies hat den Vorteil, dass jedes einzelne Segment separat mit einer elektrischen Spannung angesteuert wird und die Helligkeit in jedem einzelnen Pixel ändern kann. Die Durchlässigkeit des polarisierten Lichtes wird somit verändert, dessen Erzeugung auf eine Hintergrundbeleuchtung zurück zuführen ist. Das weiterentwickelte Aktiv-Matrix-Display dient zur eigentlichen Ansteuerung einer Matrix der Dünnschichttransistoren (TFT).

Geschichte

Flüssigkristalle, welche die Grundlage für TFT-Monitore bilden, wurden bereits Anfang des 19. Jahrhunderts erforscht und schnell wurden die Eigenschaften von Flüssigkristallen genutzt. In den 60er Jahren gelang es schließlich der Universität von Hull, die Flüssigkristalle in eine synthetische Verbindung Cynabiphenyl zu setzten, welches den Anforderungen an Stabilität und Temperaturverhalten für LCD’s erfüllte. Der erste funktionierende LCD wurde 1968 in den USA eingeführt.   In der heutigen Zeit finden LCD’s in vielen Anwendungen ihren Zweck. Vor allem werden die CRT-Monitore (cathode ray tube), meistens PC-Monitore, durch LCD-Anzeigen ersetzt. Auch die alten Röhrenfernseher werden immer mehr durch LCD’s oder Plasma ersetzt. Auch findet die LCD-Technik bei Digitaluhren und Taschenrechnern ihren Einsatz

Technik von Flüssigkristall-Zellen

Zur Verwendung von Flüssigkristallmonitoren werden Flüssigkristalle verwendet. Diese haben die Eigenschaft, dass sie in flüssigem wie auch in festem Zustand auftreten. Bei der einfachen Flüssigkristallanzeige werden die Innenseiten von zwei Platten mit einer transparenten Elektrodenschicht überzogen. Zwischen diesen zwei Platten befinden sich die Flüssigkristalle. Die Flüssigkeitskristalle ordnen sich in eine Richtung und die Platten sind um 90 Grad zueinander verdreht. Auf der Rückseite dieser Andordunge befindet sich eine Art Spiegel, der das Licht reflektiert. Die beiden angeordneten Platten ergeben eine schraubenförmige Struktur. Das einfallende Licht wird vor dem Eintritt in die Flüssigkristallschicht polarisiert und es erfolgt eine Drehung der Polarisationsrichtung des Lichtes. Dies bewirkt, dass das Licht durch die zweite Platte dringen kann. Wird nun eine elektrische Spannung angelegt, so tritt durch das erzeugte elektrische Feld eine Drehung der Flüssigkristallmoleküle ein, das sich parallel zum elektrischen Feld ausrichtet. Die Polarisierung des Lichtes wird durch die Verdrillung aufgehoben und das Licht kann die zweite Platte nicht mehr passieren. Wenn man nun die Polarisationsfilter parallel zueinander anordnet, so ist die Zelle ohne Spannung dunkel und wird erst mit angelegter Spannung transparenter und es wird ein Bild auf dem Monitor sichtbar.

Aktiv- und Passiv-Matrix-Display

Passiv-Matrix-Display: Hier wird jedes Bildelement direkt und permanent mit einer Ansteuerschaltung verbunden, welches einen geringen Widerstand hat. Die Ladung wird durch den Widerstand schnell abgebaut und muss mit einer Bildperiode immer wieder erneuert werden.   Aktiv-Matrix-Display: Bei diesem Verfahren wird erst zum Zeitpunkt der Adressierung über ein aktives Bauelement eine Ladung auf das Bildelement aufgebracht. Der parallel dazu geschaltete Kondensator und Widerstand hat die Aufgabe, die Ladung zu speichern. Durch dieses Verfahren der Ansteuerung wir eine höhere Spannung angelegt und dies verbessert den Kontrast des Bildes.

Relevante Beiträge:

KnowTech 2002