- LG und Samsung haben auf der CES 2024 transparente Displays vorgeführt. Solche großen transparenten Fernseher zogen viel Aufmerksamkeit von Besuchern auf sich
- Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass transparente Fernseher bald im Wohnzimmer auftauchen.
- LG konzentriert sich auf OLED-Displays, und Samsung entwickelt microLED-Bildschirme, doch beide Technologien sind noch nicht bereit für den praktischen Einsatz. Um die Schwierigkeiten der jeweiligen Technik zu verstehen, muss man tiefer einsteigen
LGs transparente OLED-Display-Technologie
- LG setzt auf transparente OLED-Displays
- OLED steht für organische Leuchtdioden und bezeichnet kohlenstoffbasierte Verbindungen, die Licht aussenden, wenn sie elektrisch angeregt werden
- Unterschiedliche Verbindungen erzeugen unterschiedliche Farben, die sich zu Vollfarbbildern kombinieren lassen
- Displays werden hergestellt, indem OLED-Materialien als dünne Schichten auf ein Substrat aufgedampft werden
- Die gebräuchlichste Methode ist, RGB-Materialien in Mustern anzuordnen, um hochdichte Arrays aus Vollfarb-Pixeln zu erzeugen
- Ein Display mit 4K-Auflösung besteht aus 3,84 Millionen Pixeln und nahezu 25 Millionen RGB-Subpixeln
- Timing und Stärke des Stroms, der an jedes Subpixel gesendet wird, bestimmen die Leuchtintensität
- Anstelle von Drähten müssen transparente leitfähige Leiterbahnen verwendet werden, damit das Licht nicht blockiert wird
- Tausende dieser Leiterbahnen sind in Zeilen und Spalten angeordnet und liefern die nötigen elektrischen Verbindungen zu jedem Subpixel
- Transistorschalter werden ebenfalls auf demselben Substrat gefertigt
- Damit OLED transparent wirkt, müssen all diese Materialien sorgfältig ausgewählt werden
- Für leitfähige Leiterbahnen wird Indium-Zinn-Oxid als dünner Film verwendet; die typische Dicke liegt bei 135 nm, lässt aber etwa 80 % des Lichts durch
- Transistormaterialien sind von Natur aus undurchsichtig und müssen daher so klein wie möglich gemacht werden, um weniger Licht zu blockieren
- Das in den meisten LCDs verwendete amorphe Silizium ist günstig, hat aber eine geringe Elektronenmobilität, was die Verkleinerung der Transistoren begrenzt
- Wenn amorphes Silizium per Laser getempert und in kristallines Polysilizium umgewandelt wird, verbessert sich die Elektronenmobilität und die Transistoren können kleiner werden, doch das ist nur auf kleinen Glassubstraten möglich
- Entwickler transparenter OLED-Displays wenden sich daher IGZO zu. IGZO hat eine hohe Elektronenmobilität und ermöglicht kleinere Transistoren als amorphes Silizium, wodurch weniger Licht blockiert wird
- OLEDs benötigen eine Verkapselungsschicht, die Oberfläche und Kanten abdeckt, weil das lichtemittierende Material zerstört wird, wenn es Sauerstoff oder Wasserdampf ausgesetzt ist
- Diese Schicht erzeugt beim Aneinandersetzen der Panels an den Rändern eine sichtbare Lücke, sodass sich kleine Displays nicht zu einem großen Display zusammensetzen lassen
- Wenn ein großes OLED-Display benötigt wird, muss ein einziges großes Panel gefertigt werden
- Der LG-Prototyp scheint eine Transparenz von rund 45 % zu haben. Menschen und Objekte hinter dem Bildschirm wirken deutlich dunkler als bei direkter Betrachtung
Samsungs microLED-Technologie
- Samsung verwendet für transparente Displays anorganische LEDs
- LEDs wandeln Elektrizität sehr effizient in Licht um und werden breit eingesetzt, etwa in Haushaltslampen, Auto-Scheinwerfern und Rücklichtern sowie als Betriebsanzeigen in Elektronikgeräten
- Bei LED-Displays besteht jedes Pixel aus jeweils einer RGB-LED
- Das eignet sich für Bilder, die aus großer Entfernung betrachtet werden, etwa auf Autobahnwerbetafeln oder Stadionanzeigen
- Ein TV-Display muss jedoch aus normaler Entfernung betrachtet werden und benötigt daher deutlich kleinere LEDs
- Noch vor zwei Jahren nutzten microLED-Displays Chips mit 30x50μm, inzwischen sind sie auf unter 12x27μm geschrumpft und damit um mehr als die Hälfte kleiner geworden
- Solch kleine LED-Chips blockieren kaum Licht und machen das Display dadurch transparenter
- Der taiwanische Displayhersteller AUO hat kürzlich ein microLED-Display mit mehr als 60 % Transparenz vorgeführt
- microLEDs werden von Sauerstoff und Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt und benötigen daher keine Verkapselung
- Dadurch lassen sich kleine Panels zu größeren nahtlosen Displays zusammensetzen
- Die Siliziumbeschichtung kleiner Panels kann zu Polysilizium getempert werden, das leistungsfähiger als IGZO ist, sodass sich kleinere Transistoren herstellen lassen, die weniger Licht blockieren
- Doch auch der microLED-Ansatz hat Probleme. Er steckt noch in einem frühen Stadium, die Herstellung ist teuer, und es sind aufwendige Prozesse nötig, um über das gesamte Display hinweg gleichmäßige Helligkeit und Farben zu erzielen
- Einzelne OLEDs senden klar definierte Farben aus, LEDs hingegen nicht. Schon geringe Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften eines LED-Chips können zu deutlich anderen Wellenlängen des ausgesendeten Lichts führen
- Hersteller haben dieses Problem bisher gelöst, indem sie Tausende Chips testeten, sie nach ähnlichen Wellenlängen gruppierten und alles außerhalb des gewünschten Bereichs aussortierten
- Das ist einer der Gründe, warum LED-Bildschirme teuer sind: Viele der für die Herstellung produzierten LEDs müssen verworfen werden
- Bei microLED funktioniert dieser Ansatz jedoch nicht. Die winzigen Chips sind schwer zu testen, und wenn viele verworfen werden, steigen die Kosten astronomisch an
- Stattdessen testen Hersteller nach der Montage die Gleichmäßigkeit des microLED-Displays und korrigieren Farbe und Helligkeit über das gesamte Display, indem sie den an jedes Subpixel angelegten Strom anpassen
- Dieser Kalibrierungsprozess umfasst das Scannen eines Bildes auf dem Panel und die Neuprogrammierung der Steuerschaltung; manchmal sind Tausende Wiederholungen nötig
- Hinzu kommen Probleme bei der Panelmontage. Die 25 Millionen microLED-Chips, aus denen ein 4K-Display besteht, müssen jeweils exakt positioniert und mit dem richtigen elektrischen Kontakt verbunden werden
- LED-Chips werden auf Saphir-Wafern hergestellt, wobei jeder Wafer nur Chips einer einzigen Farbe enthält
- Diese Chips werden vom Wafer auf einen Träger übertragen und dort vorübergehend fixiert, bevor sie auf das Backplane des Panels aufgebracht werden
- Das taiwanische microLED-Unternehmen PlayNitride hat ein Verfahren entwickelt, um große Kacheln mit einer Chipplatzierung unter 2 μm herzustellen, und verfügt über einen Prozess zur Positionierung kleiner Chips mit einer Ausbeute von über 99,9 %
- Doch selbst bei 99,9 % Ausbeute wären bei einem 4K-Display rund 25.000 fehlerhafte Subpixel zu erwarten
- Sie könnten falsch positioniert sein, sodass kein elektrischer Kontakt zustande kommt, es könnten Chips der falschen Farbe im Muster sitzen, oder der Subpixel-Chip selbst könnte defekt sein
- Solche Fehler lassen sich mitunter beheben, doch das erhöht die ohnehin hohen Kosten nur weiter
Praktische Einsatzmöglichkeiten transparenter Displays
- Nicht nur Samsung und LG, sondern auch andere Unternehmen haben zuletzt transparente Panels vorgestellt
- AUOs gekacheltes 60-Zoll-Transparentdisplay gewann im Mai auf der SID Display Week in San Jose den Popular Choice Award in der Kategorie microLED-basierte Technologien
- Das chinesische Unternehmen BOE zeigte auf der CES 2024 ein 49-Zoll-Transparentdisplay auf OLED-Basis
- Allen diesen transparenten Displays ist gemeinsam, dass sie extrem teuer sein werden
- Nur LGs transparentes OLED-Display wurde bisher als kommerzielles Produkt angekündigt, doch Preis und Marktstart wurden noch nicht genannt
- Angesichts dessen, dass schon die undurchsichtige Version teuer genug ist, lässt sich der Preis jedoch leicht erahnen. LGs Topmodell, ein 77-Zoll-OLED-TV, kostet $4,500
- Dank nahtloser Kachelung können transparente microLED-Displays größer werden als OLEDs, doch auch die Produktionskosten sind deutlich höher
- Das spiegelt sich im Preis wider. So wird Samsungs 114-Zoll-undurchsichtiger microLED-TV für $150,000 verkauft, und beim transparenten Modell wird ein noch höherer Preis erwartet
- Bei solchen Preisen stellt sich die Frage, wofür transparente Displays tatsächlich genutzt werden sollen
- Für einen Fernseher im Wohnzimmer sind sie wohl zu teuer. Und der Preis ist nicht das einzige Problem
- Niemand möchte beim Filmeschauen ein Bücherregal durch den Hintergrund hindurch sehen
- Deshalb enthielt der von LG auf der CES 2024 gezeigte transparente OLED-TV eine schwarze Stoff-"Kontrastschicht", die bei Bedarf die Rückseite des Displays verdeckt
- Transparente Displays könnten auf dem Desktop nützlich sein. Nicht, weil man hindurchsehen kann, sondern weil sich eine Kamera dahinter platzieren lässt, die Bilder aufnimmt, während man direkt auf den Bildschirm schaut
- Das könnte helfen, bei Zoom-Anrufen Blickkontakt zu halten
- Das Unternehmen Veeo demonstrierte auf der CES 2024 einen Prototyp eines solchen Produkts und plant, später in diesem Jahr ein 30-Zoll-Modell für $3,000 sowie ein 55-Zoll-Modell für $8,500 auf den Markt zu bringen
- Veeos Produkt nutzt LGs transparente OLED-Technologie
- Transparente Bildschirme werden bereits für Beschilderung und öffentliche Informationsdisplays eingesetzt
- LG hat 55-Zoll-transparente OLED-Panels in den Fenstern des neuen Hochgeschwindigkeits-U-Bahn-Systems GTX in Seoul installiert
- Fahrgäste können auf diesen Displays Karten und Informationen sehen, und bei Bedarf werden sie transparent, damit auch die Aussicht nach draußen sichtbar bleibt
- Transparente LG-Panels wurden auch in einem Prototyp des E35e-Baggers von Doosan Bobcat eingesetzt
- Dieses Touchscreen-Display kann als Front- oder Seitenfenster des Fahrzeugs dienen und wichtige Maschinendaten anzeigen oder Livebilder von am Fahrzeug montierten Kameras darstellen
- Solche transparenten Displays könnten ähnlich funktionieren wie Head-up-Displays in den Windschutzscheiben mancher Flugzeuge
- Große transparente Displays sind daher zwar beeindruckend, werden anfangs aber eher in Displays für Maschinenbediener, in öffentlicher Unterhaltung, im Einzelhandel und in Fahrzeugwindschutzscheiben zu sehen sein
- Frühe Anwender könnten die Entwicklung von Massenproduktionsprozessen finanzieren, wodurch die Preise sinken könnten
- Doch selbst wenn die Kosten ein vernünftiges Niveau erreichen, bleibt abzuwarten, ob Verbraucher wirklich einen transparenten Fernseher für zu Hause wollen
Meinung von GN⁺
- Transparente Display-Technologie ist ohne Zweifel interessant und futuristisch. Bei der praktischen Nutzbarkeit bleiben jedoch Fragen offen
- Der Displaymarkt ist bereits durch den Wettbewerb zwischen OLED und microLED hart umkämpft, und nun kommt mit Transparenz ein neuer Faktor hinzu. Welche Technologie den Markt anführen wird, lässt sich schwer vorhersagen
- Die größte Herausforderung transparenter Displays ist der hohe Preis. Dieser hängt direkt mit den Produktionskosten zusammen, weshalb eine breite Verbreitung vorerst schwierig erscheint
- Ein weiteres Thema sind die tatsächlichen Einsatzfelder transparenter Displays. Für Technologiedemos wirken sie beeindruckend, aber ob sie im Alltag wirklich nötig sind, ist fraglich
- Betrachtet man die Richtung der technischen Entwicklung, könnten transparente Displays zwar ein zukünftiger Trend werden, bis zur Kommerzialisierung dürfte es jedoch noch lange dauern
- Es ist wahrscheinlicher, dass transparente Displays zunächst eher für spezielle Zwecke in Industrieumgebungen oder kommerziellen Räumen eingeführt werden als in normalen Haushalten
- Auch der Einsatz in Fahrzeugen und Flugzeugen ist beachtenswert; in Kombination mit AR/VR-Technologien könnte sich hier eine noch größere Synergie ergeben
- Im TV-Markt dürften weiterhin andere Faktoren wie Bildqualität, Auflösung und Größe wichtiger sein als Transparenz. Eine breite Verbreitung transparenter Fernseher erscheint unwahrscheinlich
- Dennoch ist zu erwarten, dass das wachsende Interesse an transparenten Displays als Next-Generation-Display die Weiterentwicklung von Display-Technologien wie OLED und microLED zusätzlich beschleunigen wird
- Insbesondere bei Wearables wie AR-Brillen oder bei Internet-of-Things-(IoT)-Geräten könnte das Potenzial transparenter Displays besonders gut zur Geltung kommen
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