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REPORTAGE

Aktuelle Display-Technologien im Vergleich: Welches Panel sollte mein neuer Monitor besitzen?

Von Philip Fischer
04.04.2017

Hinter den Monitoren, die heute flächendeckend verwendet werden, verbirgt sich eine hochkomplexe Wissenschaft, die sich ständig damit beschäftigt, dem Kunden noch dünnere und noch höher auflösende Bildschirme zur Verfügung stellen zu können. Welche Techniken dazu verwendet werden und unter welchen Umständen eine gewisse Technik einer anderen vorzuziehen ist, haben wir für Sie zusammengestellt.

Einführung in die Display-Technologie

Der grundlegende Wunsch eines jeden Kunden ist es, einen Monitor für sich zu finden, welcher einerseits, der Anwendung entsprechend, schnell reagiert und andererseits eine passende Größe aufweist, die eine möglichst komfortable Nutzung ermöglichen soll. Dabei sind die schweren und unhandlichen Röhrenbildschirme bereits vor Jahren, quasi flächendeckend, von der Flachbildschirmtechnologie abgelöst worden. Moderne und zeitgemäße Flachbildschirme arbeiten hauptsächlich mittels LCD-Technologie. Die Abkürzung LCD steht dabei für "Liquid Crystal Display" und deutet so direkt auf die zugrunde liegende Technik hin.

Um die Technik besser zu verstehen, bietet es sich an, zuerst auf den generellen Aufbau eines Displays einzugehen. Dieses besteht zum einen aus einer Gehäuserückseite, einer notwendigen Hintergrundbeleuchtung, einem Pixel-Panel und einer dem Schutz dienenden Frontabdeckung. Für den Endnutzer ist hier vor allem die Komponente des Pixel-Panels von Interesse.

Um dessen Wichtigkeit zu verstehen, ist das Verständnis um dessen Funktion wichtig. Das Prinzip ist gänzlich einfach. Das komplette Bild ist aus kleinsten einzelnen Funktionseinheiten aufgebaut. Diese werden, wie weitläufig bekannt ist, Pixel oder Bildpunkte genannt. Bei der LCD-Technologie bestehen die Pixel aus kleinen Flüssigkristallbestandteilen, die je nach Steuerung durch die Elektronik einmal mehr und einmal weniger Lichtdurchlässigkeit aufweisen. Ein Pixel ist immer einer Farbe zugewiesen, wobei die Mischung der Grundfarben RGB (Rot, Grün, Blau) alle anderen denkbaren Farben ergibt. Durch die entsprechende Schaltung der Steuerungselektronik werden die Pixel unterschiedlich durchlässig für das von hinten auf sie strahlende Licht der Hintergrundbeleuchtung, die praktisch wie ein Diaprojektor funktioniert.

Pixelstruktur eines Panels mit den Grundfarben RGB

Doch durch die unterschiedlichen Anforderungen an die Flachbildschirme kam es in der Vergangenheit unter anderem zu den unterschiedlichsten Ausprägungen der Technologien. So entstanden nicht nur einheitliche Flachbildschirme, sondern verschiedene Untergruppen, deren Technologien im Folgenden näher beleuchtet werden.

Die aktuellen Display-Technologien in der Übersicht

Monitore werden nicht nur immer günstiger, sondern bieten auch immer mehr Komfort für den Benutzer an, heutzutage können Inhalte auch noch aus den undenkbarsten Blickwinkeln abgelesen und Farbvariationen erreicht werden, die der Realität unglaublich nahekommen. Welche Technologien hinter diesen technischen Errungenschaften stecken, erfahren Sie im Folgenden.

Twisted Nematic (TN)

Die Twisted-Nematic- oder TN-Panel-Technologie ist, betrachtet man alle derzeit auf den Schreibtischen der privaten und gewerblichen Nutzer stehenden Displays, wohl bei den meisten Bildschirmen vorzufinden und überzeugt vor allem durch eine schnelle Reaktionszeit. Das Prinzip hinter den TN-Panels stellt sich wie folgt dar. Bei der TN-Technologie sind in jedem einzelnen Pixel Flüssigkristalle enthalten, die ein stäbchenförmiges Erscheinungsbild aufweisen. Dabei sind die stäbchenförmigen Flüssigkristalle in den Pixeln standardmäßig alle waagerecht zur Bildebene ausgerichtet. Durch zwei Polarisatoren wird mittels eines erzeugten elektrischen Feldes dafür gesorgt, dass die Flüssigkristallmoleküle entsprechend senkrecht ausgerichtet werden. Der Grad der Änderung lässt sich durch die Amplitude der angelegten Spannung einstellen. Einfach gesagt sorgt die schrittweise Senkrechtstellung der LC-Moleküle dafür, dass immer weniger Licht der Hintergrundbeleuchtung die Pixel-Panel-Schicht durchdringen kann. Je nach angelegter Spannung wechselt das Pixel mit den roten, grünen und blauen Subpixeln also von hell zu dunkel oder umgekehrt.

BenQ ZOWIE XL2540 mit einem 240 Hz TN-Panel. Bei der Bildwiederholungsfrequenz stellt dies momentan das Maximum dar. Erhältlich bei Amazon (Foto: BenQ)

Durch die Mischung der drei Subpixelfarben kann also potenziell eine Farbpalette von 16,2 Millionen unterschiedlichen Farben erzeugt werden. Das 32-Bit-Farbspektrum umfasst jedoch nicht nur 16,2 Millionen Farben, sondern 16,7 Millionen Farben. Um mittels der TN-Technologie die entstehende Differenz auf das 32-Bit-Farbspektrum darstellen zu können, bedarf es der Anwendung von verschiedenen Techniken. Eine davon ist die "Frame Rate Control", bei welcher mittels extrem schnellen Farbwechsels eine zwischenliegende Farbe simuliert werden kann. Der Nachteil dieser Methode ist jedoch, dass es durch die schnelle Schaltung zwischen den Farben zum erkennbaren Flimmern kommen kann. Eine weitere Methode ist das sogenannte "Dithering". Bei dieser Technik wird durch die spezielle Anordnung von Pixeln der Farbübergang verbessert und somit eine erhöhte Farbtiefe simuliert und wahrgenommen.

Ein bedeutender Nachteil der TN-Technik ist, dass sich die Flüssigkristallmoleküle nie perfekt zueinander ausrichten. Dadurch entstehen einerseits Fehlfarben, andererseits kommt es zu einer Verringerung des Kontrasts und somit zu einer sinkenden Blickwinkelunabhängigkeit. Um dem hardwarebezogen entgegenzuwirken, kann eine Folie eingesetzt werden, die die Entstehung von Fehlfarben und das Auftreten von Bildfehlern durch falsche Blickwinkel ausgleichen soll.

Der große Vorteil der TN-Technologie sind jedoch der geringe Herstellungspreis und die hohe Reaktionsgeschwindigkeit. Daher sind diese Monitortypen vor allem für Gamer, die sich eher in dem unteren Preissegment bedienen wollen, das Produkt der Wahl.

Vertical Alignment (VA)

Eine weitere sehr bekannte Panel-Technologie ist die Vertical-Alignment- (VA) beziehungsweise die Multi-Domain-Vertical-Alignment-Technik (MVA). Diese Methode liefert auch die technische Grundlage für die PVA-Technologie, die später näher behandelt wird.

Grundsätzlich funktioniert auch die MVA-Methode nach den Grundlagen der TN-Technologie. Auch der Aufbau der Displays bleibt faktisch identisch. Bei der MVA-Methode befinden sich, ebenso wie bei der bereits vorgestellten TN-Methode, Flüssigkristallmoleküle zwischen zwei Polarisatoren. Bei der MVA-Technik liegen, wenn keine Spannung anliegt, alle LC-Moleküle vertikal im Pixel-Panel. Durch die Tatsache, dass kein Lichtstrahl der Hintergrundbeleuchtung das Pixel-Panel passieren kann, stellen sich alle Bildpunkte (Pixel) für den Anwender schwarz dar. Wird durch die Steuerelektronik eine Spannung angelegt, so kommt es zur Drehung der LC-Moleküle. Bei dieser präziser gesagt 45°-Drehung wechseln die Bildpunkte von Schwarz auf Weiß.

Philips 241P6EPJEB/00 mit MVA-Paneltechnologie. Erhältlich bei Amazon (Foto: MMD)

Einer der bedeutendsten Unterschiede zur TN-Technologie besteht darin, dass die Pixel bei den MVA-Panels noch weiter unterteilt werden. Bei MVA-Panel-Technologien unterteilt sich ein Pixel in drei Schichten, die so eine noch höhere Sensibilität bei der Erkennung der Bewegungen von Flüssigkristallmolekülen im Panel erlauben. So kann nicht nur die Rotation der LC-Moleküle erkannt und genutzt, sondern auch die Kipprichtung für die deutliche Kontrastverstärkung eingesetzt werden. Daher zählt nicht nur der bessere Kontrast zu den Vorteilen der MVA-Technik, verglichen mit der TN-Technik kann die MVA-Technologie auch mit einer deutlich besseren Blickwinkelunabhängigkeit aufwarten. Gegen die sehr schnelle Reaktionszeit der TN-Technik hat die herkömmliche MVA-Technologie jedoch keine Chance. Mittels sogenannter S-MVA-Technik wird dem Trägheitsproblem entsprechend entgegengewirkt. Doch vor allem der Stromverbrauch ist einFaktor, bei dem sich die MVA-Technik gegenüber der TN-Technologie geschlagen geben muss.

Die PVA-Technik ist eine Weiterentwicklung der MVA-Technologie und hebt sich vor allem durch den Unterschied ab, dass nicht wie bei MVA drei, sondern vier Subpixel eingesetzt werden. So ist ein deutlich höherer Kontrast möglich. Die neuere S-PVA- setzt wie die S-MVA-Technik auf den Einsatz von acht Subpixeln, die es ermöglichen, nach Anlegen einer Spannung in acht verschiedene Richtungen gedreht zu werden. So kann hier von einer deutlich verbesserten Unabhängigkeit seitens des Blickwinkels ausgegangen werden. Der hohe Energieverbrauch macht diese Technik für die breite Masse jedoch eher unattraktiv. Die MVA-/PVA-Technologie findet ihren Einsatzbereich daher vor allem in der medizinischen Bildgebung sowie bei der CAD-Konstruktion und der Bildbearbeitung.

Aktuelle VA-Panels stehen bei der Bildaufbauzeit den TN-Panels in nichts nach und liefern Reaktionszeiten von 1 ms, wobei der Kontrastwert mit etwa 3000:1 deutlich höher ausfällt als bei den TN-Panels mit 1000:1. Allerdings ist erkennbar, dass die bei VA-Panels ansonsten gute Blickwinkelstabilität bei aktuellen Panels leidet, was auch mit der Übertaktung zusammenhängen mag.

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