Die QLED Evolution

Der Begriff QLED wurde bekannt, als Samsung im Jahr 2016 die ersten TV Modelle unter diesem Namen auf dem Markt brachte. Das Q im Namen deutet dabei auf die Verwendung von Quantum Dots im Display hin, es handelt sich dabei aber nicht um eine grundlegend neue Displaytechnologie, sondern lediglich um eine verbesserte Version eines LCD Displays. Quantum Dots haben jedoch ein viel größeres Potential, da sie auf unterschiedliche Arten in Displays eingesetzt werden könnten und in Zukunft sogar zu einer besseren Technologie als OLED beitragen könnten. Wie die Entwicklung bis dahin aussehen wird behandelt dieser Artikel.

Was sind Quantum Dots?

Quantum Dots (QDs) sind winzige Kristalle mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern. Sie besitzen die besondere Eigenschaft, je nach ihrer Größe eine bestimmte Farbe zu emittieren, wenn sie mit UV-Licht betrahlt werden. Dieses Merkmal ist besonders interessant für die Herstellung von Displays, da ihre Größe einfach und genau kontrolliert werden kann, wodurch genau die gewünschte Farbe erzeugt werden kann. Im Fall von Bildschirmen sind vor allem QDs, welche blaues, grünes und rotes Licht erzeugen, von Bedeutung, da mit ihnen jede beliebige Farbe gemischt werden kann. Problematisch ist momentan aber noch die Handhabung von blauen QDs, da sie den geringsten Durchmesser von zirka 2nm besitzen, was sie am instabilsten macht. Für aktuelle Displays kommen daher nur die größeren grünen und roten QDs zum Einsatz. Durchmesser verschiedener Quantum Dots

Stufe 1: Das QDEF-Display

Wie vorhin schon erwähnt setzt Samsung bereits seit 2016 in vielen Fernsehern auf Quantum Dots, aber auch in vereinzelten Laptops und Monitoren wird die Technologie bereits verwendet. Auch wenn QLED TVs bei Samsung alle OLED Geräte verdrängt haben, bieten sie nicht unbedingt eine bessere Bildqualität. Im Grunde handelt es sich dabei nämlich immer noch um LCD Displays, es wird also eine Hintergrundbeleuchtung benötigt und die Helligkeit wird mithilfe von Flüssigkristallen geregelt, an denen eine Spannung angelegt wird. Anschließend fällt das Licht in jedem Pixel durch einen RGB-Farbfilter, wodurch die gewünschte Farbe erzeugt wird. Der einzige Unterschied bei Samsung‘s QLED Displays ist die Art, wie die weiße Hintergrundbeleuchtung erzeugt wird. Diese besteht nämlich aus blauen LEDs und einem sogenannten Quantum Dot Enhancement Film (QDEF) aus roten und grünen QDs. Fällt das blaue Licht durch den rot-grünen Film entsteht somit weißes Licht. Vereinfachte QDEF-Display Zelle

Der größte Vorteil, der bei solchen Displays entsteht, sind eine höhere Effizienz und Spitzenhelligkeit. Auf diese Art kann eine größere Differenz zwischen dunklen und hellen Teilen eines Bilds geschaffen werden, was die Unterstützung von HDR (high dynamic range) erleichtert. In diesem Punkt schlagen die sogenannten QDEF-Displays die OLED Konkurrenten, manche Samsung TVs erreichen nämlich bereits Spitzenhelligkeiten von 4000nits, während OLED Fernseher noch oft bei unter 1000nits liegen. OLED Displays erreichen ihren hohen Dynamikumfang hingegen durch viel bessere Schwarzwerte, da sie einzelne Pixel ausschalten können, während bei LCD immer die Hintergrundbeleuchtung leicht durchscheint. Ein weiterer Vorteil von QD-Displays ist das größere Farbvolumen, was bedeutet, dass sie auch bei hohen Helligkeitswerten noch besonders viele Farben darstellen können.

Stufe 2: Das QDCC-Display

Die nächste Evolutionsstufe stellt Quantum Dot Color Conversion dar. Hierbei benötigt man keinen Film mehr, um weißes Hintergrundlicht zu erzeugen, stattdessen ersetzen Quantum Dots den Farbfilter im LCD. Da weiterhin blaue LEDs für die Hintergrundbeleuchtung genutzt werden, benötigt man für den blauen Subpixel keine QDs. Der große Vorteil dieser Technologie ist, dass durch das Weglassen des Farbfilters kein Licht mehr geblockt wird und die Effizienz noch einmal deutlich gesteigert werden kann. Ermöglicht werden somit noch hellere oder stromsparendere Displays. Abgesehen davon können ein breiterer Betrachtungswinkel und ein größerer Farbumfang realisiert werden. Momentan werden QDCC Displays noch nicht eingesetzt, könnten aber schon bald in den ersten Fernsehern verbaut werden. Vereinfachte QDCC-Display Zelle

Stufe 3: Das EL-QD-Display

QDCC hört sich zwar bereits sehr vielversprechend an, die Vorteile von OLED besitzt es jedoch trotzdem noch nicht. Dieses Problem beseitigt erst das EL-QD-Display, bei welchem die Quantum Dots nicht mehr durch UV-Licht sondern durch Elektrizität zum Leuchten gebracht werden. Daher auch der Name Electroluminescent Quantum Dot Display. Auf diese Art könnte man, ähnlich wie bei OLED Displays, jeden Pixel separat ein und ausschalten, da jeder aus einer Schicht mit blauen, grünen und roten QDs besteht. Eine große Herausforderung, die zuerst jedoch noch bewältigt werden muss, ist die Implementierung von blauen QDs, welche noch eine sehr kurze Lebensdauer besitzen. Bekommt man das Problem aber in den Griff, könnten mit dieser Displaytechnologie zusätzlich zu den anderen Vorteilen auch noch perfekte Schwarzwerte wie bei OLED erreicht werden. Vereinfachte QD-EL-Display Zelle

Fazit

In den nächsten Jahren werden viele verschiedene neue Technologien kombiniert werden, um auf unterschiedliche Arten bessere und billigere Bildschirme für alle Geräte von Smartphone bis Fernseher produzieren zu können. Neben Quantum Dots kommen auch immer kleinere LEDs zum Einsatz, um local dimming oder Micro LED Displays zu ermöglichen (Mehr dazu in diesem Artikel). Samsung kombiniert beispielsweise in den high-end Fernsehern QDEF und local dimming und forscht währenddessen an Möglichkeiten, OLED mithilfe von Quantum Dots zu verbessern. Auch wenn es dadurch schwer wird, alle Varianten im Blick zu behalten sollte man Quantum Dot Bildschirme nicht aus den Augen verlieren, bis zum ersten EL-QD-Bildschirm könnte es immerhin nicht mehr lange dauern.