Pixeltricks für bessere Displays

Tablets und andere tragbare Geräte sollen dank einer neuen Bildschirmtechnik bald ausdauernder und leichter werden.

Die hellen und attraktiven Displays von Tablets wie dem iPad haben auch Nachteile: Damit sie möglichst lange betrieben werden kann, müssen relativ schwere Batteriesätze verbaut werden. Eine neue Bildschirmtechnik, die speziell für solche Geräte entwickelt wurde, soll nur noch ein Viertel des Energiebedarfs herkömmlicher Komponenten haben, gleichzeitig aber auch eine bessere Farbdarstellung und höhere Auflösung bieten.

Samsung und seine Partnerfirma Nouvoyance arbeiten schon seit mehreren Jahren an dem Konzept. Dabei kommt eine neuartige Anordnung der Bildpunkte (Pixel) zum Einsatz, die größere Mengen Licht der Backlight-Module durchlässt. Dabei werden gleichzeitig algorithmische Tricks eingesetzt, die das Backlight dynamisch dimmen – je nachdem, was dargestellt werden soll.

"Die Leute wollen mindestens zehn Stunden Batterielaufzeit bei einem Tablet und gleichzeitig immer bessere Farben und höhere Auflösung", sagt Joel Pollack, Executive Vice President bei Nouvoyance. Ein Standard-LC-Display setzt auf eine Pixel-Architektur auf Basis sogenannter RGB-Stripes. Jeder Bildpunkt besteht also aus einem roten, blauen und grünen Subpixel, die die Farben eines weißen Backlights filtern. Dieser Prozess ist erstaunlich ineffizient: mehr als 90 Prozent der Backlight-Lumineszenz gehen dabei verloren.

Um die Auflösung zu erhöhen, wird normalerweise die Zahl der Bildpunkte gesteigert, wobei gleichzeitig die Zahl der Transistoren zunehmen muss, um diese Bildpunkte zu kontrollieren. Das Problem dabei ist, dass die Transistoren Teile der Pixel blockieren können. Kleinere Bildschirme werden deshalb mittlerweile mit einem neuen Prozess entwickelt, der mit kleineren Transistoren arbeitet, gleichzeitig aber genügend Energie durchlässt, um das Display zu betreiben. Dabei ist es aber schwer, dieses Verfahren auf größere Bildschirme für Tablets oder Fernseher zu übertragen. "Normalerweise sinkt der Bereich, der Licht durchlässt, mit zunehmender Auflösung", sagt Pollack.

Das Nouvoyance-Pixeldesign, PenTile genannt, lässt mehr Licht durch – und zwar mit einem mehrstufigen Verfahren. Zunächst sind die Subpixel in Rot, Blau und Grün größer als die traditioneller Bildschirme. Zweitens ist einer von vier Subpixeln durchsichtig. Das heißt, das Backlight braucht weniger Energie und leuchtet somit heller.

"Die durchsichtigen Subxpixel absorbieren fast kein Licht, was uns bei Inhalten, die einen Weißanteil besitzen, enorme Vorteile bringt", sagt Pollack. "Und fast jedes Bild hat einen Weißanteil."

Weniger Subpixel würden normalerweise auch eine geringere Auflösung bedeuten. Der PenTile-Bildschirm bietet eine Bildpunktanordnung, die das Auge glauben lässt, es mit mehr Pixeln zu tun zu haben. Das Verfahren kommt mit einem Drittel der Subpixel eines RGB-Stripe-Displays aus.

Es gibt bereits 75 verschiedene Produkte auf dem Markt, die PenTile einsetzen, die meisten davon basieren auf organischen Leuchtdioden (Amoled). Die Technik steckt etwa in Handys und Kameras. "Heutige Herstellungstechniken schränken die Nutzung des organischen Materials ein, was die Pixeldichte klein hält", sagt Paul Semenza, Analyst beim Branchendienst DisplaySearch. Mit PenTile sei es daher möglich, eine höhere "effektive" Auflösung zu erzielen.

PenTile nutzt außerdem Softwareroutinen, um die Helligkeit einer Szene zu bestimmen und das Backlight bei dunkleren Bildern automatisch zu dimmen. Ein Prototyp dieser Idee wurde letzten Monat in Los Angeles gezeigt. "Die Kombination eines niedrigen Energierbedarfes mit hoher Auflösung ist wichtig für Tablets", meint Semenza. Die Hersteller müssten allerdings noch Wege finden, passende Transistoren zu bauen, wie man sie von kleineren hochauflösenden Bildschirmen wie Apples Retina-Display im iPhone 4 kennt. (bsc)