Kurze Geschichte der TFT-LCDs

1957 - John Wallmark von RCA meldet ein Patent für einen Dünnfilm-MOSFET an.

1992 - Paul K. Weimer von RCA nutzte das Wallmark-Patent und entwickelte die Dünnfilmtransistor-Technologie (TFT).

1968 - Bernard Lechner von RCA setzt die TFT-Technologie zum ersten Mal in einer Flüssigkristallanzeige (LCD) ein.

1971 - Lechner, F. J. Marlowe, E. O. Nester und J. Tults demonstrieren eine 2-mal-18-Matrix-Anzeige, die von einer Hybridschaltung gesteuert wird, die den dynamischen Streuungsmodus von LCDs nutzt.

1973 - T. Peter Brody, J. A. Asars und G. D. Dixon in den Westinghouse Research Laboratories entwickeln ein CdSe (Cadmiumselenid) TFT,

1974 - Brody und Fang-Chen Luo demonstrieren die erste flache Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige (AM LCD) mit CdSe-TFTs,

1975 - Brody prägt den Begriff "Aktivmatrix-LCDs",

2020 - Die TFT-LCD-Displaytechnologie dominiert heute den Displaymarkt. Innerhalb der letzten 20 Jahre hat sie den Markt für CRT (Kathodenstrahlröhre) und Plasma verdrängt. Die einzigen Konkurrenten sind OLED (organische Leuchtdioden) und Mikro-LED (vielleicht noch im Labor).

Wie funktionieren TFT-Displays?

TFT-LCD-Displays (Dünnfilm-Transistor-Flüssigkristallanzeige) haben eine sandwichartige Struktur mit Flüssigkristallmaterial zwischen zwei Glasplatten. Zwei Polarisationsfilter, Farbfilter (RGB, rot/grün/blau) und zwei Ausrichtungsschichten bestimmen genau, wie viel Licht durchgelassen wird und welche Farben entstehen. Jedes Pixel in einer aktiven Matrix ist mit einem Transistor gepaart, der einen Kondensator enthält, der jedem Sub-Pixel die Fähigkeit verleiht, seine Ladung zu behalten, anstatt jedes Mal eine elektrische Ladung zu benötigen, wenn es ausgetauscht werden muss.  Die TFT-Schicht steuert den Lichtfluss, ein Farbfilter zeigt die Farbe an und die oberste Schicht enthält den sichtbaren Bildschirm.

Eine elektrische Ladung bewirkt, dass das Flüssigkristallmaterial seine molekulare Struktur verändert und verschiedene Wellenlängen des Hintergrundlichts durchlässt. Die aktive Matrix des TFT-Displays ist in ständigem Fluss und ändert oder aktualisiert sich schnell, je nach dem vom Steuergerät eingehenden Signal.

Die Pixel von TFT-Displays werden durch die zugrunde liegende Dichte (Auflösung) der Farbmatrix und das TFT-Layout bestimmt. Je mehr Pixel, desto mehr Details sind verfügbar. Die verfügbare Bildschirmgröße, der Stromverbrauch, die Auflösung und die Schnittstelle (wie man sie anschließt) bestimmen die TFT-Displays.

Die Pixel von TFT-Displays werden durch die zugrunde liegende Dichte (Auflösung) der Farbmatrix und des TFT-Layouts bestimmt. Je mehr Pixel, desto mehr Details sind verfügbar. Die verfügbare Bildschirmgröße, der Stromverbrauch, die Auflösung und die Schnittstelle (wie man sie anschließt) bestimmen die TFT-Displays.

Der TFT-Bildschirm selbst kann kein Licht ausstrahlen wie ein OLED-Display, er muss mit einer Hintergrundbeleuchtung aus weißem, hellem Licht verwendet werden, um das Bild zu erzeugen. Neuere Bildschirme verwenden eine LED-Hintergrundbeleuchtung (Leuchtdioden), um ihr Licht zu erzeugen, und verbrauchen daher weniger Strom und benötigen eine geringere Bautiefe.

TFT-Displaymodule umfassen den TFT-Bildschirm, die LED-Hintergrundbeleuchtung und die Treiberschaltung.

Vorteile und Einsatzmöglichkeiten von TFT

TFT-LCDs bieten mehrere Vorteile gegenüber anderen Displaytypen (CRT, Plasma). Sie sind leicht, dünn und energieeffizient, was Mobiltelefone, Laptops, an der Wand hängende LCD-Fernseher, flache Computermonitore und andere handliche Geräte möglich macht. TFT-LCDs sind außerdem relativ preiswert, was sie zu einem dominierenden Bildschirmtyp macht.

Wenn wir von einem LCD-Typ sprechen, meinen wir zwei Arten von LCDs: Aktive TFT-Farbbildschirme und monochrome passive Bildschirme.  Vor der Erfindung des TFT-Displays wurden weltweit viele Jahre lang Passivmatrix-LCDs verwendet. Passivmatrix-LCDs können nur für monochrome Displays wie Taschenrechner, Uhren (nicht iWatch), Thermostate (nicht Nest), Stromzähler usw. verwendet werden. Dank TFT-LCD ist die Welt bunter geworden.

Neue TFT-Technologien

Die TFT-LCD-Technologie hatte früher Probleme mit dem Betrachtungswinkel und der langsamen Reaktionszeit. Dank der neuen TFT-LCD-Bildschirmtechnologie, die IPS-Displays (In-Plane-Switching) verwendet, gibt es diese Probleme auf dem Markt nicht mehr. Für die zukünftige Entwicklung werden die TFT-LCDs immer größer (146 Zoll von Samsung auf der CES'19), hochauflösend (8K 7680 × 4320 Pixel), mit hoher Geschwindigkeit gut für Spiele geeignet, mit einem weiten Betrachtungswinkel von 170 Grad, mit einem hohen Kontrastverhältnis gut genug für die anspruchsvollsten Computermonitore in der Luftfahrt, mit einer hohen Bildqualität, die für die kritischsten Monitore in der medizinischen Chirurgie geeignet ist, in Kombination mit PCAP (kapazitiver Touchscreen).