Mini und Micro LED

Schon seit Jahren bilden LCDs den Standard unter den Bildschirmtechnologien und auch OLED-Displays wurden in letzter Zeit immer leistbarer und ausgereifter. Nichtsdestotrotz besitzen beide Technologien ihre Nachteile, welche auch in der nahen Zukunft noch nicht vollständig behoben werden können. Aus diesem Grund muss eine neue Art von Display her, die keine dieser Schwächen besitzen soll. Die aktuelle Lösung für dieses Problem heißt Mikro LED, doch die Displays, die davon Gebrauch machen sollen, gehen voraussichtlich erst 2021 in die Massenproduktion. Als Übergangslösung investieren viele Hersteller jetzt in Mini LED, eine Technologie, die sogar noch 2019 ihre Anwendung in einigen Produkten finden wird. Bevor es darum geht, was die neuen Displaytechnologien ausmacht und wie sie funktionieren, möchte ich zuerst den aktuellen Stand der Technik von LCD und OLED klären.

LCD: Das Problem mit der Hintergrundbeleuchtung

LCD ist die günstigste Displaytechnologie, die man momentan in Fernsehern, Monitoren und Mobilgeräten findet, und daher auch die am weitesten verbreitetste. Grund dafür ist die vergleichsweise einfache Herstellung dieser Bildschirme, was nicht zuletzt ihrem Aufbau zu verdanken ist: Eine LC-Zelle beinhaltet nämlich keine rote, grüne und blaue LED, um dadurch eine Farbe zu erzeugen, sondern einen RGB-Farbfilter. Das Licht muss daher durch eine Hintergrundbeleuchtung erzeugt werden. Wie viel von diesem Licht eine Zelle durch lässt, wird durch die angelegte Spannung reguliert. Da das LCD aber nie komplett intransparent werden kann, scheint die Hintergrundbeleuchtung auch bei schwarzen Pixeln immer leicht durch. Es kann also kein „richtiges“ Schwarz dargestellt werden. Vereinfachter Aufbau einer LC-Zelle

Um dieses Problem teilweise zu umgehen, führte man die „Full Array Local Dimming“ Hintergrundbeleuchtung ein. Anstatt die LEDs also auf die herkömmliche Art an den Rändern des Displays zu befestigen, werden sie in einer Rasterform auf der gesamten Fläche verteilt. Somit kann man einzelne Bereiche am Bildschirm abdunkeln, um einen besseren Kontrast zu erreichen. Aufgrund der Größe der LEDs war es bisher jedoch nur möglich einige hundert solcher Dimming Zones zu erreichen, also nur einen Bruchteil der 8 Millionen Pixel eines 4K Bildschirms. Aufgrund der Größe war die Technologie bisher außerdem nicht für Mobilgeräte, sondern nur für Monitore und Fernseher geeignet, da sie zu viel Platz beanspruchen würde.

OLED: Besser, aber kurzlebiger

Bei OLED Bildschirmen sieht die Situation ein bisschen anders aus. Jedes Pixel setzt sich bei diesen Displays aus entweder einer weißen organischen Leuchtdiode mit einem RGB-Farbfilter oder aus einer roten, einer grünen und einer blauen OLED zusammen. Egal für welche Zusammensetzung man sich entscheidet, die Merkmale sind sehr ähnlich: Da jedes Pixel individuell ein- und ausgeschaltet werden kann, bieten OLED Displays in der Regel viel bessere Kontraste. Durch das Fehlen der Hintergrundbeleuchtung sind sie außerdem viel dünner, was sie vor allem für Smartphones attraktiv macht. Organische LEDs besitzen jedoch auch Nachteile. Im Vergleich zu anorganischen LEDs sind ist ihre Lebensdauer im Durchschnitt viel kürzer, zudem besteht die Gefahr, dass sich Bilder, die für lange Zeit an der gleichen stelle angezeigt werden, mit der Zeit in den Bildschirm einbrennen. Auch die Helligkeitswerte sind bei gleicher Leistungszufuhr niedriger als bei herkömmlichen LEDs. Im Laufe der letzten Jahre konnte man diesen Problemen zwar immer stärker entgegenwirken, eine ideale Lösung gibt es jedoch noch nicht. Vereinfachter Aufbau einer OLED Zelle

Eine Alternative muss her

Die Lösung scheint einfach: Kann man die OLEDs nicht einfach durch herkömmliche anorganische Leuchtdioden ersetzen? Vereinfacht dargestellt ist das genau der Punkt, bei dem Mikro LED ansetzt, in der Praxis entstehen dabei aber einige Probleme. Im Gegensatz zu organischen LEDs lassen sich anorganische Versionen nicht so leicht in einem so kleinen Maßstab herstellen. Wenn man für jedes Pixel drei LEDs in jeder Grundfarbe benötigt, kommt man bei einem 4K Fernseher schnell in den Sub-100-Mikrometer-Bereich. Dazu kommt, dass man die LEDs mit einer extrem hohen Genauigkeit platzieren muss, sodass nicht nur die Kosten eine große Rolle spielen, sondern auch eine geeignete Fertigungsmethode für die Massenproduktion gefunden werden muss.

Wenn diese Hürde erstmal überwunden ist, was bis 2021 der Fall sein sollte, rechnet man mit drei Mal so hohen Kosten als bei LCD Bildschirmen. Es wird also wie bei OLED Bildschirmen einige Jahre dauern, bis die Technologie von der breiten Masse adaptiert wird. Vereinfachter Aufbau einer Micro LED Zelle

Mini LED: Die günstigere Zwischenlösung

Wenn mikroskopisch kleine LEDs noch nicht effizient produziert werden können, dann muss man vorübergehend zu etwas größeren Leuchtdioden greifen. Auch wenn es keine offizielle Größendefinition von Micro und Mini LEDs gibt, kann man die beiden folgendermaßen unterscheiden: Micro LEDs sind in der Regel klein genug, um sie als Subpixel für Displays nutzen zu können. Mini LEDs sind für diese Anwendung zwar normalerweise zu groß, sie spielen dafür eine umso wichtigere Rolle bei der Hintergrundbeleuchtung für LCDs. Dank ihrer Größe besitzen sie nämlich nicht die Nachteile von Full Array Local Dimming und können somit auch in Mobilgeräten verbaut werden. Außerdem können mithilfe von Mini LED tausende anstatt hunderte Dimming Zones erzeugt werden, man erhält also noch bessere Kontraste als zuvor.

Der Preis solcher Bildschirme liegt ungefähr in der Mitte zwischen herkömmlichen LCDs und OLED Displays. Einige Monitore mit der fortgeschrittenen Hintergrundbeleuchtung wurden bereits von Acer angekündigt und auch Apple soll laut Gerüchten Mini LED Displays in den nächsten iPads, MacBooks und Monitoren verbauen.