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TFT-Displays haben einst die Elektronik revolutioniert. Und obwohl heute viel modernere Technologien zur Verfügung stehen, ist TFT immer noch sehr leistungsfähig.
Merkmale der TFT-Technologie
Die TFT-Technologie(Thin-Film Transistor) ist nach wie vor eine der beliebtesten Arten von Displays, die in fast allen Elektronikbranchen eingesetzt werden. Sie bietet eine relativ gute Bildqualität, schnelle Reaktionszeiten und zufriedenstellende Blickwinkel und ist im Vergleich zu IPS- oder OLED-Displays mit vergleichbarer Diagonale und Auflösung deutlich günstiger. In diesem Artikel werden wir die grundlegenden Designaspekte von TFT-Displays, ihre wichtigsten Vor- und Nachteile erörtern und sie mit anderen gängigen Bildschirmtechnologien vergleichen: monochrome LCDs, IPS-Panels und OLEDs.
TFT-Display - Aufbau und Funktionsweise (Kurzfassung)
TFT-Bildschirme bestehen aus einer Matrix von Flüssigkristallpixeln, von denen jedes aus drei Subpixeln (rot, grün und blau) besteht, die für die Erzeugung der gesamten Farbpalette verantwortlich sind. Jedes Subpixel wird wiederum von einem Dünnfilmtransistor (TFT) direkt daneben gesteuert, der die an den Pixelbereich angelegte Spannung kontrolliert.
Dank der Transistoren, die für das Einschalten und die Steuerung der Helligkeit der einzelnen Elemente der Matrix verantwortlich sind, kann das Ganze auf Multiplex-Basis gesteuert werden, d. h. auf der Grundlage genau derselben Technik, die üblicherweise für LED-Matrixanzeigen verwendet wird. Die Anzeige selbst wiederum beruht auf dem Prinzip der Steuerung der Verdrehung der Polarisationsebene des Lichts, für die Flüssigkristalle verantwortlich sind – die gleiche Technik, wenn auch in wesentlich vereinfachter Form, wird auch bei den Sieben-Segment-Anzeigen verwendet, die unter anderem in Taschenrechnern installiert sind.
Die wichtigsten Vor- und Nachteile von TFT-Displays
Gut gemachte TFT-Displays haben eine sehr gute Bildqualität – sie bieten eine hohe Auflösung und Schärfe und sind damit ideal für die Darstellung von detaillierten Grafiken, Text und Multimedia. TFT-Bildschirme haben auch eine schnelle Reaktionszeit, was bei der Darstellung dynamischer Bilder wie Filme, Videospiele oder Animationen wichtig ist – weshalb es noch nicht lange her ist, dass die TFT-Technologie auf dem Markt für Computerbildschirme die Oberhand hatte. Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist der relativ geringe Stromverbrauch – das wichtigste “stromverbrauchende” Element ist in diesem Fall das Hintergrundbeleuchtungsmodul, da die Matrix selbst – gesteuert durch Spannungsvariationen – nur einen Bruchteil des gesamten Versorgungsstroms des Bildschirms verbraucht. Auch das ausgezeichnete Preis-Leistungs-Verhältnis ist nach wie vor ein sehr wichtiges Merkmal von TFT-Displays – die auf Dünnschichttransistoren basierende Displaytechnologie ist recht alt (mehr als 40 Jahre) und konnte daher seit ihrer Erfindung deutlich billiger werden (die Preise der ersten kommerziellen Displays dieser Art waren nach heutigen Maßstäben fast “kosmisch”).
Leider sind TFT-Bildschirme nicht frei von einigen Nachteilen, von denen der stärkste die eher durchschnittliche Schwarzwiedergabe ist – TFT-Bildschirme neigen dazu, dunkle Farben als Grautöne und nicht als tiefes Schwarz darzustellen, was die Bildqualität beeinträchtigt, da der Kontrast im “unteren” Belichtungsbereich verringert wird. Dieses Problem macht sich besonders bemerkbar, wenn man zum Beispiel dunkle Filmszenen oder Fotos in einem schlecht beleuchteten Raum betrachtet. TFT-LCD-Bildschirme sind außerdem druckempfindlich – sie können bei unsachgemäßer Verwendung beschädigt werden, und schon eine geringe Krafteinwirkung auf die Bildschirmoberfläche führt zu erheblichen (wenn auch nur vorübergehenden) Farbverzerrungen.
Die Auswahl eines TFT-Displays für Ihr eigenes Projekt - ein kurzer Leitfaden für Anwender
Die Wahl des richtigen TFT-Displays für ein bestimmtes Design kann ein wichtiger Schritt sein, um sowohl die Ergonomie bei der Benutzung des Geräts als auch den positiven Eindruck, den das Gerät auf seine Benutzer macht, zu optimieren. Setzen Sie die folgenden Punkte an die erste Stelle Ihrer Liste der wichtigen Faktoren, die Sie bei der Auswahl eines TFT-Bildschirms berücksichtigen sollten:
- Größe und Auflösung
Überlegen Sie, welche Abmessungen (Diagonale sowie Verhältnis von Breite zu Höhe) und welche Auflösung der Bildschirm für Ihr Projekt benötigt. Das Display muss groß genug sein, um alle benötigten Informationen bequem unterbringen zu können. Die Auflösung hingegen beeinflusst die Schärfe und Detailgenauigkeit des angezeigten Bildes. Überlegen Sie, aus welcher Entfernung der Bildschirm bei der Benutzung des Geräts zu sehen sein wird – manchmal können Tests nützlich sein, um die Sichtbarkeit zu simulieren, z. B. mit vorbereiteten Grafiken (angepasst an die Größe handelsüblicher Bildschirme, z. B. 3,2″, 4,3″ oder 5″), die auf einem Laptop-Monitor angezeigt werden. - Kommunikation und Schnittstelle
Prüfen Sie, welche Kommunikationsschnittstellen das Display, das Sie in Betracht ziehen, unterstützt. Die gebräuchlichsten seriellen Verbindungen sind SPI, I2C und UART, aber es gibt auch Displays mit einem parallelen Anschluss. Es ist wichtig, ein Modell zu wählen, das mit der Schnittstelle des Mikrocontrollers, mit dem Sie arbeiten, kompatibel ist – in der Regel verfügen einfachere Chips (z.B. AVR oder PIC) nur über die oben erwähnten seriellen Schnittstellen, während fortgeschrittene ARM-Prozessoren (z.B. STM32) den Entwicklern spezielle Peripherieblöcke zur Verfügung stellen, die eine Reihe von Varianten der parallelen Schnittstelle unterstützen. - Kompatibilität mit Bibliotheken und Software
Vergewissern Sie sich, dass für das gewählte Display geeignete Programmierbibliotheken und Softwaretools verfügbar sind, um die Integration in Ihr Projekt zu erleichtern. Dieser Schritt kann den Programmiervorgang erheblich beschleunigen und bietet mehr Flexibilität – natürlich können Sie bei nicht standardisierten Steuerungen in Erwägung ziehen, die entsprechenden Kommunikationsfunktionen selbst zu schreiben, aber das ist in der Regel eine sehr zeitaufwändige Aufgabe. - Preis und Verfügbarkeit
Bei der Planung eines Projekts lohnt es sich immer, den Preis des Displays und seine derzeitige und voraussichtliche Verfügbarkeit auf dem Markt zu berücksichtigen. Wählen Sie ein Display, das einerseits im Rahmen Ihres Budgets liegt, andererseits aber auch relativ leicht zugänglich ist, z. B. für den Fall, dass Sie Geräte austauschen oder nachkaufen müssen. Leider verschwinden billige Displays aus Fernost oft so schnell vom Markt, wie sie auftauchen. Deshalb ist es sinnvoll, Produkte bekannter Marken mit stabilen Lieferketten und einem bewährten Vertriebsnetz zu verwenden. Markendisplays von Herstellern wie Waveshare, DFRobot und Seeedstudio – finden Sie wie immer im Botland-Shop.
