Display-Technologien

Der feine Unterschied zwischen LCD, LED und OLED

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Derzeit gibt es drei bilderzeugende Technologien für Displays: Flüssigkristall (LCD), Leuchtdiode (LED) und organische Leuchtdiode (OLED). Was sie ausmacht und wie sie sich unterscheiden, hier in Kürze.

(Source: geralt / Pixabay.com)
(Source: geralt / Pixabay.com)

Aktuell sind drei bilderzeugende Technologien für Displays verfügbar: Flüssigkristall (LCD), Leuchtdiode (LED) und organische Leuchtdiode (OLED). Sie unterscheiden sich stark in den Materialien und als Folge davon auch in Aufbau und Herstellprozessen. Hier die kennzeichnendsten Unterschiede im Überblick.

Flüssigkristalle produzieren selbst kein Licht. Liquid Crystal Displays, LCDs, benötigen 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 schwieriger.

 

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

Zu den LCDs zählt auch Samsungs QLED-Fernseher – Marketing hin oder her. Die LEDs darin dienen nur als Lampen. 

LEDs beziehungsweise 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 meist als Hintergrundbeleuchtung von LCDs im Einsatz. Direkt zur Bilderzeugung dienten sie bisher 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. An der CES 2018 aber hat Samsung nun einen LED-Fernseher mit 0,8 mm Pixelabstand gezeigt und vergangenen Herbst eine LED-Kinoleinwand in Zürich installiert - die dritte weltweit.

OLEDs, Organic Light Emitting Diodes, 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. Die "Wallpaper"-Produkte von LG zum Beispiel messen derzeit 3,65 mm.

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. Diesen Umstand nutzt LG mit seinen curved Displays, um einen neuen, wie eine Sonnenstore aufrollbaren Display zu schaffen. 

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 weniger Strom als LCDs.

Die Nachteile: OLEDs sind teuer und galten bis vor kurzem als weniger stabil - seit 2017 haben OLEDs von LG laut dem Unternehmen aber eine Lebensdauer von 100'000 Stunden, was derjenigen von Samsung-LEDs entspricht - zumindest drinnen. Wegen ihrer Empfindlichkeit auf Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen kommen sie hingegen im Outdoor-Bereich nicht gegen LEDs an. Ausser bei entsprechender aufwendiger Verschalung.

Micro-LEDs gelten derzeit als aufkeimende Konkurrenz zu OLEDs. Sie funktionieren prinzipiell gleich wie OLEDs, sind also selbstleuchtend und nicht auf Hintergrundbeleuchtung angewiesen. Im Gegensatz zu OLEDs basieren Micro-LEDs nicht auf Kohlenstoff, sondern wie herkömmliche LEDS auf synthetischen Materialien wie Galliumnitrid. Micro-LEDs sind sehr klein, etwa zehnmal so schmal wie eine Haaresbreite. Dies ermöglicht eine höhere Pixeldichte als bei OLED-Displays. Zudem kann durch die geringe Grösse ebenfalls jedes Pixel einzeln ein- und ausgeschaltet werden. Neben den gleichen Vorteilen von OLEDs soll die Micro-LED-Technologie gleichzeitig Schwächen der organischen Dioden ausgleichen. Neben einer längeren Lebensdauer verfügen Micro-LEDs über eine deutlich stärkere Leuchtkraft und leiden nicht unter Einbrenneffekten. LG hat kürzlich seinen ersten Fernseher mit Micro-LED-Technologie lanciert. Wie lange es jedoch dauern wird, bis Micro-LEDs im Massenmarkt ankommen, bleibt abzuwarten. 

Mini-LED ist ebenfalls eine relativ junge Technologie, welche die Kontraste und Schwarzwerte von LCDs verbessern soll. Möglich machen dies die namensgebenden Mini-LEDs. Die kleinere Bauart der Dioden führt dazu, dass mehr LEDs zur Beleuchtung der LCD-Panels verbaut werden können. Die Folge ist, dass einzelne Bereiche des Displays präziser angesteuert und gedimmt werden können. Dies sorgt zugleich für bessere Schwarzwerte, Kontraste, und somit auch für sattere Farben und ein helleres Bild. Anfangs Jahr präsentierte TCL an der CES 2020 seine nächste TV-Generation mit Mini-LED-Backlight namens Vidrian.

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DPF8_83411

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