Was sind LCD/TFT-Monitore bzw. LED-Monitore und wie funktionieren sie?

Längst sind die guten alten Röhren-Bildschirme aus den Büros und von den heimischen Schreibtischen verschwunden.

Heute bestimmen Flachbildschirme den Markt für Computermonitore. Sie bieten gegenüber Röhren-Bildschirmen zahlreiche Vorteile und nehmen dank ihrer flachen Bauweise wesentlich weniger Platz in Anspruch.

Die Monitore liefern ein verzerrungs- und flimmerfreies Bild (mehr dazu: Flicker-Free), arbeiten energieeffizient, haben ein geringes Gewicht und senden keine schädliche Strahlung aus. Zum Einsatz kommt die sogenannte Flüssigkristalltechnik, die in verschiedenen Ausprägungen verfügbar ist. Häufig werden die Monitore als LCD- oder TFT-Monitore bezeichnet.

Es existieren aber auch Begriffe wie LED-Monitore sowie TN-, VA- oder IPS-Displays. Was ein LCD/TFT-Monitor ist, wie er funktioniert und was es mit den weiteren Begriffen auf sich hat, erfahren Sie im folgenden Beitrag.

Abgrenzung der beiden Begriffe LCD und TFT

Bei den Begriffen LCD und TFT herrscht oft Verwirrung. Einige Hersteller bezeichnen ihre Monitore entweder als LCD- oder als TFT-Monitore, andere nennen sie in einer kombinierten Bezeichnung LCD/TFT-Monitore. Die Abkürzung LCD steht für „Liquid Crystal Display“.

Sie steht für das grundsätzliche Funktionsprinzip auf Basis von Flüssigkristallen und ist quasi der Oberbegriff für Flüssigkristallbildschirme.

Das Kürzel TFT bedeutet „Thin Film Transistor“ und benennt eine spezifische Variante der Flüssigkristalltechnik. Die TFT-Technik hat sich im Bereich der Flachbildschirme durchgesetzt, weshalb heute LCD-Bildschirme in der Regel gleichzeitig TFT-Bildschirme sind. Die beiden Begriffe LCD-Monitor und TFT-Monitor lassen sich daher gleichberechtigt verwenden.

Das Funktionsprinzip eines LED/LCD/TFT-Displays

Das Funktionsprinzip eines Flüssigkristall-Displays ähnelt in gewisser Weise der Diaprojektion. Eine Lichtquelle durchscheint eine Fläche mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit und erzeugt abhängig vom durchgelassenen Licht das eigentliche Bild. Das Bildmotiv ist bei einem Dia jedoch fest angebracht.

Bei einem LCD/TFT-Monitor regeln kleine Flüssigkristalle die durchgelassene Lichtstärke. Die Flüssigkristalle sind in Pixeln angeordnet und werden über Halbleiterschaltungen angesteuert. Abhängig von der angelegten Spannung ändern die Flüssigkristalle ihre Ausrichtung und lassen mehr oder weniger Licht durch. Die einzelnen Pixel leuchten selbst nicht, denn der Leuchteffekt entsteht durch das von den Flüssigkristallen durchgelassene Licht der dahinter befindlichen Lichtquelle. Mithilfe verschiedenfarbiger Filterfolien lassen sich die Farben Rot, Grün und Blau der einzelnen Pixel erzeugen.

Was ist der Unterschied zwischen einem LCD/TFT-Monitor und einem LED-Monitor?

Hersteller bezeichnen einige ihrer Monitore als LED-Monitore. Diese Monitore basieren ebenfalls auf dem Funktionsprinzip eines LCD/TFT-Monitors. Durch die Bezeichnung LED-Monitor wird zum Ausdruck gebracht, dass das Hintergrundlicht nicht mit herkömmlicher Leuchtstoffröhren Backlight-Technik, sondern mithilfe von Leuchtdioden erzeugt wird. An der Art und Weise, wie das durchgelassene Licht mit der Flüssigkristalltechnik geregelt wird, ändert sich nichts. Es handelt es sich beim LED-Monitor in korrekter Bezeichnung um einen LCD/TFT-Monitor mit LED-Backlight-Technik.

Die verschiedenen Display-Arten eines LED/LCD/TFT-Monitors: TN-, VA- und IPS-Displays

LCD/TFT-Monitore können sich hinsichtlich ihres Aufbaus und der genutzten Flüssigkristalltechnik unterscheiden. Es existieren sogenannte Vertical Alignment- (VA-), Twisted Nematic- (TN-) und In-Plane Switching-Panels (IPS-Panels). Je nach Typ sind die Flüssigkristalle unterschiedlich angeordnet und regulieren das Licht der verschiedenen Pixel jeweils etwas anders. So hat ein VA-Panel beispielsweise senkrecht (vertikal) zur Bildebene ausgerichtete Flüssigkristalle, die sich beim Anlegen einer Spannung neigen und das Licht durchlassen.

Die jeweilige Paneltechnik hat entscheidenden Einfluss auf die technischen Merkmale des Monitors wie Kontrast, Blickwinkelstabilität, Stromverbrauch, Reaktionszeit und Farbtreue. Ein TN-Panel besitzt exzellente Reaktionszeiten, ist aber nicht sehr blickwinkelstabil. Demgegenüber haben VA-Displays beispielsweise sehr gute Kontrastwerte und eine hohe Blickwinkelstabilität, sind aber nicht so reaktionsschnell. Die verschiedenen Panel-Technologien werden ständig weiterentwickelt, weshalb es inzwischen Monitore mit MVA-, PVA-, S-PVA-, M-PVA- oder S-IPS-Panels gibt.

Die wichtigsten digitalen und analogen Schnittstellen eines LCD/TFT Bildschirms

Die halbleiterbasierte Displaytechnik der LCD/TFT-Monitore mit Flüssigkristallen und Pixeln arbeitet grundsätzlich digital. Diese Monitore sind mit verschiedenen digitalen Schnittstellen ausgestattet.

Übliche digitale Schnittstellen der LCD/TFT-Monitore sind:

• HDMI (High Definition Multimedia Interface) in verschiedenen Versionen wie HDMI 1.4, HDMI 2.0, HDMI 2.1
• DisplayPort in verschiedenen Versionen wie DisplayPort 1.3, DisplayPort 1.4, DisplayPort 2.0)
• DVI (Digital Visual Interface) in verschiedenen Varianten wie DVI-D, DVI-I, Dual Link

Abhängig von der jeweiligen Version oder Variante der Schnittstelle sind verschiedene Auflösungen und Bildwiederholraten erzielbar.

Neben diesen digitalen Schnittstellen verfügen viele Monitore zusätzlich über die Möglichkeit ein analoges Bildsignal zuzuführen. Hierfür kommen Schnittstellen wie VGA (Video Graphics Array) und DVI-A zum Einsatz.

Die DVI-I-Schnittstelle kann für analoge und für digitale Bildsignale verwendet werden. Zu beachten ist, dass bei Zuführung analoger Bildsignale die Analog/Digital-Wandlung vom Monitor vorgenommen wird.

Die analoge Schnittstelle liefert bei geringerer Auflösung und niedrigerer Bildwiederholrate ein schlechteres und Stör-empfindlicheres Bild. Der Anschluss via digitaler Schnittstelle ist auf jeden Fall zu bevorzugen.

Wichtig für einen LCD/TFT-Monitor ist, dass die digitalen Schnittstellen wie HDMI und DisplayPort den Kopierschutz HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) unterstützen. Zur Wiedergabe ultra- hochauflösender 4K-Inhalte ist die Unterstützung der neuesten HDCP-Version 2.2 notwendig. Ohne entsprechende Kompatibilität bleibt der Bildschirm bei der 4K-Wiedergabe dunkel.