OLED vs. QLED: Kampf der Fernseh-Technologien

OLED und QLED. Manchmal macht ein kleiner Strich den Unterschied. In diesem Fall steckt der Strich im «O». Die beiden Begriffe werden dir spätestens dann begegnen, wenn du mit dem Gedanken spielst, einen neuen Fernseher zu kaufen. Denn momentan herrscht ein Marketing-Grabenkampf.

Worum geht’s?

OLED ist eine TV-Technologie, die nicht vollkommen neu ist, aber den Fernsehmarkt im oberen Preissegment seit ein, zwei Jahren dominiert. Der Name QLED ist ein Marketingbegriff, aber die Technologie selbst ist eine Weiterentwicklung der LCD-Technologie, die der OLED-Fraktion das fürchten lehren soll.

Etwas Trivia: Wie entsteht das Fernsehbild?

Jeder Bildschirm besteht aus Pixeln, die wie die Felder auf einem Schachbrett angeordnet sind – dem Pixelraster. Die Menge der Pixel, die sich innerhalb des Rasters befinden, bestimmt die Auflösung. Bei Ultra-HD-Fernseher sind es etwas mehr als acht Millionen Pixel, ausgedrückt in der Anzahl Pixel pro Breite mal Pixel pro Höhe: 3840 × 2160 Pixel.

Was für dich ein homogenes Fernsehbild ist, ist eigentlich ein hochkomplexes Zusammenspiel von Millionen von Pixeln. Je nachdem, wie hell oder dunkel jedes einzelne davon leuchtet, und mit welcher Farbe, bekommst du ein Bild, in dem das einzelne Pixel nicht mehr vom anderen zu unterscheiden ist.

Bei den Bildschirmtechnologien geht’s also vor allem um folgende Fragen:

1. Wie bekommt das Pixel sein Licht?
2. Wie hell oder dunkel strahlt es?
3. Und in welcher Farbe?

LCD macht’s mit Flüssigkristallen

Die LCD-Technologie ist nach den «Liquid Crystals» benannt, die das Bild erzeugen – also den Flüssigkristallen. Das Licht, das die Pixel zum leuchten bringt, kommt von einer LED-Hintergrundbeleuchtung. Die Dioden sind nicht nur viel kleiner als die weissen Leuchtstoffröhren, die früher verwendet wurden, sondern geben auch saubereres Licht ab. Spezielle Kunststoff-Folien zwischen LEDs und dem LCD-Panel verteilen das Licht gleichmässig über die Bildschirmfläche.

Sobald das LED-Licht von der Kunststofffolie verteilt worden ist, trifft es von hinten auf die Pixel. Jedes Pixel besteht aus drei weiteren Pixeln – den Subpixeln. Bei acht Millionen Pixeln macht das also rund 24 Millionen Subpixel, die bei einem 65-Zoll-Fernseher auf einer Fläche von 145 × 83 Zentimetern eng beieinander sitzen.

Jedes Subpixel stellt eine Grundfarbe dar: Rot, Grün oder Blau. Die Farbe des gesamten Pixels bestimmt sich dadurch, wie dessen drei Subpixel abgemischt werden. Wenn beispielsweise Rot, Grün und Blau gleichzeitig voll leuchten, nimmst du ein weisses Pixel wahr.

Die Farbe des Pixels wird nicht nur durch die Abmischung der Subpixel bestimmt. Es kommt auch darauf an, wie hell sie leuchten. Ganz nach dem Motto: Mischst du ein dunkles Rot mit einem dunklen Blau, bekommst du ein anderes Violett, als wenn du ein helles Rot mit einem hellen Blau mischen würdest.

Wie also wird die Helligkeit der Subpixel beeinflusst? Das übernehmen die Flüssigkristalle, die sich vor den Farbfiltern befinden. Vereinfacht gesagt haben die Kristalle die Fähigkeit, eintreffendes Licht abzuschotten oder passieren zu lassen. Das funktioniert zusammen mit etwas elektrischer Spannung und den beiden Polarisationsfiltern.

QLED-Fernseher verwenden Quantum Dots

QLED-TVs sind im Grunde LCD-Fernseher. Sprich: LED-Licht trifft auf eine Kunststoff-Folie. Diese verteilt das Licht gleichmässig auf die Bildfläche. Dann kontrollieren Flüssigkristalle, wie viel Licht passieren darf. Zum Schluss färben die Subpixel das Licht ein.

Aber LCD-Screens haben ein Problem: Rot und Grün werden nicht sauber dargestellt; das Bild hat immer einen leichten Blaustich. Schuld daran sind die LEDs, die zunächst blaues Licht erzeugen. Zusammen mit einer gelblichen Phosphorschicht, die sich vor den LEDs befindet, produzieren sie weisses Licht. Später wird es von den roten, grünen und blauen Subpixeln eingefärbt.

Dieses weisse Licht ist nicht hundertprozentig weiss. Kleine Unreinheiten bleiben bestehen, die Farben wirken nicht so kräftig, wie sie sein könnten, wenn das Licht reiner wäre. Und dann kommt noch der Blaustich der LEDs dazu.

QLED-Fernseher korrigieren diese Unreinheit weitestgehend. Sie verwenden Quantum Dots – winzig kleine Nano-Partikel – die sich innerhalb der Kunststoff-Folie vor den LEDs befinden. Sie absorbieren das blaue Licht und geben dann – je nach Schwingung – selbst farbiges Licht ab.

Stell dir die Quantum Dots als Pendel an einer Schnur vor. Trifft Licht auf Quantum-Dots-Pendel, geraten sie in Schwingung. Je grösser das Pendel, desto schwerer ist es. Je schwerer das Pendel, desto langsamer schwingt es.

Diese Schwingungen sind genau genommen elektromagnetische Wellen. Sie bestimmen, welche Farbe Licht für das menschliche Auge hat: Kleine Schwingungen erzeugen blaues Licht, grosse hingegen rotes Licht. Und irgendwo dazwischen schwingt das Licht grün.

Kleine Erinnerung: Wenn rote, grüne und blaue Subpixels gleichzeitig strahlen, erzeugen sie für das menschliche Auge «Weiss». Dasselbe passiert mit den LEDs und den Quantum Dots. Wenn das blaue Licht auf Nanopartikel trifft, die entsprechend ihrer Grösse tiefrotes oder sattgrünes Licht abgeben, erzeugen sie weisses Licht, das viel heller und reiner ist, als jenes von LCD-Fernseher mit ihren Phosphorschichten.

Aus diesem reineren Grundweiss können die Subpixel viel mehr Zwischentöne mischen, als herkömmliche LCD-Panels. Zudem kommt mehr Licht beim Zuschauer an, weil dem LCD-Panel mühsame Filterarbeit erspart wird. Diese Kombination aus breiterer Farbpalette und stärkerer Leuchtkraft sorgt für Farben mit deutlich verbesserten Kontrastwerten. Das ist wichtig, um High Dynamic Range (HDR) zu unterstützen.

OLED leuchtet von selbst

Lange galten OLED-Bildschirme als Technologie der Zukunft. An Messen wie der IFA in Berlin gab es die ersten Prototypen bereits vor etwa zehn Jahren zu sehen. Seit wenigen Jahren sind sie bezahlbar, aber teuer. Dafür liefern sie, wenn es nach der Mehrheit der Expertenmeinungen geht, das beste Bild, das du für Geld kriegen kannst. Hergestellt werden die OLED-Fernseh-Panels von LG Display, die ein Monopol auf diese Technologie besitzen.

Was bedeutet OLED? Der Begriff leitet sich von der organischen Herkunft der LEDs im TV-Panel ab. Anders als herkömmliche LEDs können OLEDs so klein gebaut werden, dass sie nicht nur Lichtquelle, sondern gleichzeitig auch Pixel sind. Technisch gesprochen werden Kohlenstoffverbindungen im Zusammenspiel mit organischen Farbmolekülen und elektrischen Impulsen zum leuchten gebracht.

Ein OLED-Pixel besteht ebenfalls aus mehreren Subpixeln. Im Gegensatz zu LCD-Fernsehern kommen aber nicht drei, sondern vier Subpixel zum Einsatz.

1. Ein Rotes
2. Ein Blaues
3. Ein Grünes
4. Ein Weisses

Zunächst leuchten alle Subpixel weiss. Das Weiss entsteht durch eine Art «RGB-OLED-Sandwich». Ein darüber liegender Farbfilter bestimmt, welche Teile von Weiss zu sehen sind – eben Rot, Grün oder Blau. Nur das vierte Subpixel besitzt keinen Filter und gibt sein weisses Licht ungefiltert weiter. Das verbessert nicht nur die Helligkeitswerte des Bildschirms, es ermöglicht auch mehr Farbmischungen.

Auf den ersten Blick wirkt das unnötig kompliziert. Wenn das Panel schon rot, grün oder blau leuchtende OLEDs benutzt, warum dann nicht einfach rote, grüne oder blaue Subpixel machen und auf die Farbfilter verzichten?

Frühere OLED-Generationen haben Subpixel verwendet, die ihre eigene Farbe haben. Weil die blauen, organischen Subpixel zu schnell gealtert sind, verloren sie ihre Leuchtkraft. Und die roten und grünen Subpixel alleine machen eine anständige Farbwiedergabe unmöglich.

Die vier weissen Subpixel lösen das Problem mit dem unterschiedlichen Altern: Weil sie alle dieselbe, weisse «Farbe» haben, werden sie gleichmässig beansprucht. Mit der Zeit werden OLED-Fernseher also dunkler. Es vergehen etwa zehn bis fünfzehn Jahre, ehe du das bemerkst, aber die Farbwiedergabe bleibt konsistent.

OLEDs sind das Beste, was du für Geld kriegen kannst

OLEDs werden gefeiert, weil die Farbwiedergabe natürlich, aber nicht abnormal knallig wirkt. Das liegt nicht nur an ihrer Fähigkeit, tiefstes Schwarz darzustellen, sondern auch an den hervorragenden Kontrastwerten.

Der Kontrast beschreibt, wie gross der Unterschied zwischen dem dunkelsten und dem hellsten Bildpunkt ist. Je grösser diese Spanne, desto mehr Helligkeitsabstufungen kann es geben. Das bedeutet, dass mehr Farben dargestellt werden können. Und mehr Farben sorgen für ein besseres und natürlicheres Bild.

Oben ein Beispiel für ein kleines Kontrastverhältnis. Die Anzahl Helligkeitsstufen pro Farbe ist klein. Entsprechend wenige Farben lassen sich mischen.

Unten ein Beispiel für ein grosses Kontrastverhältnis. Es gibt so viele Helligkeitsstufen, dass sich die Übergänge von Auge nicht mehr sehen lassen. Daraus lassen sich Millionen von Farben mischen.

OLED-Fernseher haben nicht nur ein grosses Kontrastverhältnis, sondern auch eine extrem grosse Kontrastspanne: Der Unterschied zwischen Schwarz und Weiss ist besonders gross. Weil OLED-Pixels von selber leuchten, können sie sich bei Bedarf ausschalten. Das erzeugt echtes Schwarz, und ist etwas so aussergewöhnliches, dass die Branche eigens den Begriff «True Black» dafür ersonnen hat.

Echtes Schwarz können LCD-Pixel nicht. Sie sind physisch nicht in der Lage dazu. Dessen Flüssigkristalle schotten theoretisch das Licht bei Schwarz ab, praktisch kommt aber trotzdem etwas durch. Ein Grauschleier entsteht.

Für ähnlich gute Kontrastwerte machen LCD-Bildschirme etwas anderes, als die Spanne in Richtung dunkles Schwarz zu vergrössern: Sie erweitern die Spanne in die entgegengesetzte Richtung, und kontern mit einem helleren Weiss. Denn die anorganischen LEDs können heller leuchten als die organischen Leuchtdioden der OLEDs.

Das Problem: Kommt zu viel Licht ins Spiel, verblassen die Farben.

OLED-TVs besitzen also ausgezeichnete Kontrastwerte, ohne dass die Farben blass wirken, weil das Bild zu hell leuchtet. Da können LCD-Panels nicht mithalten. Optisch sieht das bei OLEDs dem am ähnlichsten, was Puristen den «Plasmafernseher-Look» nennen. Der Vorteil von Fernsehern mit organischen Leuchtdioden gegenüber den damaligen Plasmafernsehern: Sie leben viel, viel länger.