Abo
  • IT-Karriere:

Display-Technik: So funktionieren Micro-LEDs

Nach Flüssigkristallanzeigen (LCD) mit Hintergrundbeleuchtung und OLED-Bildschirmen sind Micro-LEDs der nächste Schritt: Apple arbeitet daran für Smartwatches und Samsung hat bereits einen Fernseher vorgestellt. Die Technik hat viele Vorteile, ist aber aufwendig in der Fertigung.

Artikel von Mike Wobker veröffentlicht am
Samsung zeigt Micro-LEDs.
Samsung zeigt Micro-LEDs. (Bild: Tobias Költzsch/Golem.de)

Seit der Entwicklung der ersten einfachen Bildschirme wird die Technologie zur Darstellung von bewegten Bildern stets weiterentwickelt - bisheriger Höhepunkt war die Einführung organischer LEDs in die massentaugliche Produktion. Nun steht die OLED kurz davor, von der nächsten Display-Generation abgelöst zu werden: Micro-LEDs. Die Grundlagen sind zwar schon lange vorhanden, die Überführung in eine kostengünstige Fertigung hat aber gedauert.

Inhalt:
  1. Display-Technik: So funktionieren Micro-LEDs
  2. Herausforderungen bei der Fertigung von Micro-LEDs

Bereits Ende 2017 wollte Apple eine Smartwatch mit Micro-LED-Display vorstellen, musste aufgrund fehlender Zulieferer aber erstmals auf die Entwicklung eigener Displays in einem Werk für Prototypen nahe dem Firmensitz in Cupertino setzen. Auch Samsung ist auf dem Weg zur Marktreife eigener Micro-LED-Bildschirme und konnte bereits auf der Elektronikmesse CES 2018 mit einem riesigen, The Wall genannten Display ein funktionsfähiges Konzept vorweisen. Dieses wurde dann zu einem 75 Zoll großen Fernseher weiterentwickelt, der sich auch für Heimanwendungen eignen soll und in diesem Jahr auf der Messe gezeigt wurde.

Preise und ein mögliches Datum für den Verkaufsstart wurden allerdings noch nicht genannt. Bekannt ist, dass Samsung auf ein modulares Konzept setzt, durch das sich mehrere Module mit Micro-LEDs zu beliebigen Displayformaten und Bildschirmgrößen zusammensetzen lassen. Der Einfachheit halber sollen aber Geräte mit vorkonfigurierten Größen in den Handel gelangen, die theoretisch beliebig erweitert werden können.

LC-Bildschirme sind die Ausgangsbasis

Im Bereich der günstigen Smartphones, Fernseher, Monitore und Laptops wird bisher eine Flüssigkristallanzeige (LCD) verwendet, bei der die gewünschten Farben für ein darzustellendes Bild durch die Ausrichtung der Kristalle mit elektrischer Spannung und Polarisationsfiltern erzeugt werden. In aktuellen LC-Displays steuert zudem meist eine Aktivmatrix sogenannte Dünnschichttransistoren (TFT) an, die für die Ansteuerung vieler Bildpunkte auf großen Bildschirmen besser geeignet sind als die ursprüngliche Technik mit integrierten Schaltkreisen.

Stellenmarkt
  1. Haufe Group, Freiburg im Breisgau
  2. UDG United Digital Group, Herrenberg

Um auch im Dunkeln Bildinhalte von einem solchen Display ablesen zu können, ist außerdem eine Hintergrundbeleuchtung notwendig, die je nach Durchlässigkeit der Subpixel als gewünschte Farbe auf dem Bildschirm sichtbar wird. Von der Seite betrachtet verzerrt sich das Bild allerdings stark, da die Polarisationsfilter der früher häufig verwendeten Twisted-Nematic-Fertigung (TN) aus einem schrägen Winkel andere Wellenlängen durchlassen als bei geradem Blick auf das Display.

Um diesem Effekt entgegenzuwirken, setzen Hersteller abseits absoluter Billigprodukte mittlerweile flächendeckend auf LC-Bildschirme mit In-Plane-Switching-Verfahren (IPS). Hier ist der Polarisationsfilter deutlich dünner, wodurch sich die Blickwinkelstabilität enorm verbessert. Im Gegenzug muss die Hintergrundbeleuchtung heller sein, wenn dieselbe Leuchtkraft wie bei TN-Panels erreicht werden soll. Außerdem liegen die Reaktionszeiten meist etwas niedriger.

OLEDs benötigen keine Hintergrundbeleuchtung

Vor allem in Werbeprospekten wurde schon vor circa zehn Jahren vom 'LED-Fernseher' gesprochen, wobei die LEDs in diesen Fällen nur für die Hintergrundbeleuchtung zuständig waren. Erst mit der Marktreife von Bildschirmen mit organischen LEDs (OLED) wurden tatsächlich LEDs anstelle von Flüssigkristallen zur Erzeugung von farbigen Bildpunkten eingesetzt. Der große Vorteil liegt in der Eigenschaft der Subixel, die selbst als Lichtquelle fungieren und somit keine Hintergrundbeleuchtung mehr erfordern.

Ein Bildpunkt besteht aus verschiedenfarbigen LEDs, von denen nur die zum Einsatz kommen, die auch benötigt werden. Polarisationsfilter werden somit überflüssig und die Farbdarstellung sucht meist ihresgleichen. Da über die große Fläche eines Bildschirms nur die Bereiche - sprich OLEDs - aktiviert werden müssen, auf denen Bildinhalte angezeigt werden, ist der Energiebedarf zudem teils deutlich niedriger. Dieser Effekt geht so weit, dass ein schwarzer Bildabschnitt durch deaktivierte OLEDs realisiert wird. Da keine Ebenen für Polarisationsfilter und Hintergrundbeleuchtung mehr nötig sind, sind flachere Bildschirme möglich, die wiederum zu dünneren Geräten führen.

Durch natürlich auftretende Diffusionsprozesse in den organischen Anteilen der LEDs ist die Nutzungsdauer allerdings deutlich geringer als bei LC-Bildschirmen. Hierbei spielen Temperatur und Leuchtkraft eine Rolle, da OLEDs mit steigender Helligkeit und unter dem Einfluss von Wärme schneller altern.

Neben einer im Allgemeinen niedrigeren Lichtausbeute spielt bei OLED-Bildschirmen auch der Burn-in-Effekt eine Rolle: Hierbei altern einzelne OLEDs in den Subpixeln, die stark beansprucht werden, schneller als die umliegenden, wodurch im direkten Vergleich auch bei ausgeschaltetem Bildschirm ein sichtbarer Effekt zurückbleibt. Mit Technologien wie der Standbilderkennung und einer Reduzierung der Leuchtkraft von sehr hellen Bildpunkten soll das Einbrennen von Bildern verhindert werden. Zudem frischen OLED-Fernseher ihre Panels im Standby regelmäßig auf, indem beispielsweise alle Subpixel auf dieselbe Temperatur gebracht werden. Die Hersteller solcher Geräte bieten teils sehr unterschiedliche automatische und manuelle Techniken an, mit denen die Nutzungsdauer von OLED-Bildschirmen verlängert werden soll.

An diesem Punkt setzt die Entwicklung von Micro-LEDs an.

Herausforderungen bei der Fertigung von Micro-LEDs 
  1. 1
  2. 2
  3.  


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. (u. a. Ryzen 5-2600X für 184,90€ oder Sapphire Radeon RX 570 Pulse für 149,00€)
  2. 245,90€ + Versand
  3. 98,99€ (Bestpreis!)

smonkey 14. Mär 2019

Und danke fürs Korrigieren. Bin überrascht, dass dies bei einem drei Tage alten Artikel...

FreiGeistler 13. Mär 2019

Zweifle ich an. Logisch, wenn man den Tieren so viel heimleuchtet, dass deren Augen...

kschmus 12. Mär 2019

"The Wall" kann man bei Samsung aktuell als Business-Kunde für schlappe 400.000¤ (ohne...

Quitte 12. Mär 2019

Hallo, ich suche einen HDMI Dongle der sowohl Android (Miracast) als auch Apple (Airplay...

Dwalinn 12. Mär 2019

LG 65" C8 Dank Media Markt Aktion war er preislich ganz okay, neulich hatte ich ihn auch...


Folgen Sie uns
       


Lenovo Smart Display im Test

Die ersten Smart Displays mit Google Assistant kommen von Lenovo. Die Geräte sind ordentlich, aber der Google Assistant ist nur unzureichend an den Touchscreen angepasst. Wir zeigen in unserem Testvideo die Probleme, die das bringt.

Lenovo Smart Display im Test Video aufrufen
e.Go Life: Ein Auto, das lächelt
e.Go Life
Ein Auto, das lächelt

Das Auto ist zwar klein, bringt aber sogar gestandene Rennfahrer ins Schwärmen: Das Aachener Unternehmen e.Go Mobile hat seine ersten Elektroautos ausgeliefert. In einer Probefahrt erweist sich der Kleinwagen als sehr dynamisch.
Ein Bericht von Werner Pluta

  1. Eon-Studie Netzausbau kostet maximal 400 Euro pro Elektroauto
  2. EZ-Pod Renault-Miniauto soll Stadtverkehr in Kolonne fahren
  3. Elektromobilität EnBW will weitere 2.000 Schnellladepunkte errichten

LTE-V2X vs. WLAN 802.11p: Wer hat Recht im Streit ums Auto-WLAN?
LTE-V2X vs. WLAN 802.11p
Wer hat Recht im Streit ums Auto-WLAN?

Trotz langjähriger Verhandlungen haben die EU-Mitgliedstaaten die Pläne für ein vernetztes Fahren auf EU-Ebene vorläufig gestoppt. Golem.de hat nachgefragt, ob LTE-V2X bei direkter Kommunikation wirklich besser und billiger als WLAN sei.
Eine Analyse von Friedhelm Greis

  1. Vernetztes Fahren Lobbyschlacht um WLAN und 5G in Europa
  2. Gefahrenwarnungen EU setzt bei vernetztem Fahren weiter auf WLAN

Bundestagsanhörung: Beim NetzDG drohen erste Bußgelder
Bundestagsanhörung
Beim NetzDG drohen erste Bußgelder

Aufgrund des Netzwerkdurchsetzungsgesetzes laufen mittlerweile über 70 Verfahren gegen Betreiber sozialer Netzwerke. Das erklärte der zuständige Behördenchef bei einer Anhörung im Bundestag. Die Regeln gegen Hass und Hetze auf Facebook & Co. entzweien nach wie vor die Expertenwelt.
Ein Bericht von Justus Staufburg

  1. NetzDG Grüne halten Löschberichte für "trügerisch unspektakulär"
  2. NetzDG Justizministerium sieht Gesetz gegen Hass im Netz als Erfolg
  3. Virtuelles Hausrecht Facebook muss beim Löschen Meinungsfreiheit beachten

    •  /