LCD, LED und AMOLED: Das sind die Display-Unterschiede

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Ob Smartphone, Tablet oder Monitor, ob Laptop-Bildschirm, Fernseher oder gar der Kühlschrank: All diese Gegenstände haben ein eingebautes Display. Ob mit Touchfunktion oder ohne: Unterschiede gibt es in der Technologie. Doch was sind die Vorteile von OLED gegenüber LCD? Was macht IPS so besonders? Und wie sieht die Zukunft aus?
Sieht so die Zukunft des Smartphones aus?
Samsung Galaxy Fold mit FlammenBildquelle:

OLED: der aktuelle Standard

Ein OLED-Display („Organic Light Emitting Diode“) besteht aus organischen Leuchtdioden. Im Gegensatz zu einem LC-Display benötigt ein OLED-Bildschirm keine Hintergrundbeleuchtung. Vorteil: Der Schwarzwert ist höher und der Stromverbrauch niedriger.

Hinzu kommt, dass OLED-Displays extrem dünn sind, bei längerer Nutzung kühler bleiben und einen höheren Kontrast aufweisen als Flüssigkristall-Bildschirme. Ein Bildpunkt besteht aus drei RGB-Pixeln (Rot, Grün, Blau). Je nach gewünschter Farbe leuchten die drei Subpixel in unterschiedlicher Intensität, um diese zu erzeugen. Der Nachteil dabei: Es gibt kein reines Weiß. Dieses wird durch die Farbkombination von den RGB-Pixeln hergestellt, weshalb OLED-Displays in der Regel etwas dunkler sind als LCDs.

Darüber hinaus altern OLEDs schneller als LCDs, da die Darstellung der Farben Rot und Blau sich schneller verschlechtert als die der Farbe Grün. So kann es nach einem längeren Zeitraum dazu kommen, dass das Farbgleichgewicht nicht mehr ganz ausbalanciert ist und das Display Inhalte grünlicher darstellt. Zudem sinkt mit der Zeit die Helligkeit von OLEDs.

Das Sony Xperia 1 besitzt ein OLED-Display mit 4K-Auflösung
Besser gehts derzeit nicht: Das Sony Xperia 1 besitzt ein OLED-Display mit 4K-Auflösung

AMOLED

Bei OLED-Bildschirmen in Smartphones erfolgt die Steuerung des Bildschirms oftmals über eine Aktivmatrix, bei der jedes Pixel einzeln über einen eigenen Transistor angesteuert wird. Samsung vertreibt die Aktivmatrix-OLED-Technik unter der Bezeichnung AMOLED beziehungsweise der Weiterentwicklung Super-AMOLED.

Super-AMOLED

Samsungs Super-AMOLED-Technologie nutzt die „PenTile“-Matrix und das Muster Rot-Grün/Blau-Grün (RG-BG). Das bedeutet, dass mehr grüne als blaue und rote Subpixel zum Einsatz kommen. Der gesamte Anteil der Subpixel im Display ist also im Vergleich zu einem typischen RGB-Layout geringer, was aber bei einem normalen Betrachtungsabstand von etwa 25 bis 30 Zentimetern nicht auffällt. Dafür lassen die Subpixel aber mehr Licht hinein, da sie größer sind. Das hat zur Folge, dass das Bild schärfer und die Farben kräftiger sind.

Zudem ist bei Super-AMOLEDs die berührungssensitive Schicht direkt auf dem AMOLED-Display untergebracht. Der Hauptvorteil dieser „On Cell“-Technologie: Die Lichtdurchlässigkeit erhöht sich im Vergleich zur AMOLED-Technologie von 80 auf 97 Prozent – bei einer gleichzeitigen Reduktion der Reflexionen von 20 auf 4 Prozent. Somit kann man auch bei direkter Sonneneinstrahlung Bilder und Texte auf dem Display gut erkennen.

Super-AMOLED

Das Weglassen der Luftschicht ermöglicht 0,6 Millimeter flache Displays und durch die verbesserte Lichtdurchlässigkeit verringert sich der Energieverbrauch. Das hat zur Folge, dass eine flachere Bauform möglich ist.

Eine Weiterentwicklung der Super-AMOLED-Technologie heißt Super-AMOLED Plus. Die größte Änderung gegenüber der Super-AMOLED-Technologie ist die Verwendung der „Real-Stripe“-Matrix, welche die bisher verwendete „PenTile“-Matrix ablöst. Bei Real-Stripe besteht jedes Pixel aus zwölf Subpixeln, welche für die Farbinformation zuständig sind (RGB). Die bisherige PenTile-Technologie verfügt nur über acht Subpixel (RG-BG), sodass für Farbdarstellungen Subpixel des benachbarten Bildpunktes hinzugenommen werden müssen. Mit Super-AMOLED Plus erhöht sich somit die Zahl der effektiven Pixel um 30 Prozent gegenüber den bisherigen AMOLED-Displays, wodurch das Panel schärfer wirkt.

Weitere Verbesserungen sind bessere Schwarzwerte, höherer Kontrastumfang, ein geringerer Stromverbrauch und eine verringerte Bautiefe des Displays.

Super-AMOLED Plus RealStripe

P-OLED

P-OLED oder Polymer- beziehungsweise Plastic-OLED ist die weiterentwickelte Form der OLED-Technologie. Anders als bei Standard-OLED Displays mit in Glas eingegossenen kleinen Molekülen, werden bei P-OLED große Moleküle verwendet, die in bruchfestem Kunststoff gegossen sind. Hierfür wird zum Beispiel Polyethylenterephtalat (PET) verwendet.

Das Huawei Mate X besitzt ein POLED-Panel, das faltbar ist
Das Huawei Mate X besitzt ein POLED-Panel, das faltbar ist

Der Vorteil dieser Displays: Stürze können so deutlich besser abgefangen werden, da der Bildschirm deutlich flexibler ist. So kann es – ohne durchzubrechen – problemlos gerollt oder gefaltet werden. Dieser Trend lässt sich derzeit bei Smartphones wie dem Motorola Razr oder Samsung Galaxy Z Flip beobachten.

LCD verschwindet langsam vom Markt

LCD steht für Liquid Crystal Display und beschreibt – vereinfacht ausgedrückt – in einer Flüssigkeit schwimmende Kristalle. Hinter den Flüssigkristallen befindet sich eine Beleuchtung. Wird eine Spannung angelegt, ändert sich die Ausrichtung der Kristalle und es wird mehr oder weniger Licht durchgelassen. Es genügt also ein bereits relativ schwaches elektrisches Feld, um die LCD-Zelle zu steuern.

Unabhängig vom dargestellten Bild werden LC-Displays demnach über die gesamte Fläche konstant beleuchtet. Sie besitzen ein flimmerfreies, verzerrungsfreies, bei Idealauflösung scharfes Bild sowie ein geringes Gewicht und eine geringe Bautiefe.

Wie funktioniert ein LCD?

Bis vor einigen Jahren haben Hersteller LC-Displays als Super-LCD in Smartphones eingebaut. Vor allem HTC war bekannt für die Nutzung dieser Technologie. Der Hauptunterschied zu herkömmlichen LC-Displays besteht darin, dass keine Luftschicht zwischen dem Glas und dem tatsächlichen Display besteht, was den Effekt von Spiegelungen minimiert.

Das Razer Phone 2 hat noch ein LCD-Panel
Das Razer Phone 2 hat noch ein LCD-Panel

TFT-Displays: LCD mit drei Transistor-Schichten

Kommen bei LC-Displays pro Pixel drei Dünnschichttransistoren (englisch Thin Film Transistor, kurz TFT) für die Grundfarben Rot, Grün und Blau (RGB) zum Einsatz, spricht man oft von Matrix-LCDs oder umgangssprachlich auch TFT-Displays. Die Transistoren erzeugen ein Feld, an dem sich die Flüssigkristalle ausrichten und über einen Farbfilter eine bestimmte Farbe wiedergeben.

Produktionsbedingt kann es vereinzelt zu Pixelfehlern kommen, da jedes Pixel eine eigene kleine Einheit bildet. Das kann sich dadurch äußern, dass ein Bildpunkt dauerhaft leuchtet oder schwarz ist. Auch einzelne Subpixel (Teilbildpunkte) können von einem Fehler betroffen sein. Sowohl Hersteller von LCD-Bildschirmen als auch Händler sind oft der Meinung, dass Pixelfehler bis zu einem gewissen Punkt tolerierbar seien. Erkennt der Nutzer solch einen fehlerhaften Bildpunkt, stört dieser aber oft ungemein.

Pixelfehler

Ein weiterer Nachteil von LC-Displays sind die Schwarzwerte: Da die Hintergrundbeleuchtung ständig eingeschaltet ist, gelangt Licht auch bei ausgeschalteten Pixeln nach außen – auch wenn es nicht besonders viel ist – und reduziert damit den Schwarzwert. Das Schwarz scheint dann leicht gräulich.

IPS-Display: Hohe Blickwinkelstabilität dank ebener LCD-Technologie

Auch das IPS-Display (In-Plane Switching) ist eine Unterart des LCDs. Bei der IPS-Technik (englisch für „in der Ebene schaltend“) befinden sich die Elektroden nebeneinander in einer Ebene parallel zur Display-Oberfläche. Bei angelegter Spannung drehen sich die Moleküle in der Bildschirmebene.

IPS-Displays weisen eine hohe Farbgenauigkeit auf. Die Farbdarstellung ist kräftig und zugleich realitätsnah. Ein weiterer Vorteil von IPS-Bildschirmen ist die geringe Blickwinkelabhängigkeit. So bleiben Kontrast und Farben des Bildes bei nahezu allen Blickwinkeln gleich.

Dafür ist allerdings der Stromverbrauch der meisten IPS-Displays etwas höher als bei anderen Bildschirmarten, was von der intensiveren Hintergrundbeleuchtung herrührt. Werden dafür aber LEDs eingesetzt, wird Strom gespart.

Apples Retina-Display

Das Retina-Display ist nichts weiter als ein IPS-Panel. Apple bezeichnet es aber als Retina-Display, da dieses mehr Bildpunkte darstellt, als das Auge bei normalem Betrachtungsabstand von etwa 25 bis 30 Zentimetern gerade noch erkennen kann. Es ist also keine andere Technologie, sondern vielmehr ein Markenname und Werbebegriff.

Apple stellt seine Displays nicht selbst her, sondern bezieht sie von LG, Samsung und Japan Display. Seit dem iPhone X setzt das US-Unternehmen aber vermehrt auf OLED-Displays.

Das Apple iPhone 11 Pro hat einen OLED-Bildschirm
Das Apple iPhone 11 Pro hat einen OLED-Bildschirm

Super-Retina-Display

Mit dem neuen iPhone X hat Apple erstmals ein OLED-Display für sein Flaggschiff verwendet. Apple nennt das neue Display allerdings Super-Retina-Display. Es stellt eine verbesserte Version des Retina-Panels der vorherigen iPhone-Versionen dar und bietet beim iPhone X eine Auflösung von 1.125 x 2.436 Pixeln bei einer Pixeldichte von 458 ppi. Apple will mit dem neuen Super-Retina-Display zudem viele Schwachstellen der OLED-Technologie ausgemerzt haben.

Der nächste Schritt: MicroLED

Nach Flüssigkristallanzeigen (LCD) mit Hintergrundbeleuchtung und OLED-Display sind sogenannte MicroLEDs der nächste Schritt. Mehrere Unternehmen, darunter LG, Sony und Samsung, arbeiten an MicroLED-Bildschirmen. Bisher kommen sie aber nur bei Samsung (The Wall) und Sony zum Einsatz.

MicroLED-Displays haben gegenüber OLED s zwei große Vorteile: Da LEDs viel heller als OLEDs leuchten können, wird ein nahezu perfekter Schwarzwert von einer beeindruckenden Helligkeit begleitet. Daraus ergibt sich ein besonders guter Kontrast. Während OLED-Panels derzeit etwa eine Spitzenhelligkeit von etwa 1.000 Nits erreichen, kommen MicroLEDs auf bis zu 5.000 Nits.

Samsung-Fernseher mit 8K, QLED und bis zu 98 Zoll
Samsung-Fernseher mit 8K, QLED und bis zu 98 Zoll.

Zudem besitzen MicroLED-Displays deutlich schnellere Reaktionszeiten, eine bessere Farbwiedergabe, eine höhere Lebensdauer und es gibt keine Einbrenneffekte. Der bislang große Nachteil dieser Technologie: MicroLEDs sind in der Produktion noch sehr viel teurer.

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