Der feine Unterschied zwischen LCD, OLED, QD-OLED und Co.

Die Bildschirmtechnologien Flüssigkristall (LCD), Leuchtdiode (LED) und organische Leuchtdiode (OLED) erhalten Konkurrenz. TV-Hersteller trumpfen mit Mini-LED- und Micro-LED-Geräten auf. Doch um die zwei neuen Technologien zu verstehen, muss man erst einmal die Funktionsweise ihrer Vorgänger kennen. Darum hier ein Überblick über die aktuell eingesetzten Technologien und ihre Unterscheidungsmerkmale.

LCD

Flüssigkristalle produzieren selbst kein Licht. Liquid Crystal Displays, LCDs, benötigen daher eine Hintergrundbeleuchtung. Die spiralförmigen Flüssigkristalle wickeln sich je nach Stromstärke mehr oder weniger stark auf und lassen entsprechend mehr oder weniger Licht durch. So wird jeder Bildpunkt als Grauwert übertragen. Man braucht aber polarisiertes Licht und somit Polarisationsfilter vor der Lichtquelle. Für Farbe benötigt man weitere zusätzliche Schichten, die Farbfilter. Wegen der vielen Schichten sind extrem dünne Displays mit dieser Technologie schwierig in der Herstellung.

Ein LCD besteht aus bis zu 10 Schichten und Bauteilen. (Source: flatpanelshd)

LED

LEDs (Light Emitting Diodes/Leucht­dioden) wandeln Strom in Licht um. Die Helligkeit ist proportional zur Stromstärke. Die LEDs können direkt ein farbiges Bild erzeugen. Es gibt sie in Rot, Grün und Blau; mit ihrer Überlagerung werden alle anderen Farben gebildet. Rote LEDs bestehen aus Galliumarsenidphosphid oder Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid, grüne aus Galliumphosphid oder Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid. Blaue Leuchtdioden waren eine Herausforderung für Materialforscher und sind erst seit 1993 käuflich (ihre Erfindung wurde mit einem Nobelpreis belohnt). Die ersten bestanden aus Galliumnitrid, einem Material, das sich lange gegen seine Verarbeitung sträubte; heute werden auch andere Materialien wie Indiumgalliumnitrid eingesetzt. LED-Materialien sind kristallin; nur unter hohen Temperaturen und Vakuum können davon dünne Schichten auf Glas aufgebracht werden.

LEDs sind häufig als Hintergrundbeleuchtung von LCDs im Einsatz. Direkt zur Bilderzeugung dienten sie ursprünglich vorwiegend in Digital-Signage-Anwendungen wie Video-Walls in Stadien, wo keine hohe Auflösung nötig war. Denn ihre Miniaturisierung war bis vor kurzem noch nicht sehr weit fortgeschritten und damit die Anzahl Pixel pro Flächeneinheit beschränkt.

Mini-LED

Das hat sich mittlerweile geändert, denn Hersteller wie TCL, Samsung und LG setzen bei ihren TV-Modellen zunehmend auf Mini-LEDs. Die Technologie hinter den Mini-LEDs ist dieselbe wie bei herkömmlichen LEDs. Allerdings können nun mehr Leuchtdioden auf kleinerem Raum verbaut werden, die das Bild ganz gezielt beleuchten. So ist es eher möglich, für schwarze Bereiche des Bildes ein paar Dioden ganz abzuschalten und so richtiges Schwarz zu erhalten.

Dank der kleineren LEDs wird ausserdem das sogenannte "Ghosting" reduziert. Darunter versteht man den Effekt, wenn sich um sehr helle Bildbereiche auf sehr dunklem Hintergrund ein Grauschimmer bildet – die hellen Bildbereiche also in die dunklen hineinfliessen. Die Mini-LEDs sorgen aber nicht nur für besseres Schwarz als ihre grösseren Vorgänger, dank ihrer kleineren Bauweise können nicht nur mehr Dioden verbaut werden, sondern diese können auch dichter an die Kristalle herangezogen werden. Hersteller können mit der Technologie also auch dünnere Geräte bauen als mit herkömmlichen LEDs.

OLED

Organic Light Emitting Diodes (OLED), organische Leuchtdioden, erzeugen wie LEDs direkt das farbige Bild. Sie bestehen aber aus ganz anderen Materialien als LEDs, basierend auf Kohlenstoff, deswegen kann man sie auch ganz anders herstellen als LEDs. Die OLED-Materialien lösen sich in Wasser oder Lösungsmitteln auf, können dadurch auf ein Trägermaterial aufgesprüht oder gedruckt werden. Eine hohe Pixeldichte pro Flächeneinheit ist möglich (Pixelgrössen um 0,2 mm), OLEDs eignen sich damit für Monitore und Displays mit hoher Auflösung. Da ein OLED-Bildschirm im Prinzip aus einer einzigen Schicht besteht, sind sehr dünne Displays möglich.

Ein OLED Display besteht aus wenigen Schichten und Bauteilen. (Source: flatpanelshd)

Die Verarbeitung erfolgt bei niedrigen Temperaturen, wodurch OLEDs auch auf flexible Plastiksubstrate aufgedruckt werden können. Hersteller von roll- und faltbaren Geräten nutzen darum diese Technologie.

OLED-Displays haben einen höheren Kontrast als LCDs, da man die einzelnen Pixel wirklich an- und ausschalten kann. Beim LCD hingegen bleibt die Hintergrundbeleuchtung die ganze Zeit an und scheint immer ein bisschen durch die Flüssigkristallschicht – ein tiefer Schwarzwert ist deswegen nicht möglich. OLED-Displays verbrauchen zudem weniger Strom als LCDs.

Allerdings haben die organischen Leuchtdioden eine kürzere Lebensdauer als ihre Konkurrenz. Zudem sind sie zwar Meister des Schwarz, leuchten allerdings weniger hell als LEDs. Die Preise von OLED-TVs sind zwar nicht mehr ganz so hoch wie zu Anfang der Technologie, allerdings sind sie immer noch teurer als Geräte mit anderen Bildschirmtechnologien.

Micro-LED

Einige Hersteller gehen noch einen Schritt weiter und experimentieren mit Micro-LEDs. Die Bildschirmtechnologie könnte man als "the best of both worlds" bezeichnen. Denn sie vereint die Vorteile von LED- und OLED-Technologie. Jede im Bildschirm verbaute Diode bildet einen selbstleuchtenden, dimmbaren und auch komplett ausschaltbaren Pixel. Sony definiert Micro-LED-Bildschirme als Displays mit Leuchtdioden, die eine Leuchtbreite kleiner als 50 Mikrometer oder eine Leuchtfläche kleiner als 0,003 Quadratmillimeter haben.

Die Vorteile von Micro-LED-Bildschirmen gegenüber OLED-Displays bestehen darin, dass die Leuchtdioden die lange Lebensdauer von LEDs haben. Ausserdem erreichen sie eine grössere Helligkeit als OLED-Displays. Zudem ist Burn-in – also das dauerhafte Einbrennen von Elementen wie Logos, die lange auf dem Bildschirm angezeigt werden – kein Problem. Ausserdem sollen die Bildschirme resistenter gegenüber Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Sauerstoff sein.

Gegenüber LCD-Bildschirmen mit LED-Hintergrundbeleuchtung bieten Micro-LED-Geräte deutlich höhere Kontraste und ein tieferes Schwarz. Zudem sind Farbwiedergabe, Reaktionszeit und Betrachtungswinkel besser. Des Weiteren ist der Stromverbrauch der Geräte geringer, da nur die Pixel beleuchtet werden, die auch beleuchtet werden müssen.

Der Nachteil gegenüber OLED und LCD-Displays ist der momentane Preis von Micro-LED-Bildschirmen. Da die Technologie noch nicht so weit entwickelt ist, ist die Produktion der Geräte von den hier erwähnten Bildschirmtechnologien noch am teuersten.

Und was ist mit Quantum Dots?

Wer sich mit Bildschirmen beschäftigt, dürfte auch schon auf den Begriff Quantum Dot gestossen sein. Diese kommen in den von Samsung als "QLED" betitelten TVs zum Einsatz. Allerdings handelt es sich hier um einen Marketingbegriff. Die QLED-Geräte zählen ebenfalls zu den LCD-TVs, in denen LEDs als Hintergrundbeleuchtung eingesetzt werden.

Bei den Quantum Dots handelt es sich um winzig kleine Partikel innerhalb der Beschichtung, die vor den LEDs sitzt. Diese Quantum Dots dienen dazu, das von den LEDs ausgehende Licht und andere Farbunreinheiten auszubalancieren. Denn LEDs erzeugen zunächst blaues Licht. Zusammen mit einer gelblichen Phosphorschicht, die sich vor den LEDs befindet, produzieren sie weisses Licht. Später wird es von den roten, grünen und blauen Subpixeln eingefärbt.

QD-OLED: die neue Technologie im Bildschirm-Bund

Bei QD-OLED ist der Name Programm, denn die neue Bildschirmtechnologie ist eine Kombination aus Quantum-Dot-Displays (QD) und OLED-Panels. Da die beiden Technologien unterschiedliche Stärken und Schwächen haben, könnte ihre Kombination erreichen, was "Whathifi.com" als "heilige Dreifaltigkeit der TV-Herstellung" betitelt: lebendige Farben, hohe Spitzenhelligkeit ohne Ausbluten und dunkle, satte Schwarztöne.

Wie "Whathifi.com" berichtet, wird bei QD-OLEDs geschichtetes, blaues OLED-Material verwendet, um Pixel zu beleuchten, die rote und grüne Quantenpunkte enthalten. Jedes OLED-Pixel ist dabei in drei Subpixel unterteilt: ein blaues, ein rotes und ein grünes. Diese können dann kombiniert werden, um echtes weisses Licht zu erzeugen. Bei den von den Quantenpunkten durchgeführten Farbumwandlungen geht praktisch keine Lichtenergie verloren. Mit dieser Methode der OLED-Beleuchtung sollen die neuen QD-OLEDs heller erscheinen als aktuelle OLED-Fernseher und gleichzeitig vollständig gedimmt werden können.

Laut dem Onlineportal werden Samsungs QD-OLED-Displays über 4k-Auflösung verfügen und rund 8,3 Millionen Lichtquellen haben, die sich separat steuern lassen. Damit sei ein Konstrastverhältnis von 1’000’000:1 möglich. Zudem sollen die neuen Displays 0,0005 Nits Schwarz und 1000 Nits Spitzenweiss liefern.

Da die neuen Panels auf eine LCD-Schickt verzichten, sollen sie eine schnellere Reaktionszeit und einen grösseren Betrachtungswinkel bieten als LCD-Displays. Auch die Bildschirmreflexion soll geringer ausfallen. Samsung gebe ausserdem an, dass die Bildschirme schädliches blaues Licht um 40-50 Prozent reduzieren, da das blaue OLED-Material hauptsächlich Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 455 Nanometern erzeugt.