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Was steckt hinter LCD, QLED und OLED?

Wer sich heutzutage einen neuen Fernseher oder Computerbildschirm kaufen will, wird bei der Auswahl womöglich erst einmal von Abkürzungen erschlagen: Zwischen CRT-, LCD- und LED-Fernsehern stehen QLED-, OLED- und TFT-Geräte – da kann man schnell den Überblick verlieren. Doch wofür stehen die Abkürzungen und wie funktioniert die jeweilige Technik?
JFL, 11.07.2022
Symbolbild Bildschirmfarben

Grafner, GettyImages

Wer sich noch an einen CRT-Fernseher erinnert, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht in diesem Jahrtausend geboren – oder kennt ihn aus dem Wohnzimmer der Großeltern. CRT steht für „Cathode Ray Tube“, also Kathodenstrahlröhre, und wird heutzutage außerhalb mancher medizinischer Geräte kaum mehr verwendet.

Ein Röhrenfernseher erzeugt sein Bild mithilfe eines Elektronenstrahls, der durch die namensgebende Braun'sche Röhre beschleunigt wird und auf der vorne befindlichen Leuchtschicht einzelne Punkte anregt. Diese setzen sich dann zu einem Bild zusammen. Da diese Technik aber recht langsam, ineffizient und sperrig ist, wurde sie mittlerweile abgelöst.

Flüssigkristalle soweit das Auge reicht

Die meisten Displays und Bildschirme benutzen derzeit Flüssigkristalle als Grundlage. Die LCDs („liquid crystal displays“) funktionieren dabei grundsätzlich nach einem zweiteiligen Prinzip: Erst sorgt ein Leuchtmittel für eine Hintergrundbeleuchtung. Dieses Licht wird dann von einer Schicht von Flüssigkristallen polarisiert und gedimmt. Pro Pixel erzeugen die Flüssigkristalle jeweils die Farben Blau, Rot und Grün, die sich je nach Helligkeit zu der gewünschten Farbe zusammenmischen.

Als Hintergrundbeleuchtung werden klassischerweise Leuchtstoffröhren eingesetzt, die ein simples weißes Licht erzeugen. Seit einigen Jahren werden sie jedoch zunehmend durch Leuchtdioden, also LEDs, ersetzt, die deutlich günstiger, kleiner und energiesparender sind. Ein LED-Monitor ist demnach also auch nur ein LCD, der LEDs als Hintergrundbeleuchtung verwendet.

Pro Pixel erzeugen die Flüssigkristalle jeweils die Farben Blau, Rot und Grün, die sich je nach Helligkeit zu der gewünschten Farbe zusammenmischen.

brunorbs, GettyImages

Quantenpunkte für noch bessere Farben

LED-Bildschirme können grob in zwei Bauarten unterteilt werden. Bei der Edge-LED-Technik sind die Dioden am Rand des Displays angebracht und das Licht wird über viele Spiegel gleichmäßig verteilt. Monitore, die Direct LED verwenden, besitzen dahingegen auf der Platte hinter den Flüssigkristallen ein Raster aus Leuchtdioden, die direkt nach vorne strahlen. Dies hat den Vorteil, dass bestimmte Bereiche gezielt gedimmt werden können, was den Kontrast erhöht. Besonders durch immer kleiner werdende „Mini-LEDs“ sind moderne Fernseher so in der Lage, ein besonders farbintensives und klares Bild zu erzeugen.

Noch einen Schritt weiter geht die Quantum-Dot-Technologie, auch als QLED bekannt. Hier werden die weißen Hintergrund-Dioden durch blaue ersetzt. In einer Röhre oder Folie zwischen den LEDs und den Flüssigkristallen befinden sich dann Quantenpunkte, die durch das blaue Licht angeregt werden und grünes beziehungsweise rotes Licht emittieren. Dadurch setzt sich ein theoretisch optimales weißes Licht zusammen, mit dem dann noch leuchtstärkere und farbintensivere Pixel dargestellt werden können.

Sechs Millionen TFTs

Während die QLED-Technik vorerst noch der obersten Preisklasse an Fernsehern vorbehalten bleibt, sind TFT-Bildschirme mittlerweile Standard. Hinter dem Begriff versteckt sich zwar erneut eine LCD-Variante, aber bei der TFT-Technik geht es nicht um die Hintergrundbeleuchtung, sondern darum, wie die einzelnen Flüssigkristall-Elemente angesteuert werden.

Die Abkürzung steht für „thin-film transistor“ – zu Deutsch: Dünnschichttransistor. Dieses spezielle Bauteil nutzt das Halbleitermaterial Silizium, um die Ausrichtung der Flüssigkristalle zu steuern. Das Besondere hierbei: Pro Pixel werden drei Transistoren verbaut – bei einem Bildschirm mit der Auflösung 1920 mal 1080 kommen also über sechs Millionen davon zum Einsatz. Dies bietet den Vorteil, dass unter anderem höhere Auflösungen möglich sind und die Monitore zusätzlich kompakter, also dünner, gebaut werden können. Durch die enorm hohe Anzahl an Einzelkomponenten kommt es aber auch häufiger zu Ausfällen und damit zu Pixelfehlern.

Ausgangstoff für die OLED-Produktion sind pulverförmige, organische Materalien, die in aufwendigen Verfahren auf Glas, Metall oder Folie aufgedampft werden.

Anatoly Morozov, GettyImages

Organische Dioden als Kontrastprogramm

Sogenannte OLED-Fernseher beruhen dagegen auf einer komplett anderen Darstellungstechnik. Sie nutzen organische Leuchtdioden, die Licht- und Farbgeber zugleich sind. Ein Pixel wird also von einer OLED („organic light emitting diode“) dargestellt, die eigenständig in den Farben Rot, Grün und Blau leuchten kann. Das erlaubt einen besonders hohen Kontrast, eine gute Farbschärfe und ein „echtes“ Schwarz.

OLED-Geräte besitzen außerdem den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu LCDs eine hohe sogenannte Blickwinkelstabilität besitzen. Das bedeutet, dass das TV-Programm auch noch aus einem sehr seitlichen Winkel gut erkennbar ist. Auch wenn OLED-Bildschirme viele Vorteile besitzen, so sind sie aber nicht perfekt: Einerseits ist die Technik aktuell noch recht kostenintensiv, andererseits besitzen die Geräte eine recht kurze Lebensdauer, da sich die organischen Leuchtdioden schnell abnutzen.

Abhilfe könnte hier die noch neuere Mikro-LED-Technologie schaffen. Sie funktioniert im Grunde genommen wie die der OLED-Monitore, allerdings kommen hier anorganische Halbleiter zum Einsatz. Da diese aber deutlich aufwendiger zu produzieren sind, ist die Technik noch nicht marktreif. Aktuell gibt es lediglich ein Modell von einem Hersteller: Ein 110-Zoll-TV für 150.000 Dollar.

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