Computerhardware: Bildschirm: TFT

TFT-Flachbildschirme

Prinzip eines TFT-DN-Monitors
1: Glas
2 & 3: Vertikale und horizontale Polarisationsfilter
4: RGB Farbfilter
5 & 6: Horizontale und vertikale Elektroden
7: Polyamidschicht
8: Zwischenraum

Weil die TFT-Bildschirme als Alternative zum Röhrenbildschirm angeboten wurden, mussten sie den gleichen 15-poligen analogen Anschluss haben. Dadurch konnte sich jeder Nutzer für einen TFT-Bildschirm entscheiden, ohne die Grafikkarte wechseln zu müssen. Die Ablösung der CRT-Geräte ist nahezu vollständig. Es gibt jedoch immer noch spezielle Anwendungen, wo CRT-Geräte unersetzbar sind.

TFT ist die Abkürzung von Thin Film Transistor (Dünn-Film-Transistor). Diese Fototransistoren sind so dünn, dass sie durchscheinend sind. Das ist eine Weiterentwicklung der LCD-Technik (Liquid Crystal Display). Allen TFT-Bildschirmen gemeinsam ist das Wirkprinzip:

Zu jedem Bildpunkt gehören drei winzige Farbfilter: Rot, Grün und Blau. Mit jedem Filter ist ein Fototransistor verbunden. Das Licht einer möglichst gleichmäßigen weißen Hintergrundbeleuchtung wird durch die Farbfilter in die drei Grundfarben zerlegt und danach mehr oder weniger stark abgeschwächt. Das „Restlicht“ trifft dann das Auge des Betrachters, wo die drei Farben zu einer Mischfarbe verschmelzen.

Farbfilter-Technologien

Am preiswertesten sind die TN-Panele (Twisted Nematic). Sie haben prinzipbedingt den geringsten Energiebedarf, allerdings ist die Farbwiedergabe mäßig (etwa 260 000 Farben). Je schräger man auf das Display schaut, desto schlechter wird der Farbkontrast. Wird die Oberfläche mit einem speziellen Film beschichtet, werden Kontrast, Farbtreue und Blickwinkel verbessert. Diese Panele werden mit „TN+Film“ beworben. Die Weiterentwicklung sind DSTN-Panele (Double-Super-Twisted-Nematic) mit besseren Farben. Die TSTN-Panele (Triple Super-Twisted Nematic) sind noch besser. VA-Panels (Vertical-Alignment) und MVA-Panels (Multi Vertical-Alignment) haben einen höheren Kontrast, natürlichere Farben und erlauben einen größeren Blickwinkel. Allerdings ist ihre Reaktionszeit länger und sie neigen zur Schlierenbildung. Wo das nicht stört, z. B. bei medizinischen und CAD-Anwendungen, sind sie begehrt. Für Spiele sind sie wenig geeignet. IPS-Panele (In-Plane Switching) vereinen die Vorteile von TN und VA. Der hohe Kontrast und die extrem hohe Farbtreue ist wichtig für Grafiker und Designer. Die Reaktionszeit ist kurz, der Betrachtungswinkel beträgt fast 180 Grad. Es gibt Weiterentwicklungen: S-IPS mit weiter verbessertem Kontrast sowie AH-IPS und E-IPS mit weiter verkürzten Reaktionszeiten. Seit Mitte 2012 produziert Sharp erste „IGZO-Bildschirme“. Fototransistoren aus Indium-Gallium-Zink-Oxid-Halbleiter anstelle von Silizium ermöglichen wesentlich kleinere Pixel. Auflösungen von 500 ppi sind möglich und auch höchste Auflösungen auf mittelgroßen Bildschirmen. Die ersten Notebooks mit IGZO-Display sind im Herbst 2013 in den Verkauf gekommen, die Massenproduktion großer Displays ist 2017 angelaufen.

Makro-Ansicht des Ausschnittes eines Farb-TFT-Displays

Hintergrundbeleuchtung

Früher wurden alle Displays von hinten mit Leuchtstoffröhren beleuchtet (CCFL-Technik). Ältere Displays und Fernseher benutzen vier Röhren. Um Herstellungskosten und vor allem Energie zu sparen, wurden zunehmend oft nur zwei Leuchtstoffröhren eingebaut (2CCFL-Technik). Das Licht wird mit milchigen und spiegelnden Folien auf die Fläche verteilt. Es ist nicht leicht, damit eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen.

Um Bildhelligkeit und Kontrast zu verbessern, wird eine möglichst helle ­Hintergrundbeleuchtung benötigt. Die gegenwärtig technisch beste (und teuerste) Lösung ist die Verwendung von weißen LEDs. Vorteile dieser LED-Displays sind deren geringere Bautiefe, gleichmäßigere Ausleuchtung, ein größerer Farbraum, längere Lebensdauer und im Vergleich zu Leuchtstoffröhren ein halbierter Energiebedarf.

Die LED-Hintergrundbeleuchtung wurde zuerst in hochwertigen Notebooks ­verwendet, um eine längere Akkulaufzeit zu erzielen. Inzwischen ist die LED-Technologie in der Mittelklasse angekommen.

Die Leuchtdioden können in den Ecken angeordnet sein (Edge LED), das ergibt ein recht flaches Gehäuse, oder in der gesamten Fläche hinter dem Display (Direct LED). Letzteres ist teurer und das Display wird dicker, doch die Ausleuchtung ist gleichmäßiger. Zudem können einzelne Hintergrund-LEDs in den dunklen Bereichen des Bildes dunkler geschaltet werden können, um den Kontrast zu verbessern.

Im hellen Sonnenschein ist auf dem Display nichts mehr zu erkennen, weil die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung nicht mit dem Licht der Sonne mithalten kann. Es gibt aber eine Lösung dafür: Das transflektive Display. Das Sonnenlicht wird ins Innere des Displays durchgelassen und dort reflektiert. Das Sonnenlicht ersetzt oder ergänzt die Hintergrundbeleuchtung. Dabei wird sogar Strom gespart. Derartige Displays werden als transflektiv oder transreflektiv bezeichnet und vorzugsweise für Mobilgeräte genutzt. Es gibt auch große transflektive Displays, die beispielsweise im Schaufenster aufgestellt werden können.

Gedanken vor dem Bildschirmkauf

Viele Leute kaufen einen neuen PC zwei- bis dreimal so oft wie einen neuen Monitor. Monitorkauf ist also eine Langzeitinvestition. Der Monitor ist das wichtigste Ausgabegerät. Ein mangelhafter Monitor verstärkt die Neigung zu Augen- und Kopfschmerzen, denn das Gehirn muss das von den Augen gelieferte unscharfe Bild nachbessern. Die Augenoptiker sind sich nicht einig darüber, ob ständige Anstrengung beim Sehen die Verschlechterung der Sehstärke beschleunigt.

Schätzen Sie zukünftige Entwicklungen ab. Denken Sie daran, wie schnell die Pixelzahl bei Digitalkameras in den letzten Jahren gestiegen ist. Auch im Internet gibt es einen Trend zu größeren Auflösungen und zunehmenden Detailreichtum bei Grafiken und Fotos. Das bedeutet für Sie:

Geizen Sie nicht beim Kauf des Monitors. Sie werden ihn jahrelang vor Augen haben.

Monitore werden zwar am Fließband produziert, trotzdem ist jedes Exemplar anders. Kaufen Sie möglichst keinen Bildschirm von der Palette oder im Versandhandel. Wenn Sie Wert auf Qualität legen, sollten Sie die Qualität nicht nur nach dem Vorführmodell beurteilen, sondern sich Ihr Exemplar in der nativen Auflösung vorführen lassen. Häufig wird die Wahl auf HDTV fallen, also 1920 x 1080 Pixel, und Sie sollten dann prüfen, bei welcher Bildschirmgröße, also z.B. 22, 24 oder sogar 27 Zoll, Ihnen die Darstellungsgröße einzelner Elemente, z.B. Desktop-Icons oder Programmmenüs, am ehesten zusagt.

Die Reaktionszeit von TFT-Bildschirmen wird von den Produzenten nach recht unterschiedlichen Methoden gemessen und ist teils geschönt. Es ist ratsam, Testberichte zu lesen.

Monitore mit integriertem Lautsprecher sind problematisch, da bei TFT-Monitoren die flache Bauweise es schwierig macht, einen guten Klang zu erhalten.

Ein „normaler“ Fernseher kann nicht an den PC angeschlossen werden, dafür braucht würde er eine Spezialbuchse brauchen. Die beliebte Kennzeichnung „HDTV vorbereitet“ sagt nichts über einen PC-Anschluss aus (eigentlich bedeutet diese Aussage nur, dass die Elektronik fähig ist, ein hochwertiges 1920 x 1080 HDTV-Bild so weit zu verschlechtern, dass es angezeigt werden kann).

Selbst wenn der Fernseher einen PC-Anschluss hat: Weil sich die Anzahl der Pixel bei Fernsehen (720 x 576 bzw. 1920 x 1080 bei HDTV) und PC unterscheidet, gibt es Schärfenprobleme bei TFT-Kombigeräten. Ende 2008 gab es noch kein Gerät, das gleichzeitig als Fernseher und als Computermonitor uneingeschränkt zu empfehlen ist. Sie werden sich wohl entscheiden müssen, was Ihnen wichtiger ist, und davon ausgehend die Bildschirmauflösung wählen.

Die immer beliebter werdenden Heimprojektoren (Beamer) verwenden die TFT-Technologie, daher gelten fast alle bisherigen Darlegungen auch für sie.

Ergonomie

Achten Sie beim Kauf auf das Prüfsiegel. Die schlechteste Norm ist MPR-1 darauf folgen MPR-2, TCO-92, TCO-95, TCO-99 TCO-03 und TCO-06. Die TCO-06, verabschiedet im Jahr 2006, wird mittlerweise von vielen Bildschirmen übertroffen.

Achten Sie beim Kauf eines großen LCDs mit hoher Auflösung darauf, dass die Grafikkarte dessen hohe Auflösung erreicht. Die maximale Auflösung bei Single-DVI beträgt 1920 x 1200 Pixel. Noch mehr Bilddaten können über einen DVI-Kanal nicht transportiert werden. Für eine höhere Auflösung brauchen Sie eine spezielle Dual-Link-Grafikkarte. Dual-DVI schickt über jeden der beiden DVI-Kanäle eine Hälfte der Bildinformation und kann damit eine Auflösung von maximal 2560 x 1600 Pixeln erreichen. Noch höhere Auflösungen sind nur über Thunderbolt, DisplayPort oder HDMI 1.4 möglich.

Quellen