Wie funktioniert ein OLED Fernseher? Technik einfach erklärt

Wie funktioniert ein OLED Fernseher? Technik einfach erklärt

Wie funktioniert ein OLED Fernseher? Technik einfach erklärt

Das Wichtigste in einem Satz: Die Leuchtstrukturen eines OLED-Panels („Organic Light Emitting Diode“, deutsch: organische lichtemittierende Diode) erzeugen ihr Licht selbst; bei einem LED-hinterleuchteten LCD-Fernseher steuern LCD-Pixel dagegen das Licht einer separaten Hintergrundbeleuchtung.

So entsteht das Bild: Bildsignal → elektrische Ansteuerung → Licht der Subpixel → sichtbares Farbbild. Für Schwarz geben die betreffenden Leuchtstrukturen kein Licht ab.

Alltagsbeispiel: Ein Bildpunkt, auch Pixel genannt, besteht aus mehreren einzeln angesteuerten Subpixeln. Für einen roten Bildpunkt leuchtet vor allem der rote Subpixel. Für Weiß werden die Subpixel abhängig von der Paneltechnik kombiniert. Die unterschiedlichen Helligkeiten der Subpixel ergeben zusammen die sichtbare Farbe und Helligkeit des Pixels; alle Pixel zusammen bilden das vollständige Fernsehbild.

Funktionsprinzip eines OLED Fernsehers

Einfach gesagt regelt der Fernseher mit elektrischen Signalen, wie hell die einzelnen Subpixel leuchten. Dadurch entstehen helle und dunkle Bildbereiche sowie die verschiedenen Farben.

Die organischen Leucht- und Transportschichten enthalten kohlenstoffbasierte Verbindungen. „Organisch“ bezeichnet hier die Materialklasse und bedeutet nicht, dass das Material biologischen Ursprungs ist.

Schichtaufbau eines OLED-Panels

Organische Schichten und aktive Matrix

Ein OLED-Panel besteht vereinfacht aus mehreren hauchdünnen Schichten:

  • einer Trägerschicht, meist aus Glas oder flexiblem Material
  • einer Elektrodenschicht, die den Strom zuführt
  • den organischen Schichten, in denen das Licht entsteht
  • einer zweiten Elektrode und einer Schutzschicht
Vereinfachtes Schema des Schichtaufbaus eines OLED-PanelsZwischen zwei Elektroden liegen organische Schichten. Bei elektrischer Ansteuerung entsteht dort Licht, das zur Betrachtungsseite austritt. Unter den Leuchtschichten befinden sich die aktive Transistormatrix und die Trägerschicht.Vereinfachter SchichtaufbauLichtaustritt zur BetrachtungsseiteTransparente ElektrodeOrganische SchichtenRekombination und LichtabgabeZweite ElektrodeAktive Transistormatrix zur AnsteuerungTrägerschicht
Abbildung 1: Vereinfachter Schichtaufbau eines OLED-Panels. Der genaue Aufbau unterscheidet sich je nach Panelbauweise.

Die Helligkeit der einzelnen Leuchtstrukturen lässt sich über ihre elektrische Ansteuerung regeln. Üblicherweise übernimmt eine aktive Matrix aus Dünnschichttransistoren die gezielte Ansteuerung der Subpixel. Technische Quelle: B. Geffroy, P. le Roy und C. Prat, „Organic light-emitting diode (OLED) technology: materials, devices and display technologies“, Polymer International 55 (2006), S. 572–582, DOI: 10.1002/pi.1974.

Der dünne Schichtaufbau ermöglicht sehr schlanke Fernseher. Die konkrete Gehäusetiefe hängt jedoch auch von Elektronik, Anschlüssen und Bauform des jeweiligen Geräts ab.

Farberzeugung mit WOLED und QD-OLED

WOLED: Farbfilter und weißes Subpixel

Ein vollständiges Farbpixel setzt sich aus mehreren Subpixeln zusammen. Bei verbreiteten WOLED-Panels erzeugen OLED-Schichten breitbandiges, weiß erscheinendes Licht. Für die roten, grünen und blauen Subpixel wird dieses Licht durch die jeweiligen Farbfilter geführt; häufig kommt zusätzlich ein weitgehend ungefiltertes weißes Subpixel zum Einsatz.

QD-OLED: Umwandlung von blauem OLED-Licht

QD-OLED-Panels nutzen blaues OLED-Licht. Quantum Dots sind winzige Halbleiterstrukturen, die einen Teil dieses blauen Lichts aufnehmen und in rotes beziehungsweise grünes Licht umwandeln. Der blaue Farbanteil stammt weiterhin vom blauen OLED-Licht. Grundlagenquelle zur Lichtumwandlung mit kolloidalen Quantum Dots: Y. Shirasaki et al., „Emergence of colloidal quantum-dot light-emitting technologies“, Nature Photonics 7 (2013), S. 13–23, DOI: 10.1038/nphoton.2012.328.

Vereinfachter Vergleich der Farberzeugung bei WOLED und QD-OLEDBei WOLED durchläuft breitbandiges OLED-Licht für die roten, grünen und blauen Subpixel jeweils einen Farbfilter. Der weiße Subpixelpfad bleibt weitgehend ungefiltert. Bei QD-OLED wird blaues OLED-Licht für rote und grüne Subpixel durch Quantum Dots umgewandelt, während der blaue Pfad blau bleibt.Vereinfachtes FarbschemaWOLEDBreitbandiges OLED-LichtRGB-FarbfilterweitgehendungefilterterPfadRotGrünBlauWeißQD-OLEDBlaues OLED-LichtQuantum-Dot-Umwandlungblauer PfadRotGrünBlau
Abbildung 2: Farberzeugung bei WOLED und QD-OLED, vereinfacht dargestellt. Der genaue Aufbau kann je nach Panelgeneration abweichen.

Unterschied zu LCD mit LED-Hintergrundbeleuchtung

Bei einem sogenannten LED-Fernseher handelt es sich üblicherweise um einen LCD-Fernseher mit LED-Hintergrundbeleuchtung. Eine Flüssigkristallschicht steuert, wie viel Licht durchgelassen wird. Local Dimming regelt die Hintergrundbeleuchtung in Zonen, die jeweils viele LCD-Pixel umfassen können. Auch Mini-LED arbeitet mit solchen Beleuchtungszonen und nicht mit einer eigenen Lichtquelle für jeden LCD-Pixel.

OLED und LED-hinterleuchtetes LCD kompakt gegenübergestellt
Merkmal OLED LED-hinterleuchtetes LCD
Lichterzeugung Leuchtstrukturen der Subpixel erzeugen selbst Licht Separate LED-Hintergrundbeleuchtung leuchtet durch das LCD-Panel
Steuerung dunkler Bereiche Die elektrische Ansteuerung regelt die Lichtabgabe jedes Subpixels bis hin zu keiner Lichtabgabe. Die Flüssigkristalle regeln den Lichtdurchlass der Pixel; bei Local Dimming wird zusätzlich die Hintergrundbeleuchtung in Zonen geregelt.
Schwarzdarstellung Betreffende Leuchtstrukturen geben kein Licht ab. Kann durch verbleibendes Licht der Hintergrundbeleuchtung aufgehellt wirken
Helligkeit Bei kleinen HDR-Highlights je nach Gerät sehr hoch; bei großen hellen Flächen und anhaltender Helligkeit oft stärker begrenzt Leistungsfähige Modelle können besonders auf großen hellen Flächen und über längere Zeit hohe Helligkeit erreichen

Praktische Folgen im Alltag

In einer Nachtszene kann ein OLED Fernseher helle Motive direkt neben schwarzen Bildpunkten darstellen. Bei LCD-Geräten können helle Beleuchtungszonen benachbarte dunkle Bereiche mit aufhellen.

Ob feinste Details zwischen Schwarz und sehr dunklem Grau erhalten bleiben, hängt zusätzlich vom Ausgangsmaterial, von der Signalverarbeitung, den Bildeinstellungen und der Abstimmung des konkreten Geräts ab.

Vorteile

  • Schwarz durch ausbleibende Lichtabgabe
  • Sehr hoher Kontrast
  • Schnelle Reaktionszeit
  • Sehr schlanke Bauweise möglich

Nachteile

  • Bei großen hellen Bildflächen und anhaltender Helligkeit oft stärker begrenzt als leistungsfähige LCD-Geräte
  • Einbrennrisiko steigt bei häufig oder lange dargestellten statischen Elementen
  • Tendenziell höherer Preis

Häufige Fehler und wie du sie vermeidest

Fehler 1: Einen LED-Fernseher für ein selbstleuchtendes Display halten

Prüfe die Paneltechnik und nicht allein die Bezeichnung „LED“, da diese üblicherweise für einen LCD-Fernseher mit LED-Hintergrundbeleuchtung steht.

Fehler 2: Helligkeitsangaben pauschal vergleichen

Die erreichbare Helligkeit hängt vom konkreten Gerät, von der Größe der hellen Bildfläche und von der Dauer der Darstellung ab. Ein einzelner Spitzenwert beschreibt diese Unterschiede nicht vollständig.

Fehler 3: Das Thema Einbrennen ignorieren oder überschätzen

OLED-Leuchtstrukturen können sich durch häufig oder lange dargestellte statische Elemente ungleichmäßig abnutzen. Eine dauerhafte Veränderung wird als Einbrennen oder Burn-in bezeichnet. Davon zu unterscheiden ist eine vorübergehende Bildretention, die wieder verschwinden kann. Schutzfunktionen wie Pixel-Shifting verringern das Risiko, beseitigen es aber nicht vollständig.

Fazit

Die direkte elektrische Steuerung der Leuchtstrukturen ermöglicht OLED-Panels eine präzise Lichtabgabe bis hin zu Schwarz.

Häufige Fragen zur OLED-Funktionsweise

Braucht ein OLED-Fernseher eine Hintergrundbeleuchtung?

Nein. Die Leuchtstrukturen erzeugen ihr Licht selbst.

Was bedeutet organisch bei OLED?

„Organisch“ bezeichnet die kohlenstoffbasierten Verbindungen in den Leucht- und Transportschichten, nicht einen biologischen Ursprung.

Was unterscheidet OLED von QLED?

OLED-Panels erzeugen ihr Licht selbst. QLED-Fernseher sind üblicherweise LCD-Fernseher mit LED-Hintergrundbeleuchtung, bei denen Quantum Dots an der Farberzeugung beteiligt sind.

Ist Einbrennen bei OLED ein echtes Problem im Alltag?

Das Risiko hängt vom Nutzungsmuster ab. Schutzfunktionen können es verringern, aber nicht vollständig beseitigen.

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