Erläuterung der Digitalanzeigen

Hersteller - ob sie Telefone, Tablets, Fernseher oder Computermonitore herstellen - versuchen immer, Sie davon zu überzeugen, dass ihr Gadget eine bessere Anzeige als alle anderen Gadgets hat. Dabei werfen sie einen Haufen klingender Akronyme und Technologiebegriffe auf dich: Super AMOLED. Pentil. LED. IPS. Super-IPS. Einige der gehypten Artikel sind legitime Beschreibungen neuer Technologien, und einige von ihnen sind nur Marketing-Schlagworte für kleinere Optimierungen. Dieser Leitfaden wird Ihnen helfen, besser zu verstehen, wie digitale Anzeigetechnologien funktionieren und was einige der wichtigsten Begriffe bedeuten.

An seiner Basis ist die Situation tatsächlich einfacher als Sie vielleicht denken. Sie werden wahrscheinlich nur auf drei Haupttypen von digitalen Displays stoßen: LCD, OLED und Plasma. Wir werden sie von den am wenigsten verbreiteten bis zu den gebräuchlichsten angehen.

Bedenken Sie, dass dieser Artikel ein einfacher Grund ist. So kompliziert dieses Zeug auch sein mag, diese Diskussion kratzt nur an der Oberfläche. Sie werden genug lernen, um fundierte Entscheidungen über die Produkte zu treffen, die Sie kaufen, aber digitale Displays beinhalten viel mehr als nur die hier behandelten Grundlagen.

Plasma

Heutzutage finden Sie Plasma-Displays nur auf sehr großen HDTVs und digital Zeichen und LCD beginnt, Plasma sogar in diesen Situationen zu ersetzen. Plasma-Displays haben einen großen Kontrast, mit hellen Weißen und dunklen Schwarzen. Die Farbwiedergabe ist sehr gut und die Blickwinkel sind fantastisch - Plasma-Displays verändern die Farbe oder Helligkeit nicht sehr, wenn Sie sie von der Seite betrachten - daher sind sie ideal für öffentliche Orte wie Sportbars. Sie sind auch relativ preiswert in sehr großen Größen zu machen. Der Markt sah einen großen Preisunterschied zwischen einem 50-Zoll-Plasma-HDTV und einem LCD derselben Größe, obwohl diese Preislücke heute weitgehend verschwunden ist. Darüber hinaus haben Plasmadisplays eine schnelle Reaktionszeit (das heißt, sie können die Farbe eines Pixels schnell ändern), was weniger Bewegungsunschärfe bedeutet.

Leider hat Plasma einige Nachteile, die es aus kleineren Geräten heraushalten. Plasma-Bildschirme sind zu dick, schwer und leistungshungrig, um gut in Smartphones oder Tablets zu funktionieren. Es ist auch schwierig, viele Pixel in einen kleinen Plasmabildschirm zu packen, so dass kleine Geräte unter niedrigen Auflösungen leiden. Darüber hinaus erzeugt die Technologie eine merkliche Lücke zwischen Pixeln, die zu dem gefürchteten "Bildschirm-Türeffekt" führen kann. Sie können es nicht sehen, wie es 10 Fuß von einem großen Fernseher entfernt ist, aber es würde auf einem Laptop oder PC auffallen Monitor.

Wie es funktioniert: Ein Plasma-Display besteht aus Millionen von winzigen Zellen, die mit Xenon- und Neongas gefüllt sind und zwischen zwei Glasplatten gehalten werden. Unter allen Zellen verlaufen Elektrodenreihen, über denen senkrechte Linien von Elektroden verlaufen, die ein Grundraster bilden. Der Plasma-Display-Controller lädt die Elektroden unter und über der Zelle, die er aufleuchten muss, und der Strom, der durch das Gas in der Zelle fließt, lässt es leuchten. In vielerlei Hinsicht funktioniert es wie ein winziges fluoreszierendes Licht. Der Kontroller beleuchtet die einzelnen Zellen nacheinander in Sekundenbruchteilen, zu schnell, als dass das Auge sie sehen könnte.

Das Licht, das das Gas aussendet, befindet sich tatsächlich im ultravioletten Spektrum und kann vom menschlichen Auge nicht gesehen werden , aber jede Zelle ist mit einem farbigen Leuchtstoff beschichtet - entweder rot, grün oder blau. Durch das ultraviolette Licht angeregt, emittieren die Leuchtstoffe sichtbares Licht.

Kurz gesagt, ein Plasmadisplay besteht aus Pixeln mit kleineren roten, grünen und blauen Subpixeln, die wie kleine fluoreszierende Lichter funktionieren, wobei eine elektrische Ladung ein Gas anregt und verursacht ein Leuchtstoff zum Leuchten. Und das alles passiert millionenmal in der Sekunde.

OLED

Organische Leuchtdioden-Produkte sind die neueste digitale Display-Technologie (zumindest bei Consumer-Geräten). Häufig werden OLED-Displays als AMOLED vermarktet. das "AM" steht für "aktive Matrix". Dieser Begriff beschreibt, wie die Pixel adressiert werden: Wie der Display-Controller jedes Subpixel zum Ein- oder Ausschalten oder zum Aufhellen oder Dimmen anweist. Das Etikett ist ziemlich sinnlos, da heutzutage fast alle OLED- und LCD-Bildschirme auf Consumer-Geräten Active-Matrix-Adressierung verwenden - daran ist nichts Besonderes. Ein OLED-Display funktioniert ähnlich wie ein Plasmadisplay, nur statt ein Gas zur Erzeugung von Licht anzuregen, regen die Elektroden ein organisches Polymer an, das Licht emittiert. (Ein Polymer ist wie ein großes Supermolekül, das aus verbundenen kleineren Molekülen besteht, die sich immer wieder wiederholen.)

Die OLED-Technologie bietet viele Vorteile. Es ist ziemlich energieeffizient und verbraucht so wenig Strom wie die effizientesten LCDs. Da OLEDs direkt Licht emittieren und nicht auf eine Hintergrundbeleuchtung angewiesen sind, können die Displays unglaublich dünn sein und eignen sich daher für Tablets und Smartphones, bei denen jeder Millimeter zählt. Sie haben auch eine unglaublich schnelle Reaktionszeit - mit jedem Pixel, dessen Farbe sich um ein Vielfaches schneller ändert als das schnellste LCD - und somit weniger Verschmieren oder Bewegungsunschärfe erzeugen, wenn Objekte auf dem Bildschirm sich schnell bewegen. Die Blickwinkel sind grandios, mit kaum oder gar keiner Verschiebung in Farbe oder Helligkeit. Auch der Kontrast ist so gut wie möglich, denn wie im Plasma leuchten die Zellen, die eigentlich schwarz sein sollen, einfach nicht auf. Im Wesentlichen bietet OLED alle wesentlichen Vorteile von Plasma in einem dünneren Display, das viel kleiner und hochauflösender sein kann und wesentlich energieeffizienter ist.

Der Hauptnachteil von OLED-Displays sind die Kosten. Sie sind wesentlich teurer in der Herstellung als LCDs oder Plasmen, besonders bei sehr großen Größen. Einige vielversprechende Fortschritte in der OLED-Herstellung könnten sie zur billigsten Display-Technologie machen, aber dieser Tag ist noch nicht gekommen. OLED-Displays haben auch Probleme mit Blau - die roten und grünen Dioden halten gut und sind ziemlich effizient beim Umwandeln von Elektrizität in Licht, aber die blauen Dioden sind weniger effizient und verschlechtern sich mit der Zeit schneller. Die neueste Generation von OLED-Displays hat die Situation stark verbessert, aber die langfristige Farbbalance ist immer noch eine Herausforderung. Oh, und die erstaunliche Energieeffizienz von OLEDs hat ein kleines Problem: Obwohl OLEDs sehr effizient sind, wenn die Pixel schwarz oder dunkel sind, können sie erheblich mehr Energie verbrauchen als LCDs, wenn sie volles Weiß anzeigen (und die typische Webseite oder Office-Anwendung) viele weiße Pixel).

Super AMOLED und Super AMOLED Plus sind Marketingbegriffe für Varianten der Standard-OLED-Technologie. Diese Displays können kleine Abweichungen aufweisen, wie z. B. ein unterschiedliches Muster von roten, grünen und blauen Subpixeln oder eine integrierte berührungsempfindliche Ebene. Grundsätzlich funktionieren sie jedoch genauso wie andere AMOLED-Displays.

So funktioniert es: OLEDs erzeugen Licht durch Elektrolumineszenz, unter Verwendung eines Materials, das Licht emittiert, wenn es mit Elektrizität stimuliert wird. Die Struktur eines OLED-Displays ähnelt sehr der eines Plasmas, nur mit dünnen Schichten organischer Polymere anstelle von mit Gas gefüllten Zellen. Wenn Strom durch die Polymere fließt, geben Elektronen Energie als Photonen (Licht) auf. Verschiedene Polymere werden für rote, grüne und blaue Subpixel verwendet. Wenn mehr Spannung an jedes Subpixel angelegt wird, wird es heller; Durch Variieren der Spannung an den roten, grünen und blauen Subpixeln können Sie also eine Pixelanzeige fast jeder Farbe darstellen.

LCD

Dies ist der große Wert. Flüssigkristallanzeigen bilden die große Mehrheit von HDTVs, Desktop- und Laptopmonitoren und Tablet- oder Mobiltelefonanzeigen. Diese Basistechnologie gibt es schon lange und hat sich im Laufe der Jahre stark verbessert. Viele verschiedene Arten von LCDs werden heute verwendet, aber nur drei Hauptklassen von LCDs - Twisted Nematic, In-Plane-Switching und gemusterte vertikale Ausrichtung - sind wissenswert.

Wir beginnen mit der einfachsten und gebräuchlichsten Form des LCD-Panels, twisted nematic.

LCD: Twisted Nematic (TN oder TN-Film)

TN-Anzeigetafeln sind kostengünstig und einfach zu massenproduzieren. Sie sind auch ziemlich schnell, mit Antwortzeiten so niedrig wie 2 Millisekunden. Das ist bei weitem nicht so schnell wie bei OLED- oder Plasma-Displays, aber es ist bei weitem die schnellste der LCD-Typen. Eine schnelle Reaktionszeit reduziert Unschärfen bei sich schnell bewegenden Objekten und ermöglicht hohe Bildwiederholraten, die oft für 3D-Darstellungen notwendig sind.

TN-Panels erzielen leider auch die niedrigste Gesamtbildqualität. Sie haben einen engen Farbraum (das heißt, sie zeigen nicht so viel vom gesamten Farbspektrum wie andere Technologien). Typischerweise kann jedes Subpixelelement 6 Helligkeitsbits anzeigen, was bedeutet, dass Sie nur 64 Farben von Rot, Grün und Blau kombinieren können, um Farben zu erzeugen. Die meisten TN-Panels umgehen diese Einschränkung durch einen Prozess, der als "Dithering" bekannt ist, bei dem benachbarte Pixel geringfügig unterschiedliche Farben anzeigen. Wenn das Display beispielsweise einen bestimmten Blauton nicht reproduzieren kann, zeigt ein Pixel einen etwas dunkleren Blauton, während ein benachbarter Pixel einen etwas helleren Farbton aufweist. Die Idee ist, dass Ihr Auge dann die beiden Mittelwerte misst und den Blau-Farbton "sieht", den das Display nicht neu erzeugen kann. Einige Displays schalten ein einzelnes Subpixel sehr schnell zwischen zwei verschiedenen Spannungen um und wechseln schnell zwischen einem helleren und einem dunkleren Farbton hin und her, um eine Zwischenfarbe zu simulieren.

TN-Panels haben schlechte Blickwinkel. Von den Seiten können Farben sich verschieben. Wenn Sie das Display von unten betrachten, verdunkelt sich das Panel normalerweise, und wenn Sie von oben schauen, wäscht es sich aus. Sie können diesen Effekt auf fast jedem Laptop sehen, da die meisten Notebooks TN-Panels verwenden: Klappen Sie den Deckel hin und her und beobachten Sie, wie sich Helligkeit und Kontrast verändern.

So geht's: Beginnen wir mit der Lichtquelle. Dies kann ein Spiegel bei reflektierenden LCDs oder ein Licht wie eine CCFL (Kaltkathodenfluoreszenzlampe) oder LED (Leuchtdiode) sein. Das Licht durchläuft zunächst einen Polarisationsfilter, der die Lichtwellen in einer Richtung ausrichtet. Dann passiert es den TN-Flüssigkristall. Die Moleküle dieses Kristalls sind insofern besonders, als sie das Licht um 90 Grad "verdrehen", wenn es hindurchgeht. Als nächstes passiert das Licht einen Farbfilter, der das Licht rot, grün oder blau tönt. Schließlich erreicht das Licht einen zweiten Polarisationsfilter, der um 90 Grad zur ersten ausgerichtet ist. Wenn es nicht für den TN-Kristall wäre, würde dieser zweite Filter alles Licht blockieren; aber da der TN-Kristall das Licht so verdreht, dass es auf den Polarisator ausgerichtet ist, passiert es alles.

Wenn ein Strom an den Flüssigkristall angelegt wird, "entdrillt" er die Ausrichtung des Lichts und verursacht mehr davon durch den zweiten Polarisationsfilter blockiert werden. Je mehr Strom angewendet wird, desto mehr wird der Flüssigkristall aufgedreht und desto mehr Licht wird blockiert.

Jedes Pixel eines TN-Panels besteht aus drei rechteckigen Subpixeln: einem roten, einem grünen und einem blauen. Durch Variieren des Stroms zu jedem der Kristalle in diesen Subpixeln können Sie die drei Farben mischen, um viele verschiedene Farbtöne zu erzeugen.

LCD: In-Plane-Switching (IPS)

Hitachi entwickelte die IPS-Technologie 1996 zur Bekämpfung der Wäsche Liste der Probleme, unter denen die TN-Panels des Tages leiden, insbesondere schlechte Farbwiedergabe und eingeschränkte Blickwinkel. Seitdem wurde die Technologie mit Varianten wie Super IPS (S-IPS), Advanced Super IPS (AS-IPS) und IPS Pro optimiert und optimiert. Heutzutage verwenden die meisten IPS-Panels eine Art verbesserte Variante, werden aber immer noch allgemein als "IPS" bezeichnet. Heutzutage produziert LG Display die meisten IPS-Panels.

IPS-Displays haben mehrere wesentliche Vorteile gegenüber den üblicheren und weniger teuren TN-Technologie. Jedes rote, grüne oder blaue Subpixel kann 8 Bit (256 Stufen) Helligkeit oder mehr anzeigen, was der Anzeige eine präzisere Farbe verleiht, ohne auf Tricks wie Dithering zurückgreifen zu müssen. IPS-Displays sind ebenfalls in der Lage, einen breiteren Gesamtfarbumfang zu erzielen. Aus diesem Grund bevorzugen Fotografen und Künstler sie; Die meisten "professionellen" Desktop-PC-Monitore für Fotografie, Design, Drucklayout und andere farbsensitive Aufgaben verwenden IPS-Panels.

Es ist jedoch nicht alles auf der IPS-Technologie. Generell sind IPS-Displays nicht so hell wie vergleichbare TN-Panels und ändern ihren Zustand nicht ganz so schnell. Daher ist es noch nicht möglich, die für die meisten 3D-Displays erforderlichen 120-Hz-Bildwiederholraten zu erzielen, und schnelle Grafik-Grafiken können manchmal ein bisschen "Spur" oder "Geister" zurücklassen; Moderne IPS-Panels haben dieses Problem minimiert, sind aber immer noch nicht annähernd so schnell wie TN-Panels. Sie sind im Allgemeinen auch teurer.

Wie es funktioniert: Die Struktur eines IPS-Panels ist sehr ähnlich der des zuvor erläuterten TN-Panels. Die Kristallstruktur ist unterschiedlich, wobei alle Kristalle horizontal ausgerichtet sind (daher "in der Ebene" mit der Anzeige). Im Gegensatz zu TN-Panels, bei denen sich eine Elektrode unterhalb des Kristalls und eine darüber befindet, erfordern IPS-Displays, dass sich beide Elektroden unterhalb des Displays befinden und mehr Platz benötigen. Dieses Design lässt etwas weniger Licht durch, wodurch das Display selbst bei hell leuchtender Hintergrundbeleuchtung etwas dunkler wird.

Wenn in einem IPS-Display Strom durch den Kristall fließt, dreht sich die Kristallstruktur parallel um 90 Grad die flache Ebene des Displays, anstatt vertikal von parallel zu senkrecht zu drehen. Der Kristall dreht weiter, je mehr Spannung anliegt und mehr Hintergrundbeleuchtung durchscheinen lässt.

LCD: Vertikal ausgerichtet (VA)

Irgendwo zwischen IPS (langsamer und dunkler, aber sehr hoher Qualität) und TN (heller mit höhere Geschwindigkeit, aber niedrigere Qualität) finden Sie vertikal ausgerichtete Anzeigen. Im Allgemeinen haben sie eine bessere Farbreproduktion als TN-Panels, und sie können 8 Bit Helligkeit pro Subpixel anzeigen, aber sie erzeugen nicht ganz so viel Farbraum wie IPS. Blickwinkel sind im Allgemeinen viel breiter als die von TN, aber nicht so breit wie das, was Sie auf IPS sehen. Die Antwortzeiten liegen wiederum zwischen denen der beiden anderen Technologien.

Sie werden einige verschiedene Begriffe für VA-Panels hören, wie MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) und PVA (Patterned Vertical Alignment) beziehen sich auf geringfügige Variationen der Technologie. Moderne VA-Panels produzieren alle hervorragende, dunkle Schwarztöne und liefern damit sehr gute Kontrastverhältnisse. Das Toshiba Thrive hat ein "IPS-ähnliches" Display (laut Toshiba Marketing), aber es scheint ein VA-Panel zu haben.

Wie es funktioniert: Die allgemeine Struktur eines VA-Panels ist sehr ähnlich wie die eines TN-Panels ; nur die Kristallstruktur unterscheidet sich. Wenn keine Spannung angelegt wird, sind die Kristalle senkrecht zur Anzeige ausgerichtet (daher "vertikal ausgerichtet") und blockieren das gesamte Licht von der Hintergrundbeleuchtung. Wenn eine Ladung angelegt wird, schalten die Kristalle horizontal aus und lassen Licht durch.

MVA- und PVA-Platten haben verschiedene Kristalle im Gitter, die zu verschiedenen Winkeln geneigt sind, so dass Sie dieselben Ergebnisse erhalten, wenn Sie auf das Display schauen ein Winkel.

Was ist mit diesen anderen Begriffen?

Beim Lesen digitaler Anzeigen werden Sie viele andere verwirrende Akronyme, Initialisierungen und Begriffe finden. Es gibt zu viele technische Begriffe und Marketingbegriffe, um sie alle aufzulisten, aber hier ist eine kurze Beschreibung einiger der üblicheren.

LED: Das Licht hinter einem LCD-Panel ist eine von zwei Hauptvarianten. Die erste Art ist CCFL (Kaltkathoden-Leuchtstofflampe), eine Technologie, die wie die Leuchtstofflampen in Ihrem Haus ist, nur dünn und flach. Der andere Typ ist LED (Leuchtdiode). Die Verwendung von LEDs verleiht dem Fernsehgerät in der Regel einen größeren Farbbereich, eine längere Lebensdauer und einen geringeren Stromverbrauch. Einige Fernsehgeräte haben LEDs nur entlang der Kante (als "kantenbeleuchtete LED" bezeichnet), was weniger wünschenswert ist, da es das Erreichen einer hohen Helligkeit und gleichmßigen Beleuchtung schwierig macht.

TFT: Ein Dünnfilmtransistor ist ein dünnes Substrat, wie Glas, beschichtet mit verschiedenen dünnen Filmen aus Metall, Silizium oder Kunststoff. Die Idee ist, eine große Schicht sehr kleiner Schalttransistoren und Kondensatoren zu bilden. Es ist einfach ein Mittel, um den Strom zu ändern, der auf einzelne Pixel auf einem Display angewendet wird - praktisch alle Aktivmatrix-Displays, von AMOLED-Displays bis zu fast allen LCDs, verwenden TFTs.

Aktive Matrix: Dies ist ein System zur individuellen Steuerung jedes Subpixels mit einer Reihe von Transistoren und Kondensatoren (siehe: TFT). Es ermöglicht eine präzisere Spannungssteuerung und schnellere Umschaltung als die Passivmatrix-Technologie. Fast alle digitalen Anzeigen sind heute aktive Matrix.

Passive Matrix: Diese Technologie steuert die Spannung einzelner Subpixel mit einem einfachen Gitter aus leitfähigen Materialien. Fast kein LCD verwendet diese Form der Adressierung von Subpixeln mehr, da der Preis von TFTs gefallen ist und die Qualität verbessert wurde. Die Passivmatrix-Technologie erzeugt im Allgemeinen weniger präzise Kontrolle über Farbe und Pixel-Antwort als die Aktivmatrix-Technologie.

Subpixel: Auf allen digitalen Displays wird tatsächlich ein einzelnes Pixel (ein Bildelement, das irgendeine Farbe darstellen kann) gebildet von mehreren kleineren Subpixeln. Typischerweise besteht jedes Pixel aus roten, grünen und blauen Subpixeln; Die Anzeige ändert die Helligkeit dieser drei farbigen Subpixel, um eine beliebige Farbe oder Schattierung zu erzeugen. Da die Subpixel zu klein sind, um einzeln betrachtet zu werden, sehen unsere Augen die Kombination der drei Subpixel als eine gemischte Farbe. Einige Displays haben eine vierte Subpixelfarbe (normalerweise weiß oder gelb), aber das ist nicht sehr häufig.

PenTile: Die roten, grünen und blauen Subpixel, die ein einzelnes Pixel auf einem digitalen Display bilden, sind normalerweise lang und gleichmäßig groß rechteckige Streifen. In PenTile-Anzeigen sind die Subpixel nicht identisch, sondern haben unterschiedliche Größen und Formen. Die PenTile-Anordnung arbeitet in Verbindung mit einem speziell entwickelten Display-Controller, der die unregelmäßige Anzahl und Größe dieser Subpixel berücksichtigt. Das Ziel ist es, eine größere Anzahl von effektiven Pixeln mit weniger Subpixeln zu erzeugen.

Die Definition der Auflösung einer PenTile-Anzeige war Gegenstand einiger Kontroversen, da die Technologie darauf beruht, einige Subpixel in zwei benachbarten Pixeln zu verwenden. Das Google Nexus One-Smartphone zeigte auffällig ein AMOLED-Display mit einer PenTile-Subpixel-Anordnung. PenTile ist eine Marke von Samsung.