LCD, AMOLED, Retina und Co. – alles Wissenswerte rund um Displays

Monatlich präsentieren große Smartphone-Hersteller neue Geräte. Die Unternehmen versehen die neuen Smartphones stets mit der aktuellsten Technik. Unter anderem sind oftmals Begriffe wie LCD-Bildschirm oder AMOLED-Display zu hören. Apple nennt die eigene Bildschirmtechnologie Retina. Bei einer solchen Vielzahl von Begriffen kann der Überblick schnell verloren gehen. Daher werden im Folgenden die Begriffe und Unterscheide näher erläutert.

Pixel Bildschirm RGB Pixabay CC0Die Bildschirmauflösung: HD, Full HD, QHD, 4K

Beim Kauf eines Smartphones ist die Bildschirmauflösung elementar. Diese spiegelt die Anzahl der Pixel in der Höhe und Breite wieder (zum Beispiel: 1.920 x 1.080 Pixel). In den vergangenen Jahren haben sich Auflösungsstandards etabliert:

  • Full High Definition (Full HD): 1.920 x 1.080 Pixel
  • High Definition (HD): 1.280 x 720 Pixel
  • Quad High Definition (QHD, WQHD oder 2K): 2.560 x 1.440 Pixel

Die Auflösung Ultra High Defintion (4K) wird wiederum in zwei Kategorien unterteilt:

  • 4K2K: 4.096 x 2.160 Pixel
  • Quad Full High Defintion (QFHD): 3.840 x 2.160 Pixel

Das Xperia Z5 Premium von Sony war/ist mit einem 4K-Display (als eines der ersten Geräte auf dem Markt) ausgestattet. Bei Filmen und Bildern schafft es eine maximale Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixel. Ansonsten löst es in Full-HD auf.

Die Bildwiederholungsrated – wieviel Hertz hat das Display?

Mittlerweile ist noch ein weiterer wert bei den Bildschirmen in den Fokus gerückt: die Frequenz der Displays. Diese lag bisher bei den meisten Modellen bei 60Hz (also 60 neue Bilder pro Sekunde), bei den aktuellen Topmodellen wurde sie auch 90Hz und teilweise sogar auch 120Hz erhöht. Das soll für eine schönere Bedienung sorgen, weil Scrolling beispielsweise flüssiger läuft und weniger ruckelt.  Tatsächlich gewöhnt man sich recht schnell an diese neue Technik und bemerkt dann den Unterschied, wenn man ein Gerät mit weniger Hertz in der Hand hält. Diese Technik braucht dann aber auch mehr Energie und belastet den Akku zusätzlich, viele Hersteller schalten die hohen Frequenzen daher adaptiv zu und auch wieder ab, wenn sie nicht mehr gebraucht wird.

Die Pixeldichte

Die Pixeldichte ist ausschlaggebend für die Schärfe des Displays. Die Angabe ppi (pixel per inch) zeigt, wie hoch die Pixelanzahl auf der Länge eines Zolls ist. Beim Kauf sollte immer der ppi-Wert beachtet werden. Beispielsweise kann ein 7-Zoll-Tablet mit Full-HD auflösen, wobei die Pixeldichte bei 315 ppi liegt. Demgegenüber kann die Pixeldichte eines 5-Zoll-Smartphones mit der gleichen Auflösung bei 440 ppi liegen. Im Vergleich erreicht das Smartphone eine schärfere Darstellung.

Video: 60Hz, 90Hz und 120Hz im Vergleich

Y-OCTA Technik – Tochscreen direkt im Glas

Bei neueren Modelle findet man oft den Hinweis auf Display mit Y-OCTA Technik. Dahinter steckt ein neues Fertigungsverfahren, mit dem die Touchscreen Technik direkt im Display mit verbaut wird. Es ist dann keine extra Schicht für den Touchscreen mehr notwendig und das reduziert die Dicke des Display deutlich. Dazu soll auf diese Weise auch Gewicht gespart werden und wahrscheinlich sind diese Display dann auch etwas stabiler.

Die verschiedenen Displayarten

Das LCD-Display:

Die einzelnen Bildpunkte des liquid crystal displays (LCD) bestehen aus Flüssigkristallen, welche nicht selbst leuchten. Lediglich der Hintergrund ist beleuchtet. Das Licht scheint durch die einzelnen Pixel. Somit ist das Display entweder komplett beleuchtet oder vollständig ausgeschaltet.

Ein Pixel besteht jeweils aus einem roten, grünen und blauen Subpixel. Insgesamt erreichen LCD-Displays eine höhere maximale Helligkeit. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Farbdarstellung natürlich wirkt.

Das Retina-Display:

Das Retina-Display ist ausschließlich in Apple-Produkten zu finden. Dahinter verbirgt sich ein LCD-Display mit IPS-Technologie. Der Begriff Retina steht für die menschliche Netzhaut des Auges. Mit der Wahl des Namens möchte Apple darauf hinweisen, dass die Auflösung des Displays sehr hoch ist, sodass das menschliche Auge keine einzelnen Bildpunkte mehr erkennt. Im Vergleich lösen bereits aktuelle Android-Smartphones deutlich schärfer auf. Die IPS Technik verringert die Blickwinkelabhängigkeit des Kontrastes in dem die Pixel teilweise gedreht werden.

Das AMOLED-Display:

Das active-matrix organic light-emitting diode-Display (AMOLED-Display) benötigt keine Hintergrundbeleuchtung, da selbstleuchtende Dioden zum Einsatz kommen. Jedes Pixel wird einzeln angesteuert. Bei dunklen und schwarzen Darstellungen kann dadurch viel Strom gespart werden. Beispielsweise nutzen Technologien wie Motorolas Active Notifications und Samsungs Quick Check diese Eigenschaft. Bei den genannten Technologien werden lediglich die Pixel aktiviert, die auch wirklich benötigt werden.

Die Pixel des AMOLED-Displays setzen sich aus roten, grünen und blauen Subpixeln zusammen. Diverse Samsung-Smartphones weichen allerdings von diesem Schema ab. In diesem Zusammenhang werden die Subpixel nach der PenTile-Matrix angeordnet. Diese nutzt das RGBG-Schema (Rot-Grün-Blau-Grün). Dadurch kann eine höhere Auflösung kostengünstiger erreicht werden. Zudem sind sie stromsparender. Im Vergleich zu den LC-Displays gelten diese als unschärfer.

Vor- und Nachteile von LCD und AMOLED-Displays:

AMOLED-Displays erreichen eine hohe Sättigung und Kontrast. Außerdem sind sie bekannt für tiefe Schwarzwerte und gute Blickwinkelstabilität. Im Vergleich zu LCDS können sie flacher produziert werden. Lediglich mit der OLED-Technologie können flexible und gebogene Bildschirme hergestellt werden.

LCD erreichen eine höhere Helligkeit und sind kostengünstiger. Zudem ist die Haltbarkeit von LCD höher.

Super AMOLED-Display:

Ähnlich wie Apple, verwendet Samsung ihren eigenen Marketingbegriff. Bei den meisten Super AMOLED-Displays kommt ein traditionelles RGB-Schema (Rot, Grün und Blau) zum Einsatz.

IPS:

Die meisten aktuellen Smartphones, welche über einen LCD verfügen, sind mit der IPS-Technologie ausgestattet. Durch In-Plane Switching (IPS) wird die Blickwinkelstabilität verbessert. Dadurch kann das Display aus verschiedenen Winkeln betrachtet werden, ohne dass sich Farben, Kontraste und Helligkeit sichtbar verändern. Notebook-Bildschirme werden nur selten mit dieser Technologie versehen, bei Smartphones setzt vor allem Apple auf diese Technik

LTPO Displays

LTPO steht für Low Temperature Poly-silicon and Oxide Display (LTPO) und ist eine neue Form der Fertigung von AMOLED Display. Auf diese Weise kann man sehr energiesparende Displays fertigen und auch kleinere Display mit guter Auflösung werden möglich. Apple hat erste Displays dieser Form in der Apple Watch verbaut, mittlerweeile kommen diese Bildschirme aber auch zunehmen in Smartphones zum Einsatz. Die Fertigung ist aber teuer als bei normalen LTPS Amoled Bildschirmen, daher kommt diese Technik meistens derzeit nur in teureren Modellen zum Einsatz.

Fazit

Worauf ein Kunde beim Kauf eines neuen Smartphones zu achten hat, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Wird beispielsweise viel mit dem Smartphone gelesen, muss ein gerät mit hoher Auflösung gesucht werden. Dabei sollte die Pixeldichte 300 ppi nicht unterschreiten, da die Schrift unscharf wirken könnte. Dies könnte zu einer schnellen Ermüdung der Augen führen.

Japan Display stellt flexibles 5,5 Zoll LCD Display vor

Japan Display hat gestern ein interessantes neues Display vorgestellt, das ab 2018 für den Massenmarkt zur Verfügung stehen soll und das sich flexibel biegen lässt. Bisher waren LCD Display-Varianten in der Regel wenig flexibel und starr eingebaut. Apple soll beispielsweise 2017 extra auf AMOLED Displays gewechselt sein, um flexibel Displays nutzen zu können. Mit der Vorstellung des neuen Bildschirms von Japan Display könnten neuen Smartphone Design nun auch mit LED Displays möglich werden.

Im Original heißt es dazu:

With FULL ACTIVETM FLEX it is easily possible to form curved shapes by utilizing its flexibility, and thus it will greatly help to expand the degrees of freedom in smartphone design. Also, by using plastic substrates instead of glass, it is possible to prevent cracking from occurring when the display is dropped.

Furthermore, by incorporating low-frequency driving technology, which JDI has developed in the past, this FULL ACTIVETMFLEX supports not only a normal 60Hz driving scheme but also supports a driving scheme as low as 15Hz. This contributes to a significant decrease of power consumption for mobile devices.

Das vorgestellte Display passt dabei von den technischen Daten durchaus zu den aktuellen Modellen, die auf dem Markt sind. Man muss also nicht auf Helligkeit oder Auflösung verzichten, wenn man auch ein flexibles Display setzt.

Die Werte sehen dabei wie folgt aus:

  • 5,5 Zoll Display
  • FULL HD Auflösung mit 1080×1920 Pixeln
  •  401ppi
  • Helligkeit: 500cd/m²

Besonders dies Helligkeit macht deutlich, dass es sich hier um ein High-End Display handelt und aufgrund der guten Werte in diesem Bereich sollte man Geräte, die dieses Display nutzen, auch ohne Probleme im Freien und bei Sonnenschein verwenden können.

Bisher hat Japan Display allerdings noch keinen Hinweis gegeben, mit welchem Hersteller oder welchem Gerät man möglicherweise ins Geschäft kommen wird um die Bildschirme dann auch tatsächlich in Smartphones einbauen zu können. Wahrscheinlich müssen auch die Hersteller erst noch prüfen, in welchem Umfang man die neuen Technik nutzen kann und welche Modellreihen dafür in Frage kommen könnten.

Das Unternehmen selbst hat bereits angekündigt, dass dieses Display nicht das Ende der Entwicklung darstellt. Stattdessen möchte man diese Technik auch in andere Display-Größen auf den Markt bringen um sie beispielsweise auch in Tablets, Notebook oder auch in anderen Bereichen (wie Bildschirmen für KfZ) einsetzen zu können. Möglicherweise entwickelt man auch an der Technik, noch höhere Auflösungen auf diese Weise darzustellen.

Es gibt damit auf jeden Fall auch im LCD-Bereich nun die Möglichkeit, auf geschwungene oder flexibel Designs zu setzen. Bleibt abzuwarten, was die Hersteller aus diesen neuen Möglichkeiten machen werden.

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Samsung Smart TV per DVB-T gehackt

Das Magazin PlusMinus hat in der ARD am Mittwoch einen interessanten Beitrag veröffentlicht, bei dem ein modernen Smart TV über das digitale Antennensignal gehackt wurde. Dabei wurden von extern sowohl die Kamera als auch das Mikrofon des TV-Gerätes übernommen. PlusMinus schreibt dazu:

Wie ein Fernsehturm sendet der Laptop von Benjamin Michele ein DVB-T- Signal an die TV-Geräte in seiner Nähe. Der Fernseher kann nicht erkennen, dass das Signal manipuliert  ist und verbindet sich mit einem falschen Server. Von jetzt an hat Benjamin Michele die volle Kontrolle über den Smart-TV.

Das hört sich erst mal merkwürdig an, denn ein Antennensignal ist per se nicht wirklich gefährlich und sollte keinen direkten Zugang oder Manipulationsmöglichkeiten im Gerät ermöglichen. Allerdings ist DVB-T nicht nur ein einfaches Antennensignal sondern sendet auch zusätzliche Informationen und Anweisungen mit. Diese dienen in erster Linie dazu den Video-Text Nachfolger HbbTV zu steuern und beispielsweise wird auch übermittelt, wo ich das TV Gerät die Inhalte für HbbTV holen kann. An dieser Stelle liegt das Problem: wird dieses Signal manipuliert und ein falscher Server angegeben, ist über diese Verbindung ein Zugriff auf das TV Gerät möglich.
Angeblich hat Samsung mittlerweile bei fast allen TV diese Möglichkeit beseitigt, es besteht aber bei anderen Herstellern nach wie vor die Gefahr, dass auf diese Weise Zugriffe möglich sind. Die Süddeutsche schreibt dazu:
Das Demonstrationsgerät mit der Schwachstelle, die die Forscher ausgenutzt haben, stammte vom Marktführer Samsung. Michéle ist sich aber sicher, dass auch andere Hersteller mit ähnlichen Problemen zu kämpfen haben. Samsung hat die Schwachstelle inzwischen auch für die meisten seiner Fernseher beseitigt.
Eine Liste von betroffenen oder sicheren geräten gibt es leider nicht. Als Nutzer kann man relativ wenig tun um sich gegen diese Zugriffe abzusichern, es besteht nur die Möglichkeit, den TV vom Internet zu trennen. Dann können auch keine (möglicherweise manipulierten) Inhalte mehr nachgeladen werden. Allerdings ist der Fernseher dann auch nicht mehr wirklich smart.
Die Gefahr scheint im Übrigens nur relevant zu sein, wenn der Fernseher per DVB-T Signale empfängt. Das ist aber mittlerweile kaum noch der Fall, es nutzen so weniger Zuschauer DVB-T das dieser Dienst abgeschaltet werden soll. Für die meisten Nutzer dürfte diese Lücke also kein Problem sein.