Heimo Ponnath Design

Der flache Bildschirm

Text: Heimo Ponnath, Dipl.chem. (© 1991)
Bilder: Heimo Ponnath und Beatrice Löbl


Es wird farbig: Color-LCDs

Übrigens ist es theoretisch ganz einfach, ein Schwarz/Weiss-Display mit genügender Auflösung und mehreren Graustufen zur Farbdarstellung umzuplanen: Jeder Bildpunkt setzt sich dann aus drei Farbpunkten zusammen, nämlich einem roten, einem grünen und einem blauen. Aus diesen drei Farben lassen sich alle Farben des Spektrums (sowie schwarz und weiss) mischen. So geschieht es schon seit Jahren beispielsweise im herkömmlichen Farbfernseher und nach einem ähnlichen Prinzip kann das auch in einem Color-LCD geschehen.

So einfach sich das in der Theorie anhört, so kompliziert ist es in der Praxis. Das wird sofort deutlich, wenn man bedenkt, daß nun für jeden Bildpunkt drei Farbpunkte benötigt werden. Statt der 307.200 (bei einer Auflösung von 640 mal 480 Bildpunkten) sind nun 921.600 Punkte anzusteuern!

Delta- und Vertical-Stripe-Konfiguration von Farbfiltern Bild 19. Delta- und Vertical-Stripe-Konfiguration der Farbfilter in TFT-LCDs

Schon 1987 war der erste Aktiv-Matrix-Bildschirm auf dem Markt. Es handelte sich um ein 3"-TFT-LC-Display, das, für den Audio/Video-Bereich konzipiert, Farbfernsehen en miniature erlaubte. Jeder Bildpunkt setzt sich dabei aus drei Transistoren zusammen, die - gegeneinander in Dreiecksform versetzt - mit Farbfiltern in Rot, Grün und Blau je nach Helligkeit der einzelnen Farbanteile alle Farben des Spektrums darstellen können. Die Dreieckform gab dieser Transistoranordnung den Namen: Man spricht von der Delta-Konfiguration.

Ein Jahr später folgte ein 4"-AMLCD (von Aktiv Matrix LCD) und 1989 schließlich ein 6"-TFT-Display. Seit Juli 1991 kam sogar eine ganze Serie speziell entworfener flacher TFT-Fernseher in Japan auf dem Markt. Auch sie sind in der Delta-Konfiguration gebaut, die sich für Video-Anwendungen gut eignet. Als Computerbildschirme lassen sich AMLCDs in dieser Konfiguration nur eingeschränkt verwenden. Je größer ein Display bei gleichbleibender Auflösung ist, desto deutlicher treten - besonders bei senkrechten Linien - die Zick-Zack-Muster der Dreiecksanordnung zutage. Ein 10"- oder 14"-TFT-LCD, das im VGA-Standard arbeitet, muß deshalb eine andere Transistoranordnung haben, um diese Störung auszuschalten. Hier verwendet man die "Vertical Stripe"-Konfiguration, bei der die Transistoren exakt in Spalten und Zeilen angeordnet vorliegen.

Es ist nicht weiter verwunderlich, daß so wenige Hersteller anfangs in der Lage waren, Displays mit aktiver Matrix herzustellen, denn die technischen und ökonomischen Aufwendungen solch einer Produktion sind immens! Ein VGA-Farb-Display benötigt 640 mal 480 mal 3 - also 921.600 - Transistoren auf dem Glasträger. Die Abweichungen der Transistoren untereinander dürfen nur gering sein. Ausfallen darf keiner, denn an dieser Stelle würde immer ein Loch im Bild erscheinen. Vergleicht man die Herstellung großer TFT-LCDs mit der von Silizium-Wafern, dann gibt es zwar einige Ähnlichkeiten bei der Methode, aber gravierende Unterschiede in der Ausbeute an fehlerfreien Produkten: Weisen nämlich einige Chips auf dem Wafer Fehler auf, dann werden sie ausgesondert - die restlichen aber können weiterverarbeitet werden. In der Giant Microelektronik aber ist der "Wafer" immer gleich ein komplettes Display, das bei einem Fehler zu Ausschuß wird. Die Ausschußraten waren daher bei dieser Produktion sehr hoch - und zählten zu den bestgehüteten Geheimnissen der Entwickler. Später konnte man die Produktion durch Verwendung einer redundanten Technik wirtschaftlicher gestalten. Ein Beispiel dieser Herstellungstechnik: Überzählige Transistoren springen für eventuell ausgefallene ein.


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