{"id":440,"date":"2018-03-12T09:00:00","date_gmt":"2018-03-12T09:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/framos.com\/articles\/was-sind-die-vorteile-der-m-oled-technologie-und-welche-anwendungen-profitieren\/"},"modified":"2024-04-24T21:20:09","modified_gmt":"2024-04-24T21:20:09","slug":"was-sind-die-vorteile-der-m-oled-technologie-und-welche-anwendungen-profitieren","status":"publish","type":"articles","link":"https:\/\/framos.com\/de\/fachartikel\/was-sind-die-vorteile-der-m-oled-technologie-und-welche-anwendungen-profitieren\/","title":{"rendered":"Was sind die Vorteile der M-OLED-Technologie und welche Anwendungen profitieren?"},"content":{"rendered":"
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OLEDs sind momentan einer der vielversprechendsten und zukunftsweisenden Display-Technologien. Die aus Si-Wafer-Substraten bestehenden Displays sind papierd\u00fcnn und bieten eine hohe Helligkeit und Farbwiedergabe bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch. Wie funktioniert diese Technologie, welche Vorteile bietet sie und f\u00fcr welche Anwendungen eignet sie sich besonders?<\/p>\n<\/blockquote>\n

Abgesehen von der Sonne gibt es in der Natur haupts\u00e4chlich zwei Wege, Licht zu erzeugen: Erstens durch Chemolumineszenz, bei der die Lichtemission durch eine chemische Reaktion hervorgerufen wird. Ein Beispiel f\u00fcr eine solche Chemolumineszenz ist das Gl\u00fchw\u00fcrmchen, bei dem ein anregbarer Stoff (Luciferin) unter Nutzung eines Katalysator-Enzyms (Luciferase) reagiert und dadurch Licht abgibt. Zweitens durch Elektrolumineszenz, bei der ein Objekt durch Anlegen einer elektrischen Spannung dazu angeregt wird, Licht zu emittieren. F\u00fcr elektronische Displays in Fernsehern, Kameras und industriellen Displays wurden in der Vergangenheit vorwiegend LCDs verwendet, welche Bilder auf Basis von hinterleuchteten Fl\u00fcssigkristallen anzeigen. Organische LEDs dagegen emittieren Licht direkt beim Anlegen von Spannung, die aus sich selbst heraus leuchtenden OLEDs zeigen dabei viele Vorteile und erobern den Markt mit Schnelligkeit und brillanter Farbwiedergabe.<\/p>\n

Wo liegen die Unterschiede zur LCD-Technologie?<\/h2>\n

Im Gegensatz zu LCDs geben die LEDs in OLED-Displays Licht basierend auf organischen Chemikalien ab. LCDs bestehen aus Fl\u00fcssigkristallen und m\u00fcssen von der R\u00fcckseite hinterleuchtet werden. OLED-Displays hingegen sind selbstleuchtend, erfordern keine r\u00fcckseitige Beleuchtung und haben den Vorteil, dass sie weniger Strom verbrauchen. Da in einem LCD auch die eigentlich dunklen Bereiche hinterleuchtet sind und damit je nach Position der Fl\u00fcssigkristallmolek\u00fcle sogenannte Light-Bleeds entstehen, verschlechtert sich der Bildkontrast. Im Falle der selbstleuchtenden OLED-Displays leuchtet jeder Pixel einzeln, sodass tats\u00e4chlich nur die aktiven Pixel sichtbar werden. Basierend auf diesem grundlegenden Unterschied bieten OLED-Displays einen h\u00f6heren Kontrast, h\u00f6here Slew-Raten und einen gr\u00f6\u00dferen Farbraum.<\/p>\n

LCDs m\u00fcssen in Glas eingebettet sein (siehe Abbildung 1) und sind damit sehr starr und dick. Im Gegensatz dazu k\u00f6nnen OLED-Displays auch aus weichem, biegsamen Kunststoff bestehen und deutlich d\u00fcnner sein (siehe Abbildung2). Aus technischer Sicht bieten OLED-Displays zahlreiche zus\u00e4tzliche Vorteile gegen\u00fcber LCDs. Der Betrachtungswinkel spielt bei OLEDs praktisch keine Rolle und sie haben sehr kurze Schaltzeiten, selbst bei niedrigen Temperaturen. Dar\u00fcber hinaus sind OLED-Displays heller und leistungsf\u00e4higer als LCDs. Die M-OLED-Technologie wurde speziell f\u00fcr Mikroformat-Displays in der Industrie entwickelt. Einsatzbeispiele sind beispielsweise Sucher in Kameras, Kameradisplays in sogenannten Wearables, intelligente Brillen sowie Sensor-Displays in der Bildverarbeitung.<\/p>\n

\"MOLED_DE_1-und-2\"<\/p>\n

Abbildung 1: Aufbau eines LCD Abbildung2: Aufbau eines OLED-Microdisplays <\/em><\/p>\n

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Vorteile der M-OLED-Technologie<\/h2>\n

Welche Vorteile zeigt die M-OLED-Technologie gegen\u00fcber LCDs genau? Hierzu z\u00e4hlen die extrem schnellen Schaltzeiten, eine h\u00f6here Helligkeit und ein deutlich besseres Kontrastverh\u00e4ltnis im Vergleich zur LCD-Technologie.<\/p>\n

Schaltzeit<\/em><\/strong> – M-OLED ist eine emissionsbasierte Displaytechnologie.Nachdem Spannung an das Display angelegt wurde, beginnen die Elektronen von der Anode und der Kathode zur Emitterschicht zu wandern und dort zu rekombinieren (siehe Abbildung3). Die Lichtemission beginnt sofort und erzeugt das Bild auf dem Display. LCD\u2019s, also fl\u00fcssigkristallbasierte Displays funktionieren dagegen wie ein Rohr, welches das Licht nur in einer Richtung wandern l\u00e4sst. Beim Anlegen der Spannung dreht sich das Rohr um 90Grad, wodurch Licht an das Display abgegeben wird. Die Drehung der Fl\u00fcssigkristallmolek\u00fcle ist f\u00fcr die langsamere Schaltzeit der LCDs verantwortlich (siehe Abbildung3). Die Schaltzeit von OLED-Microdisplays ist dagegen extrem schnell. Die Lichtemission startet innerhalb weniger Mikrosekunden, w\u00e4hrend die gemessene Schaltzeit bei LCDs im Millisekundenbereich liegt. Bei niedrigen Temperaturen treten die Unterschiede zwischen LCD- und M-OLED-Technologie noch deutlicher hervor. Bei Minustemperaturen (o<\/sup>C) steigt die Reaktionszeit von LCDs drastisch an, w\u00e4hrend sie bei OLED-Microdisplays ungef\u00e4hr gleich bleibt (siehe Abbildung3).<\/p>\n

\"MOLED_DE_3\"<\/p>\n

Abbildung 3: Vergleich von M-OLED und LCD im Betrieb<\/em><\/p>\n

Die durchschnittliche Schaltzeit der reflektiven LCD-Technologie betr\u00e4gt 2Millisekunden, wobei diese Verz\u00f6gerung zu einer Farbaufspaltung f\u00fchrt. Transmissive LCDs weisen eine Verz\u00f6gerung von bis zu 5Millisekunden auf, was Bewegungsunsch\u00e4rfen verursacht. OLED-Microdisplays besitzen eine Schaltzeit von maximal 0,01Millisekunden bzw. 10Mikrosekunden (siehe Abbildung4) und zeigen daher weder Farbaufspaltungen noch Bewegungsunsch\u00e4rfen.<\/p>\n

\"MOLED_DE_4\"<\/p>\n

Abbildung 4: Auswirkung der Schaltzeit auf die Bildqualit\u00e4t<\/em><\/p>\n

Farbwiedergabe <\/em><\/strong>– Schwarze Farben erscheinen bei der M-OLED-Technologie als echtes Schwarz, da jeder Pixel selbst leuchtet und somit keine Licht\u00fcbertragung von Nachbarpixeln auftritt. Genau dies ist jedoch aufgrund der „st\u00e4ndig aktiven“ Hintergrundbeleuchtung bei LCD\u2019s festzustellen. Da OLED-Displays keine aktive Hinterleuchtung erfordern, bleibt ein Pixel im Ruhezustand vollst\u00e4ndig schwarz. Dieser „Echtschwarz“-Zustand f\u00fchrt zu h\u00f6herem Kontrast, verbesserter Helligkeit und ges\u00e4ttigter erscheinenden Farben, wie die nachstehenden Beispielbildern zeigen (siehe Abbildung5).<\/p>\n

\"MOLED_DE_5\"<\/p>\n

Abbildung 5: Black Level bei OLED-Microdisplays und LCDs im Vergleich<\/em><\/p>\n

Der Farbraum entsteht bei OLED-Microdisplays auf andere Weise als bei reflektiven oder transmissiven LCDs. Reflektive LCDs werden im „feld-sequenziellen“ Modus betrieben; bei der Lichtemission entsteht eine Zeitverz\u00f6gerung. Transmissive LCD-Pixel haben einen Farbfilter, der die Pixel in die jeweiligen RGB-Komponenten aufspaltet. Bei der M-OLED-Technologie dagegen wird jede wei\u00dfe OLED mit einem roten, gr\u00fcnen oder blauen Farbfilter \u00fcberlagert, sodass das gesamte emittierte Licht auf einmal abgegeben wird. Der sRGB-Farbraum von M-OLED-Displays erreicht 113% bei Wei\u00df, 100% bei Grau und 90% bei Grau, w\u00e4hrend beide LCD-Technologien nur Werte von 120\/80\/40 und 90\/70\/40 erreichen. Durch die Art der Pixelanordnung wird das Kontrastverh\u00e4ltnis f\u00fcr OLED-Microdisplays auf \u00fcber 100000:1 erh\u00f6ht – im Vergleich zu 150:1 und 300:1 bei LCDs. Die gemessenen Unterschiede sind nicht nur rein technischer Natur, die verbesserte Farbwiedergabe ist direkt sichtbar und wirkt sich insbesondere bei geringer Leuchtdichte enorm aus.<\/p>\n

Vergleicht man den erforderlichen technischen Aufwand, der bei reflektiven LCDs aus Hinterleuchtung, Polarisator und Panel besteht, wobei transmissive LCDs sogar noch einen zus\u00e4tzlichen Polarisator erfordern, punkten M-OLED-basierte Ger\u00e4te ebenfalls. Sie k\u00f6nnen deutlich kleiner und d\u00fcnner gebaut werden k\u00f6nnen als LCDs. OLED-Microdisplays unterst\u00fctzen so eine Miniaturisierung der Systeme und Ger\u00e4te in jeglicher Hinsicht, was sich auch in einer geringeren Leistungsaufnahme und W\u00e4rmeabgabe auswirkt. OEM-Hersteller profitieren insbesondere von der erh\u00f6hten Flexibilit\u00e4t des OLED-Materials in punkto Fertigung und Langlebigkeit.<\/p>\n

Spezifische Vorteile f\u00fcr Wearables<\/h2>\n

Besonders vorteilhaft ist die M-OLED-Technologie bei der Integration in sogenannte Head Mounted Displays (HMD) und Wearables f\u00fcr Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR)-Anwendungen. Durch den hohen Kontrast, den OLED-Mikrodisplays bieten, wird die zus\u00e4tzliche Informationsebene nahtlos eingeblendet und ist nicht als Overlay erkennbar. Die Informationen werden dem Hintergrund einfach hinzugef\u00fcgt und erm\u00f6glichen so ein „reales AR“-Erlebnis (siehe Abbildung6). Bei OLED-Microdisplays ist die zus\u00e4tzliche Ebene sehr klar und ohne Farbaufspaltung sichtbar, die Bilder sind vollkommen scharf. Durch die kleine Bauform der OLED-Microdisplays lassen sich Wearables kompakter und leichter designen – mit deutlichen Vorteilen f\u00fcr Benutzerfreundlichkeit und Tragekomfort.<\/p>\n

\"MOLED_DE_6\"<\/p>\n

Abbildung 6: AR-Erlebnis bei LCD (links) vs. M-OLED (rechts)<\/em><\/p>\n

Die vier wichtigsten Anforderungen der AR\/VR-Industrie, nicht nur f\u00fcr Wearables, sind gleichzeitig die wichtigsten Vorteile der M-OLED-Technologie. Diese Anforderungen sind:<\/p>\n

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  • h\u00f6here Leuchtdichte f\u00fcr Outdoor-Spiele wie Pok\u00e9mon<\/li>\n
  • h\u00f6herer Kontrast f\u00fcr nahtlose Hintergrundebenen bei Smart Home-Anwendungen<\/li>\n
  • hohe Bildrate, sodass die \u00c3\u0153berlagerung von Bildebenen selbst in Bewegung (z.B. w\u00e4hrend eines Online-Einkaufs) m\u00f6glich ist<\/li>\n
  • sehr kompakte Abmessungen f\u00fcr ein schlankes Design.<\/li>\n<\/ul>\n

    Potenzielle Anwendungen f\u00fcr die M-OLED-Technologie<\/h2>\n

    Durch die schlanken Abmessungen sowie die hohe Effizienz und Helligkeit ist die M-OLED-Technologie f\u00fcr viele potenzielle Anwendungen unter Einsatz von Mikrodisplays in der Industrie- und Konsumelektronik geeignet, bei denen sie eine sehr hohe Bildqualit\u00e4t liefert. Neben den Head Mounted Displays f\u00fcr AR-Anwendungen bergen Virtual-Reality-Brillen ein riesiges Marktpotenzial und erfordern eine perfekte Bildverarbeitung f\u00fcr das nahtlose Eintauchen in neue virtuelle Welten. Auch bei hochpr\u00e4zisen Binokularen und Monokularen sowie bei elektronischen Suchern f\u00fcr Consumer-, Fernseh- und Funduskameras k\u00f6nnen OLED-Microdisplays sehr effizient eingesetzt werden.<\/p>\n

    Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass selbstemittierende OLEDs effektiver, flexibler und einfacher zu handhaben sind als klassische LCDs. Die deutlich schnellere Reaktionszeit im Mikrosekundenbereich, eine bessere Farbwiedergabe ohne aktive Hintergrundbeleuchtung und der erweiterte Farbraum liefern hellere und ges\u00e4ttigtere Bilder mit einem h\u00f6heren Kontrast. OLED-Microdisplays sind sehr kleine und d\u00fcnne Ger\u00e4te und unterst\u00fctzen damit die fortschreitende Miniaturisierung. Sie lassen sich perfekt in portablen und tragbaren Ger\u00e4te integrieren, insbesondere f\u00fcr eine lebensechte und Artefakt-freie User-Erfahrung in AR- und VR-Anwendungen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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