Passiv-Matrix-Display

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Als Passiv-Matrix-Display bezeichnet man einen (Flach-)Bildschirm, bei dem die einzelnen Bildpunkte passiv angesteuert werden. Im Gegensatz dazu werden Bildschirme mit aktiv angesteuerten Bildpunkten als Aktiv-Matrix-Display bezeichnet.

Die einzelnen Bildpunkte auf dem Flüssigkristallbildschirm können auf unterschiedliche Weise angesteuert werden, um sie durch Anlegen einer elektrischen Spannung hell oder dunkel (oder mit Werten dazwischen: Graustufen) zu schalten. Man unterscheidet vor allem zwei Methoden: Displays mit passiver oder aktiver Matrix.

Natürlich könnte man jeden Bildpunkt einzeln ansprechen, was bei den ersten Ausführungen der sogenannten 7-Segmentanzeigen auch geschah. Dort finden sich aber nur wenige Punkte (Segmente) pro Display im Vergleich zu einem Bildschirm, der dem VGA-Standard gehorcht und 640 mal 480, also 307.200 Bildpunkte erfordert.

Schema der passiven Matrix

Dieser Display-Typ kommt z.B. beim Mini-Fernseher Casio TV-970 vor.

Die Lösung bietet die sogenannte Matrixansteuerung der Bildpunkte: Jeder Punkt liegt an der Kreuzung einer Spalte und einer Zeile, die in Form durchsichtiger Leiterbahnen in die Gläser der Flüssigkristallzelle eingebettet sind. Im obigen Beispiel wären das dann 480 Zeilen in der einen Glasplatte und 640 Spalten in der anderen. Legt man nun an solch ein Zeilen/Spalten-Paar eine Spannung an, dann entsteht genau am Kreuzungspunkt das elektrische Feld. Jetzt ist es möglich, alle 307.200 Bildpunkte mittels 640+480, also nur noch 1.120 Leitungen anzusprechen, was den technischen Aufwand erheblich vermindert. Man spricht bei dieser Art der Bildpunktansteuerung von einer passiven Matrix.

Mit der Passivmatrixtechnologie ist eine Anzahl von Problemen verbunden, die ihrer Anwendung noch relativ enge Grenzen setzen. Beispielsweise entsteht - genau genommen - nicht nur an den Kreuzungspunkten ein elektrisches Feld, sondern auch entlang der aktiven Zeile und Spalte. Zwar ist dieses ungewollte Feld schwächer als das am Kreuzungspunkt und die Stäbchenumorientierung im flüssigen Kristall erfolgt ziemlich abrupt erst bei einem Schwellwert der Feldstärke: möchte man aber viele Graustufen auf dem Bildschirm zeigen, dann kann man das nur durch einen langsameren Übergang in der Stäbchenreaktion erreichen. Anstelle des scharfen Schwellwertes benötigt man dann einen breiteren Bereich unterschiedlich starker Reaktion des LC-Materials auf geringe Änderungen der Feldstärken. Dann aber kann sich unter Umständen auch schon das schwache Feld entlang einer Zeile/Spalte als Graustufe ausdrücken, was zu vermindertem Kontrast des Displays führt - man spricht dann von Cross-Talk. Es hat den Anschein, als müsste man sich entscheiden und entweder Displays mit geringer Auflösung, dafür aber vielen Graustufen bauen, oder aber solche mit hoher Auflösung, dafür aber wenigen Graustufen. Versucht man beides in einem einzigen Passiv-Matrix-Display zu realisieren, muss man mit vermindertem Kontrast bezahlen. Das Kontrastverhältnis von TSTN-Displays liegt etwa zwischen 10:1 und 15:1, d.h. ein voll eingeschalteter Bildpunkt ist 10- bis 15-mal so hell wie ein ganz abgeschalteter.