Pixel sind das Herzstück digitaler Bilder – eine faszinierende Reise von simplen Bildpunkten zu den lebendigen Farben moderner Bildschirme.
Von Smartphones über Computer bis hin zu riesigen Werbetafeln, Bildschirme sindallgegenwärtig. Sie formen, wie wir Informationen aufnehmen, miteinander kommunizieren und die Welt wahrnehmen. Die Grundlage hierfür ist bemerkenswert klein: das Pixel. Pixel sind die Bausteine jedes digitalen Bildes. Diese Technologie stellt visuelle Inhalte in beeindruckender Vielfalt dar.
Ein Blick auf Liquid Crystal Displays (LCD)
Liquid Crystal Displays sind eine bedeutende Technologie in der Welt der Bildschirme. Jeder Pixel eines LCDs besteht aus drei Subpixeln in den Grundfarben Rot, Grün und Blau, den sogenannten RGB-Farben. Durch die Aufteilung in RGB-Subpixel können alle auf den Bildschirmen sichtbaren Farben dargestellt werden.Die Bildgebung hängt maßgeblich von den Flüssigkristallen (LC) ab. Sie steuern, ob das Licht, das durch die Subpixel strömt, blockiert wird oder den Nutzer erreicht.Dazu werden die LCs unter Strom gesetzt. Die elektrische Spannung steuert dieOrientierung der Kristalle und damit, in welcher Richtung die Lichtwellen schwingen. Die Flüssigkristalle leuchten jedoch nicht selbst. In modernen Bildschirmen werden Leuchtdioden (LEDs) als Hintergrundbeleuchtung verwendet.
Die eigentliche Bildgebung beginnt mit Licht, das von der Hintergrundbeleuchtung ausgestrahlt und durch einen Polarisationsfilter geschickt wird. Dieser Filter lässt nur Lichtwellen einer bestimmten Ausrichtung durch. Nachdem das Licht die Flüssigkristalle und die RGB-Farbfilter durchquert hat, trifft es auf einen zweiten Polarisationsfilter. Dieser ist im rechten Winkel zum ersten Filter ausgerichtet. Nur Lichtwellen, die von den Flüssigkristallen so ausgerichtet wurden, dass sie den zweiten Polarisationsfilter passieren können, erreichen den Betrachter. Damit wird kontrolliert, wie viel Licht jeden Subpixel verlässt. So lassen sich Bilder und Farben auf dem Bildschirm darstellen.
OLEDs: Eine Welt der selbstleuchtenden Pixel
Im Gegensatz zu LCDs benötigen OLED-Displays (Organic Light-Emitting Diodes) keine Hintergrundbeleuchtung. Stattdessen besteht jeder Pixel aus Material, das selbst leuchtet, sobald es unter Strom gesetzt wird. Diese Bildschirme sind dünner und flexibler als LCDs. OLED-Displays bieten zudem höhere Kontraste und tiefere Schwarzwerte als Bildschirme mit Flüssigkristallen.
Ein OLED-Pixel besteht aus einer Reihe organischer Schichten zwischen zwei Elektroden. Wenn Strom durch diese Schichten fließt, werden die organischen Materialien angeregt und geben Licht ab. Zur Herstellung von OLED-Bildschirmen werden zwei alternative Methoden angewendet. Die Dioden werden entweder in einem RGB-Muster angeordnet, und entsprechend „dotiert“. Bei diesem Vorgang werden die Materialien mit Fremdatomen versetzt. Die dadurch entstandene Zusammensetzung der Materialien bestimmt die Farbe des emittierten Lichts. Diese Technologie wird bevorzugt in kleineren Displays verwendet. Bei der zweiten Methode befinden sich weiße OLEDs hinter RGB-Farbfiltern. Wie bei LCDs dienen die RGB-Farbfilter auch hier dazu, jeglichen Farbton darzustellen, der auf dem Bildschirm zu sehen ist. Vor allem größere Bildschirme nutzen diese Methode.
LCD versus OLED
Wenn wir LCD- und OLED-Technologien vergleichen, müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. LCDs sind in der Regel langlebiger und kostengünstiger, während OLEDs durch echtes Schwarz und lebendigere Farben überzeugen. OLEDs bieten auch bessere Betrachtungswinkel und ermöglichen schlankere Designs.
Ausblick: Effizienz, Brillanz und Flexibilität
Für zukünftige Bildschirmtechnologien zeichnen sich vielfältige und spannende Entwicklungen ab. MicroLED-Technologien ebnen den Weg für ultrahelle, energieeffiziente Displays und vermeiden das Risiko eingebrannter Pixel. Gleichzeitig revolutioniert Quantum-Dot-Technologie (QLED) die Darstellung, indem sie verbesserte Farbwiedergabe und gesteigerte Helligkeit bietet. Flexible und rollbare Bildschirme eröffnen neue Designmöglichkeiten für mobile Geräte und Fernseher. Diese Fortschritte versprechen eine Ära, in der Bildschirmtechnologie noch leistungsstärker und vielseitiger wird.
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Quellen (Quellen wurden vom Autor übersetzt)
Nature – LCD and OLED: present status and future perspectives
