Display-Technologien: AMOLED, Retina, LCD, TFT – das steckt dahinter

Würde die Sendung "Wetten, dass ...?" noch laufen, hätte ganz sicher schon jemand eine Wette um Display-Technologien gestartet! Denn hier gibt es unzählige feine Unterschiede und mit einem geschulten Auge kann man tatsächlich recht schnell erkennen, ob ein Bildschirm nun mit OLED-Panel oder einem LC-Panel ausgestattet ist.

Hinzu kommen Begriffe wie "Dynamic AMOLED", "Super Retina XDR" und im Jahr 2021 sind vor allem Bildschirme mit hoher Bildwiederholrate der heiße Schrei. NextPit verrät Euch nachfolgend, wofür diese Begriffe stehen und was sie Euch in den Datenblättern von Handys verraten.

Inhaltsverzeichnis

• Die verschiedenen Typen von Panels
• Was ist ein LC-Bildschirm?
  • Ist der Bildschirm LED oder LC?
  • IPS-Bildschirme
  • PLS LCD
  • Mini-LED
• Was ist ein Super AMOLED-Bildschirm?
  • OLED, AMOLED, Super AMOLED
  • Faltbare und rollbare Bildschirme
• Andere Akronyme: FT, LTPS, LTPO, IGZO...
• Blick in die Zukunft: microLED
• Retina, Super Retina XDR – was ist das?
• Nits und Helligkeitsstufen
• 120 Hz, 60 Hz: Die Bildwiederholraten
• Was ist besser: LCD/LED oder AMOLED?

Die verschiedenen Typen von Panels

Kurz gesagt: Es gibt zwei gängige Technologien, die auf dem Markt für Smartphone-Bildschirme verfügbar sind: LCD und OLED. Jede von ihnen hat mehrere Varianten und Generationen, was zu weiteren Akronymen führt, genau wie bei Fernsehern und ihren verschiedenen Linien wie LED, QLED, Mini-LED – das alles sind Variationen der LCD-Technologie.

Was ist ein LC-Display?

Der Begriff "LC-Display" wird mit "LCD" abgekürzt und steht für "Flüssigkristallanzeige". Diese Art von Bauteil ist bereits gut auf dem Markt etabliert, es gibt mehrere Hersteller und die Kosten sind relativ gering. Bei LCDs besteht das Panel aus einer Schicht von Flüssigkristallen, deren Ausrichtung durch Anlegen eines elektrischen Stroms gesteuert wird.

Da die Kristalle selbst kein Licht emittieren – sie verändern nur dessen Eigenschaften – muss eine Beleuchtungsschicht (auch bekannt unter dem englischen Begriff Backlight) eingesetzt werden.

Ist der Bildschirm LED oder LCD?

Das ist eine Frage, die spätestens seit der Einführung von "LED"-Fernsehern immer wieder gestellt wird. Die kurze Antwort lautet LCD! Die in LED-Bildschirmen verwendete Technologie basiert ebenfalls auf Flüssigkristallen, mit dem einzigen Unterschied, dass die Hintergrundbeleuchtung durch LEDs gebildet wird.

LEDs haben den Vorteil, dass sie wenig Strom verbrauchen – was erklärt, warum Marketingabteilungen den Begriff bei Fernsehern hervorheben, bei Mobiltelefonen mit ihren verkleinerten Bildschirmen aber nicht so sehr. Andererseits macht es der Betrieb mit Hintergrundbeleuchtung schwierig, dass LC/LED-Bildschirme ein so hohes Kontrastniveau bieten, dass es mit OLED-Bildschirmen konkurrieren könnte, da die Beleuchtungssteuerung nicht von jedem einzelnen Pixel, sondern von Bereichen des Bildschirms vorgenommen werden muss.

IPS-Bildschirme

Die IPS-Technologie (In-Plane Switching) löst ein Problem der ersten LC-Bildschirme, die die TN-Technik (Twisted Nematic) verwenden: Die Verzerrung der Farben bei seitlicher Betrachtung des Bildschirms, was es bei einigen günstigeren Mobiltelefonen und Tablets durchaus noch gibt.

Bei IPS-Panels sind die Flüssigkristalle am Bildschirm ausgerichtet, was zu überragenden Betrachtungswinkeln führt – bei Fernsehern in der Regel mit 178º angegeben – ein weiteres Merkmal von IPS-Bildschirmen im Verhältnis zum Bildschirm. Eine weitere Eigenschaft von IPS-Bildschirmen im Vergleich zu anderen LCD-Technologien ist die bessere Farbwiedergabe, was die Verwendung von Panels dieses Typs in Monitoren erklärt, die auf Bildbearbeitungsaufgaben ausgerichtet sind.

PLS LCD

Der PLS (Plane to Line Switching)-Standard verwendet ein Akronym, das dem der IPS-Technik sehr ähnlich ist, und so ist auch die grundlegende Funktionsweise. Die von Samsung Display entwickelte Technologie hat die gleichen Eigenschaften wie IPS-Displays. Dazu gehören eine gute Farbwiedergabe und stabile Blickwinkel, aber einen geringeren Kontrast als OLED- und LC-Displays.

Laut Samsung Display haben PLS-Panels im Vergleich zu den IPS-Bildschirmen des Konkurrenten LG Display niedrigere Produktionskosten, höhere Helligkeitswerte und sogar bessere Blickwinkel. Ob ein PLS- oder IPS-Panel verwendet wird, ist letztlich eine Entscheidung des Komponentenlieferanten.

Mini-LED

Als eines der Highlights der TV-Hersteller auf der CES 2021 schien die Mini-LED-Technologie von mobilen Geräten weit entfernt, bis Apple das iPad Pro 2021 ankündigte. Wie der Name schon sagt, basiert die Technik auf der Miniaturisierung der LEDs, die die Hintergrundbeleuchtung des Bildschirms bilden. Der immer noch ein LCD-Panel verwendet.

Die Verkleinerung des Bauteils ermöglicht es, mehr LEDs in die Hintergrundbeleuchtung des Bildschirms einzubauen, was zu einer besseren Steuerung der Kontraststufen in verschiedenen Bereichen des Displays führt. Ein weiterer Vorteil, den Apple für das neue iPad hervorhebt, ist eine höhere Helligkeit – von bis zu 1.600 Nits im HDR-Modus, gegenüber 600 nits bei der vorherigen Generation, oder bis zu 1.200 nits beim OLED-Bildschirm des iPhone 12 Pro.

Trotz der Verbesserung des Kontrasts (und möglicherweise der Helligkeit) gegenüber herkömmlichen LC- / LED-Bildschirmen unterteilen LCD / Mini-LEDs den Bildschirm immer noch in Helligkeitszonen – über 2.500 im Fall des iPads und der 2021 "QNED"-Fernseher von LG – im Vergleich zu zehn oder hunderten von Zonen bei der vorherigen Generation von FALD-Bildschirmen (Full Array Local Dimming, bei dem die LEDs hinter dem LCD-Panel statt an den Rändern sitzen).

Für eine noch stärkere Steuerung des Kontrasts, die individuell an jedem Punkt des Bildschirms erfolgt, muss man jedoch zu Panels mit microLED-Technologien übergehen – die 2021 noch zu teuer sind – oder zu OLED, die bis vor kurzem nur in Größen für Smartphones oder Fernseher in großem Maßstab hergestellt wurden.

Was ist ein OLED oder ein Super AMOLED-Display?

Super AMOLED ist der Handelsname für Bildschirme, die von der südkoreanischen Samsung Display auf Basis der OLED-Technologie hergestellt werden. Das Hauptmerkmal von OLED-Displays ist die individuelle Beleuchtungssteuerung jedes einzelnen Punktes, d.h. jeder Pixel auf dem Bildschirm kann ausgeschaltet werden, was bei der Darstellung der Farbe Schwarz dunklere Töne bietet. Bei den LC-Displays ist es dann eher ein Grau. Das Ergebnis ist ein höheres Kontrastniveau.

OLED steht für Organic Light Emitting Diodes (organische Leuchtdioden). Bei dieser Technologie bleibt jeder Punkt auf dem Bildschirm ausgeschaltet (d.h. schwarz), bis ein elektrischer Strom an ihn angelegt wird. Dies erklärt den geringen Verbrauch bei dunklen Bildern, die weniger Leistung benötigen, um von der Komponente wiedergegeben zu werden. Im Gegensatz dazu verbraucht die Verwendung von hellen Bildern mehr Strom und setzt zudem die Dioden einem höheren Verschleiß aus, was einer der Schwachpunkte der Technologie ist.

OLED, AMOLED, Super AMOLED

Das "AM" in der Abkürzung bezieht sich auf die Verwendung einer aktiven Matrix, bei der jeder Punkt auf dem Bildschirm aktiv in Bezug auf Helligkeit und Farbe gesteuert wird. Das "Super" wurde von Samsung Display übernommen, als das Unternehmen die Schicht, die Berührungen auf dem Bildschirm erkennt, in das Panel selbst integrierte, was zu einer dünneren Komponente führte.

Die neueste Entwicklung der Technologie wurde "Dynamic AMOLED" getauft. Samsung ging nicht ins Detail, was der Begriff bedeutet, betonte aber, dass Panels mit dieser ID eine HDR10+-Zertifizierung für einen größeren Kontrast und einen größeren Farbbereich sowie eine Reduzierung des blauen Lichts für einen verbesserten Sehkomfort beinhalten.

Der Begriff "Fluid AMOLED", den OnePlus bei seinen fortschrittlichsten Geräten verwendet, hebt im Grunde die hohen Bildwiederholraten hervor, die zu flüssigeren Animationen auf dem Bildschirm führt.

Faltbare und rollbare Bildschirme

Ein weiterer Vorteil von OLED-Bildschirmen ist, dass das Bauteil durch den Verzicht auf eine Beleuchtungsschicht nicht nur dünner, sondern auch flexibel sein kann. Diese Funktion wird bereits in Smartphones mit faltbaren Bildschirmen eingesetzt und wird in Konzept-Handys sogar schon mit einem rollbaren Bildschirm ausprobiert.

Die Technologie debütierte mit dem obskuren Royole FlexPai, ausgestattet mit einem OLED-Panel, das von Chinas BOE geliefert wurde, und wurde dann im Huawei Mate X (oben abgebildet), Motorola Razr 2019 – beide mit einem Panel von BOE – und den Galaxy Flip- und Fold-Linien verwendet, wobei die Komponente von Samsung Display geliefert wurde.

TFT, LTPS, LTPO, IGZO

Nicht genug der Buchstabensuppe, die wir im Text gesehen haben, es gibt auch noch andere Begriffe, die weniger gebräuchlich sind, aber gerade deshalb nicht in Werbematerialien für Smartphones hervorgehoben werden können.

TFT (Thin Film Transistor): Typ eines LC-Displays, bei dem eine dünne Halbleiterschicht auf dem Panel aufgebracht wird, die eine aktive Steuerung der Farbintensität in jedem Pixel ermöglicht, mit dem gleichen Konzept der aktiven Matrix (AM), das von AMOLED-Displays verwendet wird. Es wird in TN-, IPS/PLS-, VA/PVA/MVA-Panels usw. verwendet.

LTPS (Low Temperature PolySilicon): Eine Variante der TFTs, die höhere Auflösungen und geringeren Stromverbrauch als herkömmliche TFT-Bildschirme bietet und auf der a-Si (amorphes Silizium) Technologie basiert.

IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide): Halbleitermaterial, das in der TFT-Folie verwendet wird. Es ermöglicht auch höhere Auflösungen und geringeren Stromverbrauch und kann in verschiedenen Arten von LC-Bildschirmen (TN, IPS, VA) und OLED verwendet werden.

LTPO (Low Temperature Polycrystaline Oxide): Eine von Apple entwickelte Technologie, die sowohl in OLED- als auch in LC-Displays eingesetzt werden kann. Sie kombiniert LTPS- und IGZO-Techniken, was zu einem geringeren Stromverbrauch führt. Es wird z. B. in der Apple Watch 4 und dem Galaxy S21 Ultra eingesetzt.

Blick in die Zukunft: microLED

Dass bei Fernsehern die Mini-LED-Technologie im Vordergrund steht, haben wir bereits angesprochen. Spannend ist daher, sich auch mal die Gerüchte bei Smartphones und Smartwatches anzuschauen, die sogar schon in Richtung "microLED-Technologie" gehen. Diese unterscheidet sich radikal von LC/LED-Bildschirmen und weist ähnliche Bildeigenschaften auf, wie OLED.

Ein microLED-Display verfügt über eine Leuchtdiode für jedes Subpixel des Bildschirms – in der Regel ein Satz roter, grüner und blauer Dioden für jeden Punkt – in diesem Fall aus einem anorganischen Material, zum Beispiel Galliumnitrid (GaN).

Durch die Verwendung einer selbst emittierenden Lichttechnologie benötigen microLED-Displays keine Hintergrundbeleuchtung, wobei jedes Pixel einzeln "ausgeschaltet" wird. Das Ergebnis ist das gleiche Kontrastniveau wie bei OLED-Displays, ohne die Risiken der Bilderhaltung oder des Einbrennens organischer Dioden.

Ein weiterer Vorteil der microLED-Technologie ist die Möglichkeit, Bilder mit höherer Helligkeit und geringerem Stromverbrauch darzustellen, wobei die Stärken von OLED- und LCD-Panels kombiniert werden.

Andererseits stellt die Verwendung mehrerer Dioden für jedes Pixel eine Herausforderung in Bezug auf die Miniaturisierung der Komponenten dar. Eine Full-HD-Auflösung hat zum Beispiel etwas mehr als zwei Millionen Pixel (1.920 x 1.080 Punkte), wofür 6 Millionen mikroskopisch kleine LEDs mit einer traditionellen RGB-Struktur (rot, grün und blau) benötigt werden.

Dies ist einer der Gründe, die die Verwendung der Technologie zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Textes nur in großen Bildschirmen – 75 bis 150 Zoll im Jahr 2021 – erklärt, die es erlauben, eine 4K-Auflösung 4k (3.840 x 2.160 Punkte, fast 8,3 Millionen Pixel oder 24,8 Millionen RGB-Subpixel) mit einer guten Punktdichte auf dem Bildschirm anzubieten.

Ganz zu schweigen vom Preis! 170 Millionen Won (ca. 126.809,81 Euro in direkter Umrechnung) in Südkorea, des ersten im Handel erhältlichen Modells, mit 110 Zoll ...

Retina, Super Retina XDR, was ist das?

Apropos Bildschirmpunktdichte: Das war eines der Highlights von Apple im Jahr 2010 bei der Vorstellung des iPhone 4. Den im Smartphone verwendeten LC-Bildschirm taufte das Unternehmen aufgrund der hohen Auflösung des verwendeten Panels (960 mal 640 Pixel!) auf seinen 3,5 Zoll auf den Namen "Retina Display".

Der von Apples Marketingabteilung geprägte Name wird für Bildschirme verwendet, bei denen das menschliche Auge nach Angaben des Unternehmens die einzelnen Pixel bei normalem Gebrauchsabstand nicht mehr erkennen kann. Im Falle des iPhones wurde der Begriff auf Displays mit einer Dichte von mehr als 300 ppi (dots per inch) angewendet.

Seitdem haben andere Hersteller nachgezogen und Panels mit immer höheren Auflösungen eingeführt. Während das iPhone 12 mini 476 dpi bietet, haben Modelle wie das Sony Xperia 1 sogar 643 dpi.

Um sich zu differenzieren, führte Apple den Begriff "Super Retina" ein (wie wird der Spitzname eines eventuellen microLED-Bildschirms lauten? "Ultra Retina"?), was im Grunde die ab dem iPhone X verwendeten OLED-Bildschirme definiert, mit den hohen Kontrastraten und der Farbgenauigkeit, die Besitzer von Galaxy S-Telefonen und sogar einigen Nokias davor bereits kennen.

Mit dem iPhone 11 Pro wurde ein weiterer Begriff angekündigt: Das "Super Retina XDR". Das Smartphone nutzt weiterhin ein OLED-Panel (von Samsung Display oder LG Display), bringt aber noch höhere Werte in Sachen Kontrast – mit einem Verhältnis von 2.000.000:1 – und eine Helligkeit von 1.200 nits, optimiert für die Darstellung von Inhalten in HDR-Formaten.

Als eine Art Trostpreis für die Käufer des iPhone XR und des iPhone 11, die weiterhin auf LCD-Panels setzen, klassifiziert Apple den in den Smartphones verwendeten Bildschirm mit einem neuen Begriff, dem "Liquid Retina". Später auch auf die Modelle der iPad Pro- und Air-Linien angewandt, definiert der Name die Bildschirme mit einer hohen Leuchtkraft und Farbgenauigkeit, in den Worten des Unternehmens.

Nits und die Höhe der Helligkeit

Nit, oder Candela pro Quadratmeter im internationalen System (cd/m²), ist eine Maßeinheit für die Leuchtdichte, d.h. die Intensität des ausgestrahlten Lichts. Bei Smartphone-Bildschirmen und Monitoren im Allgemeinen definiert der Wert, wie hell das Display ist – je höher der Wert, desto intensiver ist das vom Bildschirm abgestrahlte Licht.

120 Hz, 90 Hz und 60 Hz: Die Bildwiederholraten

Die 2019 und 2020 bei High-End- und sogar einigen Mittelklasse-Smartphones populär gewordenen Begriffe "120 Hz", "90 Hz" und andere mit der gleichen Messung in Hertz stehen für die Bildwiederholfrequenz des Panels, sei es LCD oder OLED. Je höher der Wert, desto mehr Bilder pro Sekunde werden auf dem Bildschirm angezeigt.

Das Ergebnis sind flüssigere Animationen auf dem Telefon, sowohl bei der normalen Nutzung des Betriebssystems als auch bei Spielen, im Vergleich zu Bildschirmen mit 60 Hz, dem Standardwert auf dem Markt für diese Komponente.

Im Jahr 2017 als "Gimmick" angesehen, hat das Feature mit dem Start des Razer Phone immer mehr Anhänger gewonnen und das trotz des daraus resultierenden höheren Akkuverbrauchs. Um diese Schwäche zu bekämpfen, begannen die Hersteller mit der Einführung von Bildschirmen mit variabler Bildwiederholfrequenz, die je nach angezeigtem Inhalt eingestellt werden kann. Zum Beispiel 24 fps bei den meisten Filmen, 30 oder 60 fps bei Videoaufnahmen mit der Handykamera.

• Ladehemmung: Schadet Quick-Charging wirklich dem Smartphone-Akku?

Die gleiche Maßeinheit wird für die Abtastrate verwendet. Obwohl es ähnlich klingt, stellt der Wert hier die Anzahl der Berührungen pro Sekunde dar, die der Bildschirm registrieren kann. Je häufiger abgetastet wird, desto schneller werden die Befehle vom Smartphone registriert, was zu einer reaktionsschnelleren Nutzung des Geräts führt.

Was ist besser: LCD/LED oder AMOLED?

Jede Technologie hat Vor- und Nachteile, aber in den letzten Jahren haben OLED-Bildschirme an Bedeutung gewonnen, vor allem durch den Einsatz der Komponente in den Top-Modellen der Hersteller. Diese Popularisierung wurde noch stärker nach der Einführung des iPhone X, das das Image von OLED-Panels im Premium-Segment konsolidierte.

Wie bereits erwähnt, haben OLED/AMOLED-Bildschirme den Vorteil des Kontrastniveaus, das sich aus der individuellen Helligkeitssteuerung in den Pixeln ergibt. Ein weiterer Vorteil ist die realistischere Wiedergabe von schwarzer Farbe sowie ein geringerer Stromverbrauch bei der Darstellung von dunklen Bildern auf dem Bildschirm – was dazu beigetragen hat, dass Dark Modes auf Smartphones populär geworden sind.

Nachteilig ist, dass OLED-Bildschirme im Vergleich zu LCD-Panels höhere Herstellungskosten und eine geringere Anzahl von Zulieferern haben – dominiert von Südkoreas Samsung Display und LG Display, mit Chinas BOE an dritter Stelle und einigen anderen chinesischen Herstellern, die am Rande mitmischen.

Außerdem können die organischen Dioden, die den OLED-Bildschirmen ihren Namen geben, mit der Zeit ihre Fähigkeit verlieren, ihre Eigenschaften zu verändern, was passiert, wenn das gleiche Bild über einen langen Zeitraum angezeigt wird. Dieses "Einbrennen" getaufte Problem macht sich vor allem bei höheren Helligkeitseinstellungen bemerkbar.

Obwohl das Einbrennen durchaus passieren kann, verwechseln es die meisten Nutzer allerdings und machen sich unnötige Sorge. Denn oftmals bleibt das Bild nur für einen kurzen Zeitraum stehen und wird dann nach einigen Minuten wieder aufgelöst.

Im Fall von LC-Bildschirmen liegt der Hauptvorteil in den niedrigen Herstellungskosten, mit Dutzenden von Herstellern der Komponente und einem höheren Produktionsvolumen. Einige Marken haben sich diese Eigenschaft zunutze gemacht, um bestimmte Funktionen – wie eine höhere Bildwiederholrate – zu priorisieren, anstatt ein OLED-Panel zu verwenden, wie zum Beispiel das Xiaomi Mi 10T.

Es ist auch zu bedenken, dass es, wie bei fast allen Arten von Komponenten, AMOLED- und LC-Bildschirme mit unterschiedlichen Qualitätsstufen und Funktionen gibt, die auf verschiedene Weise kombiniert werden können, um eine bestimmte Preiskategorie zu erreichen. Das ist eine lange Diskussion, die sogar Gegenstand einer hitzigen Debatte zwischen meinen Kollegen Ben und Rahul war.

Was ist mit Euch? Habt Ihr eine Vorliebe für einen bestimmten Bildschirmtyp? Und haben wir irgendwelche Abkürzungen in diesem Artikel vergessen? Hinterlassen uns einfach einen Kommentar!

Dieser Text wurde im April 2021 aktualisiert, aber zuvor veröffentlichte Kommentare wurden beibehalten. Rubens Eishima hat den Artikel zuerst auf Nextpit.com.br veröffentlicht, Benjamin Lucks übernahm die maschinelle Übersetzung sowie die redaktionelle Überarbeitung.