QD-OLED: Das steckt hinter der neuen und besten TV-Technologie

Die Welt der Fernsehgeräte ist um eine Abkürzung reicher. Zu LCD, LED, Mini-LED, Micro-LED, OLED und QLED gesellt sich QD-OLED.

Auf der diesjährigen Elektronikmesse CES sind QD-OLEDs die größte Innovation bei Flat-TVs – zu recht. Wenn Geräte mit der Technologie das halten, was sie versprechen, stoßen sie sowohl klassische OLED-TVs als auch LED-Premium-TVs vom Doppelthron.

Quantum Dot

QD steht für Quantum Dot (Quantenpunkt). Um aus Wikipedia zu zitieren: „Ein Quantenpunkt ist eine nanoskopische Materialstruktur, meist aus Halbleitermaterial“. Spannender für die TV-Technologie ist nicht was sie sind, sondern wie man sie einsetzt.

Sie sind sehr klein, energieeffizient und können optisch beeinflusst werden. Dadurch lassen sich Quantum Dots als eine Art Umwandler einsetzen, um Licht zu Farbe zu machen.

Um zu verstehen, was QD-OLED so besonders macht, hilft es die bestehenden Technologien QLED und OLED zu erklären. Denn QD-OLED kombiniert deren Eigenschaften zu einem Paket, das das beste aus beiden Welten liefert.

QLED

Der Erfinder der QD-Technologie bei Fernsehgeräten ist Samsung Display – die Panel-Sparte von Samsung. Quantum Dot nutzt Samsung seit ein paar Jahren bei den Premium-TV-Modellen mit QLED.

QLED-TVs sind LCD-Fernseher mit LED-Hintergrundbeleuchtung, plus Quantum Dots. Die LED-Hintergrundbeleuchtung erzeugt sehr helles, blaues Licht. Darüber liegen rote und grüne Quantum Dots. Diese nehmen die Energie des blauen Lichts auf und erzeugen rotes und grünes Licht. Die Mischung ergibt weißes Licht.

Weil Quantenpunkte sehr energieeffizient sind und sehr präzise für die Wunschfarbe hergestellt werden können, entsteht so ein sehr reines Weiß. Dieses Weiß kann heller sein als bei normalen LCD-TVs mit LED-Hintergrundbeleuchtung. Bei diesen ist das Weiß bei hohen Helligkeiten schwer „rein“ zu halten, es würde einen Farbstich bekommen. Weil das bei QLED nicht der Fall ist, können dieser heller sein und strahlendere Farben und mehr Kontrast liefern.

Das so reinweiße Licht kommt als nächstes durch die LCD-Matrix. Diese erzeugt die Bilder und ist dafür verantwortlich, wie hell und dunkel etwas am Bildschirm erscheint. Danach kommt der Farbfilter, der das weiße Licht in die richtigen Mengen rot, grün und blau aufteilt. Das Ergebnis ist das übliche Farbbild, so wie wir es kennen.

OLED

OLED-TVs benötigen weniger Komponenten, um ein Farbbild anzuzeigen: die eigentlichen OLEDs und einen Farbfilter. OLED-Material in den Farben Rot, Grün und Blau (RGB) wird im Sandwich-Verfahren zusammengestellt, um weißes Licht zu erzeugen. Der Farbfilter dröselt es danach wieder in das für uns sichtbare Farbspektrum auf.

Weil jedes OLED-Pixel selbst leuchtet, kombiniert es quasi die Funktion von LED-Hintergrundbeleuchtung und LCD-Matrix.

Vor- und Nachteile von OLED-TVs

Da die OLED-Pixel selbst leuchten und entsprechend gedimmt werden können, ist hier ein echtes Schwarz möglich. Bei LCD-basierten TVs, inklusive QLED, geht das nicht, weil selbst Mini-LEDs deutlich größer als einzelne Pixel sind und immer irgendwo etwas leuchten muss um für einen anderen Teil des Bilds Licht bzw. Farbe zu erzeugen. Deshalb sind QLEDs und alle LED-TVs auch anfällig für Blooming, bzw. den Halo-Effekt. Dabei entsteht eine Art Leuchten um helle Bildelemente vor dunklem Hintergrund.

Durch das Wegfallen der LCD-Matrix sind die Betrachtungswinkel bei OLED-TVs größer. Bei QLED ist ein Helligkeits- und Farbsättigungsverlust bemerkbar, wenn man seitlich bzw. von oben oder unten auf den Fernseher blickt.

OLED-TVs sind weit weniger hell als QLED-TVs. In dunklen Räumen sehen sie brillant aus, aber in hellen Räumen, bzw. wenn man lieber mit angeschaltetem Licht fernseht, sind QLED-TVs viel besser.

Bei hoher Helligkeit tendieren die Farben bei OLEDs zum Ausbleichen. Das liegt an einer technischen Notwendigkeit. Um genug Helligkeit für HDR-Inhalte zu erzeugen, hat LG bei seinen Panels ein weißes Subpixel hinzugefügt. Das ist derzeit Standard bei allen OLED-TVs. Wenn dieses weiße Subpixel zu hell leuchtet, werden die anderen Subpixel (rot, grün, blau) teilweise überstrahlt. Das weiße Subpixel wird genutzt, weil die Herstellung weit günstiger ist, als ein echtes RGB-OLED-Panel, bei dem weißes Licht nur aus den Farben Rot, Grün und Blau gemischt wird und hell genug für HDR-Inhalte ist.

Damit hat QLED nicht nur einen Vorteil bei hellen Umgebungen, sondern auch bei hellen HDR-Inhalten: Die Farbwiedergabe ist präziser als bei OLED.

QD-OLED

QD-OLED verspricht, alle Defizite von QLED und OLED zu eliminieren, indem die beiden Technologien vereint werden. Als Hintergrundbeleuchtung werden blaue OLEDs genutzt. Zur Erinnerung: Bei QLED waren es blaue LEDs.

Jedes blaue OLED-Pixel wird in 3 Subpixel aufgeteilt. Das blaue Subpixel nutzt direkt das blaue Licht. Das rote und grüne Subpixel nutzen Quantum Dots, die das blaue Licht in die entsprechende Farbe umwandeln.

So hat das Licht bereits die notwendigen Grundfarben, um alle Millionen anderen Farben zusammenzumischen. Ein Farbfilter ist dadurch nicht mehr notwendig.

Und weil Quantenpunkte sehr energieeffizient sind, gibt es nahezu keinen Verlust bei der Helligkeit durch die Umwandlung der Farbe Blau in die Farben Rot und Grün. Der Verzicht auf den Farbfilter erhöht ebenfalls die ausgegebene Helligkeit. Dadurch kann auf ein weißes Subpixel verzichtet werden.

Das Ergebnis ist ein helles, farbechtes Bild mit hohen Kontrastwerten, großen Betrachtungswinkeln, keinem Blooming-Effekt und schnellen Reaktionszeiten (für Gamer).

Weitere Vorteile von QD-OLED

Samsung Display ist derzeit der einzige Hersteller von QD-OLED-Panelen. Er verspricht ein Kontrastverhältnis von 1.000.000:1 bei der Auflösung 4K und ein Farbvolumen von über 80 Prozent – Industriestandard sei derzeit etwa 60 Prozent.

Außerdem soll es weniger Reflexionen geben, aufgrund fehlender Filter und Schichten. Laut Samsung Display sind diese bei QD-OLED bei weniger als einem Prozent, während normale OLED-TVs etwa 4 Prozent des einfallenden Lichts reflektieren.

Bei QD-OLEDs soll es zudem keinen Einbrenn-Effekt geben und die Lebensdauer soll generell höher als bei normalen OLEDs sein.

Zur maximalen Helligkeit gibt es noch keine Angabe. Es ist davon auszugehen, dass mindestens 1.000 nits erreicht werden, was als goldener Standard für HDR gilt. Selbst hochpreisige Topmodelle aktueller OLED-TVs liegen bei unter 900 nits. Da die Basis bei QD-OLED aber immer noch OLED ist, werden erste Geräte vermutlich weniger hell sein als QLED-TVs. Samsung Display wird in den nächsten Jahren weiter daran forschen, wie die Helligkeit von QD-OLED gesteigert werden kann, ohne die Lebensdauer der blauen OLEDs zu reduzieren.

QD-OLEDs könnten günstiger werden

Ein weiterer Vorteil von QD-OLEDs: Durch die weniger benötigten Komponenten, können sie dünner gebaut werden – und günstiger. Zu Beginn werden die TV-Hersteller den Preisvorteil aber vermutlich nicht an die Kund*innen weitergeben, weil QD-OLED eine Qualitätssteigerung ist und deshalb, zumindest aus der Sicht des Herstellers, ein höherer Preis gerechtfertigt ist.

Es liegt aber auch an Samsung Display. Der Hersteller der Panele wird zu Beginn vermutlich den Preis etwas höher als nötig halten, um die Entwicklungskosten wieder einzuspielen.

Danach könnte der Preis ordentlich runtergehen. Denn derzeit gibt es nur einen Anbieter von OLED-Panelen: LG Display. Wenn Samsung Display seine QD-OLED-Panele zum gleichen Preis oder sogar günstiger anbietet, gibt es für TV-Hersteller keinen Grund weiterhin OLED-Panele von LG Display zu kaufen. Man würde dem südkoreanischen Konkurrenten damit einen harten Schlag versetzen.

Von den TV-Herstellern hat derzeit nur Sony mit dem A95K einen QD-OLED-TV angekündigt (ohne Preisangabe). Von Samsung ist ein 65-Zöller auf der CES-Website zu sehen, der aber noch nicht offiziell angekündigt wurde. Dell hat 2 Gaming-Monitore mit QD-OLED angekündigt, auch hier wurde noch kein Preis verraten.

Was kommt als nächstes

QD-OLED ist zwar jetzt „the latest and greatest“, aber nicht das Ende der Fahnenstange. In einem nächsten Schritt könnten die Quantum Dots selbstleuchtend werden. Diese Technologie wird gerade unter dem Namen QDEL erforscht. Wenn OLED überhaupt nicht mehr als Lichtquelle benötigt wird, könnten TVs noch dünner, flexibler farbkräftig, heller und langlebiger werden.

Die Marktreife von QDEL liegt aber noch in weiter Zukunft. Konkreter scheint da QNED zu werden, was ebenfalls von Samsung Display entwickelt wird. Dabei wird das blaue OLED-Licht durch Nano-LEDs getauscht. Im ersten Schritt wären die auch blau, zukünftig könnten diese die RGB-Farben haben – im Grunde also wie ein klassisches OLED-Display, nur heller und langlebiger. Nano-LEDs sind kleiner als ein Pixel. Zusammen mit Quantum Dots könnte ein Panel entstehen, das heller als QD-OLED und QLED ist, langlebiger und keinen Blooming-Effekt hat, weil die Pixel übergenau angesteuert werden.

Micro-LED ist derzeit nicht als Konkurrenz für QD-OLED zu sehen. Diese Panele nutzen Millionen von mikrometergroßen LEDs, die leuchten und Farbe erzeugen. Dadurch gibt es echtes Schwarz und eine hohe Farbechtheit. Sie machen derzeit nur bei TVs ab einer Diagonale von 80+ Zoll Sinn, da sie momentan nicht dichter gebaut werden können. Zudem sind diese Geräte teuer: Samsungs Micro-LED-TVs sind derzeit nicht unter 100.000 Euro erhältlich.