Handy Display

Bilder sagen mehr als 1000 Worte, hochauflösende Bilder sind dazu noch ziemlich „cool“. Der heutige Smartphone Trend zeigt viel Farbe, hohe Auflösungen und das für einen bezahlbaren Preis.

Das erste Handy mit einem Farbdisplay

Den Grundstein legte Ericsson vor rund 13 Jahren (2001). Das Ericsson T68 konnte nur 256 Farben darstellen, doch zu der Zeit war es eine Sensation [7]. Die Displays von heute können 16.777.216 Farben darstellen. Doch bis dahin war es ein weiter Weg.

Schon 2 Jahre (2003) nach dem ersten Farbdisplay-Handy von Ericsson kam Sharp mit dem GX10 um die Ecke [6]. Dieses Handy konnte nun schon 65.000 Farben darstellen. Nachdem das Problem der Farbdarstellung vorerst geklärt war, richtete sich das Augenmerk der Handy-Unternehmen zusehends auf höhere Auflösungen. Techniken wie das Internet erforderten hohe Darstellungsqualität (damalige Internetseiten waren für Handys nicht optimiert), Bildschirme, die dieses leisten konnten, waren noch zu teuer für den Massenmarkt. Es mussten neue Verfahren her um die Darstellung auf ein neues Level zu bringen.

Dauerhaft viel Farbe auf dem Display mit den Smartphones

Hier zeigen sich Samsung, LG und Sony von ihrer schönsten Seite. Mit dem Smartphone Trend (ab 2007) konnten viele Handyhersteller mit der neuartigen Bildschirmtechnik nicht mithalten, was Samsung, LG und Sony als Möglichkeit nutzten ihre Marktstellung auszubauen, in dem sie schon früh dieTop-Handyunternehmen mit Bauteilen (darunter auch Touchbildschirme) belieferten. Nicht ohne Grund zählt Samsung gefolgt von LG zu den führenden Display-Herstellern.

Smartphone Touchscreen

Der Berührungssensor für das „Touch“screen

Berührungssensoren machen aus den heutigen Smartphones erst das, was wir kennen. Dank des (von Apple entwickelten) Multitouch-Verfahrens kann man auf dem Gerät Sliden, Heranzoomen und vieles mehr.  Doch dieses Verfahren bringt nichts, wenn das Telefon die Berührungen nicht wahrnimmt.

Man kann Touchscreens in 2 Sensoren-Techniken unterteilen. Diese haben sich in den letzten Jahren bewährt und durchgesetzt.

Kapazitive Berührungssensoren

Die meisten Smartphones verwenden diese Art der Sensorik [1] (u.a. beim iPhone). Kapazitive Touchsensoren arbeiten mit elektrischen Feldern und reagieren sehr empfindlich auf Spannungsveränderungen ihrer Sensoroberfläche. Da jeder Mensch eine gewisse elektrische Spannung besitzt, kann eine solche Spannungsveränderung schon mit einer leichten Berührung des Finger hervorgerufen werden. Mit einem Stift oder beim Tragen von Handschuhen kann dieser Effekt nicht erzielt werden. Bei dem Samsung Galaxy Note 3 wird daher ein spezieller Stift verwendet (S-Pen).

Resistive Berührungssensoren

Bei dieser Art der Sensorik wird nicht mit Spannungen gearbeitet, sondern mit Druck. Bekannte Smartphones mit dieser Technik sind: Nokia Lumia 520, Nokia C6-00 und Nokia C5-03. Hierbei hat Nokia bei dem Lumia 520 eine leicht überarbeitete Form der Drucksensorik verwendet.
Doch nichts desto trotz konnte sich keines dieser Smartphones durchsetzen [4].

Displayarten

Auch bei den eigentlichen Displays gibt es grundsätzlich nur 2 Arten:

LCD & OLED

LCD

LCD (Liquid Crystal Display oder Flüssigkristall Bildschirm) arbeitet mit Lichtbrechung (durch einen (wie der Name schon sagt) Flüssigkristall) und benötigt daher immer ein Backlight (eine Hintergrundbeleuchtung)[2].

IPS

IPS (In-Plane Switching)-LCD ist eine Weiterentwicklung der herkömmlichen LCDs. Dabei wurde besonders an der Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln gearbeitet und verringert. Ein großer Hersteller von IPS-Displays sind Samsung und LG. Weiterentwicklungen von dem IPS-LCD finden sich im Retina- und Nova-Display wieder.

Nova (IPS)

Das von LG weiterentwickelte IPS-Verfahren wurde unter anderem in dem LG Optimus Black verwendet. Das NOVA-Display soll trotz höherer Helligkeit, weniger Strom verbrauchen als herkömmliche LCDs [5].

Retina (IPS)

Apples IPS-LCD Weiterentwicklung Retina (Netzhaut) findet seit dem iPhone 4 ihren Weg in alle Apple-Geräte. Besonders die hohe Auflösung und ein klares, sauberes Bild sind die großen Stärken es Apple-Displays. Es gibt keine weiteren Typbezeichnungen und daher ist diese Technik nur als Retina bekannt [5]. iPhones vor dem 4er hatten einen LCD TFT Bildschirm.

Weitere LCD Weiterentwicklungen: TFT (thin-film transistor) – Eine Technologie die im Bereich der Computer-Monitore bekannter wurde.

OLED

Beim OLED (organic light emitting diode oder organische Leuchtdiode) werden einzelne Pixel direkt dargestellt (es wird kein Material zur Lichtbrechung benötigt). Auch die Hintergrundbeleuchtung fällt bei dieser Displayart weg [2]. Die einzelnen Farbpixel sind auf einer elastischen Folie montiert, was OLED von Grundauf flexibel macht.

Da OLED im Vergleich zu LCD um ein vielfaches teurer ist, findet man diese Art überwiegend bei High-End Smartphones, was sich aber durch den kommenden Trend der gewölbten Displays ändern könnte. Beide Verfahren in ihrer Urform viel zu sensibel und anfällig. Erst die weiterentwickelten Formen ermöglichen eine schöne Farbgebung, hohe Pixeldichte und somit höhere Auflösungen.

AMOLED

Die von Samsung 2007 erstmals vorgestellte AMOLED-Technik (Active Matrix OLED) ist eine Weiterentwicklung des OLED-Verfahrens. Nachdem Samsung die bekannten Mängel von OLED behoben hatte (nicht mehr Witterungsanfällig und längere Lebensdauer der OLEDs)[3].

Samsung brachte noch weitere Entwicklungen von AMOLED auf den Mark

• Super AMOLED (2. Generation des AMOLED Dispays)
• Super AMOLED Plus (3. Generation und erstmals in dem Samsung Galaxy S2 verbaut)
• HD Super AMOLED (HD Generation erstmals in dem Galaxy Note verbaut)
• HD Super AMOLED Plus (2. Gen. der HD AMOLEDs seit 2012 erhältlich)
• FullHD Super AMOLED (3. Gen. erstmals im Galaxy S4 verbaut; 97% der Adobe RGB Farbpalette darstellbar)

LG und das Ultra-AMOLED

Das koreanische Unternehmen LG nutzte die AMOLED-Technik von Samsung und entwickelte sie weiter. Ultra-AMOLED kam in dem LG Optimus Sol zum Einsatz und sollte mit einer längeren Akkulaufzeit und einer höheren Display-Helligkeit glänzen.

Unterm Strich kann man sagen, das Smartphones mit einem LCD eine höhere Helligkeit und längere Lebensdauer aufweist als OLED. Aber OLED hingegen arbeitet stromsparender und farbintensiver. Doch ist diese Display-Technik um ein vielfaches teurer als LC-Displays, weshalb LCD überwiegend als Smartphone-Bildschirm genutzt wird.

Display-Auflösung

Heutzutage sind Smartphones mit FullHD nichts neues. LCD wie auch OLED-Displays unterstützen die Auflösung von 1920 x 1080 pixel. Mit der steigenden Auflösung, steigt auch die Pixeldichte ppi (Pixel pro Zoll). Andersrum kann eine erhöhte Pixeldichte zu einem schärferen Bild führen.
Der akutelle Spitzenreiter ist das HTC One mit einer Pixeldichte von 471 ppi und einer Full-HD Auflösung.

Display-Helligkeit, Kontrast und Anzahl der Farben

Helligkeit und Kontrast spielen besonders bei Smartphones eine große Rolle. Um z.B. Sonnenreflexionen entgegenzuwirken, benötigt ein Display eine hohe Helligkeit. Die Entspiegelung duch die Verwendung eines matten Bildschirms (wie z.B. bei Notebooks) findet bei Smartphones nicht statt. Hier ist klar von LCD und OLED zu unterscheiden, denn LCDs erreichen durchschnittlich eine höhere Displayhelligkeit. Zum Beispiel verwendet das LG Optimus Black P970 einen LCD der eine Displayhelligkeit von 693 cd/m² (Leuchtdichte) erreicht. Im Vergleich schafft das aktuelle Samsung Galaxy S4 nur eine Helligkeit von 320 cd/m² [9].

Doch ist die Helligkeit nicht alles. Der Kontrast gibt die Farbintensivität an und diese ist wichtig für eine natürliche Farbgebung. Einen wahren „Farbexperten“ findet man hinter den OLED-Displays [9]. Da sie ohne Backlight arbeiten, kann OLED durch das Abschalten einzeler Pixel ein echtes Schwarz darstellen. LCD hingegen hat grundsätzlich einen leichten Graustich in schwarzen Feldern. Auch die allgemeine Farbdarstellung ist auf den OLED-Displays viel intensiver als auf LCDs.

Die Anzahl der Farben ist bei beiden Smartphone-Displays gleich (16.777.216 Farben).

Neuer Trend: gebogene Displays?

Seit dem LG Flex und dem Galaxy Round, werden gebogende Displays immer bekannter. Noch hat sich dieser Technik nicht richtig durchsetzten können, da der Preis noch zu hoch ist. Bei beiden Smartphones (Flex und Round) werden OLED-Displays verwendet, da diese Technik schon von Grund auf flexibel ist. LCDs bieten den Komfort der Flexibilität nicht, weshalb es um einiges aufwändiger ist LCDs in eine Runde Form zu bringen. Daher kommen erstmals nur OLED-Displays in Frage. Ob und Inwiefern sich gebogene Displays bei Smartphones durchsetzen werden, lässt abzuwarten [8].

Marktübersicht Smartphone-Bildschirme

Die meisten Smartphones arbeiten mit LC-Displays. Sie sind günstiger als OLEDs und bieten höhere Helligkeit. OLEDs schwächeln im puncto Helligkeit, aber die Farbdarstellung/Kontrast ist viel Intensiver [9].

Top-LCD-Smartphones

• HTC One (4,7 Zoll, 1920 x 1080 Pixel, 471 ppi, 479 cd/m²)
• Google Nexus 5 (5 Zoll, 1920 x 1080 Pixel, 445 ppi, 451 cd/m²)
• Sony Xperia Z (5 Zoll, 1920 x 1080 Pixel, 444 ppi, 502 cd/m²)
• Apple iPhone 5S (4 Zoll, 640 x 1136 Pixel , 326 ppi, 544 cd/m²)

Top-OLED-Smartphones

• Samsung Galaxy S4 (5 Zoll, 1920 x 1080 Pixel, 386 ppi, 376 cd/m²)
• Nokia Lumia 925 (4,5 Zoll, 768 x 1280 Pixel, 335 ppi, 341cd/m²)

Quellen:

[1] http://www.computerbild.de/artikel/cb-Ratgeber-Touchscreens-4563263.html
[2] http://www.androidpit.de/super-amoled-vs-retina-vs-oled-vs-lcd-vs-ips-was-ist-der-unterschied
[3] http://www.testberichte.de/telekommunikation/2592/handys/artikel/oled-displays.html
[4] http://www.chip.de/bestenlisten/Bestenliste-Handys–index/detail/id/900/
[5] http://www.areamobile.de/news/18183-display-vergleich-retina-nova-clearblack-und-super-amoled-im-test
[6] http://www.chip.de/artikel/Sharp-GX10-2_30700555.html
[7] http://www.focus.de/digital/handy/handyvergleich/handy-test-ericsson-t68/test-ericsson-t68-kampf-der-handy-titanen_aid_308755.html
[8] http://www.heise.de/newsticker/meldung/Displays-Alles-gebogen-2082938.html
[9] http://www.chip.de/bestenlisten/Bestenliste-Handys–index/detail/id/900/