Displays von gestern bis morgen

Displays als Wegbereiter der multimedialen Welt

23. November 2022, 9:20 Uhr | Von Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach
Elektronische Displays sind heute für Menschen aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Ihr Erfolg begann mit Elektronenstrahlröhren in den ersten Fernsehgeräten – vor 70 Jahren
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Elektronische Displays sind heute für Menschen aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Ihr Erfolg begann mit Elektronenstrahlröhren in den ersten Fernsehgeräten – vor 70 Jahren.

Der Siegeszug der Displays begann quasi zeitgleich mit der Fachzeitschrift Elektronik Anfang der 1950er Jahre als die Verbreitung von Fernsehgeräten – noch mit Röhren und Bildröhre bestückt – in den Haushalten der USA von einem Anteil von etwa zehn Prozent auf 85 Prozent im Jahr 1959 zulegte. 1952 – einige Monate nach dem Start der Elektronik – nahm in Deutschland der Fernsehrundfunk den Betrieb auf und 1967 begann in Deutschland die Ausstrahlung des Farbfernsehens.

Auch im professionellen Bereich etablierten sich die Vakuum-basierten Displays in diesen Jahren: als Elektronenstrahlröhre in Oszilloskopen, Fernsehbildröhre in ersten Computern sowie Nixie-Röhre zur Zahlendarstellung. Hohe Leistungsaufnahme, großes Volumen und große Masse waren die Treiber für Forscher und Entwickler, nach Alternativen zu suchen.

Vor 50 Jahren waren die ersten Flüssigkristallanzeigen mit sogenannten 7-Segment-Anzeigen für Armbanduhren und Taschenrechner marktreif. Im nächsten Schritt folgten dann Charakter-Displays, die erstmals lateinische Buchstaben mit einer Auflösung ab 5 × 7 Pixel gut lesbar wiedergeben konnten. Eine oft erzählte Begründung der bis heute anhaltenden Dominanz asiatischer Displayhersteller fußt darauf, dass für die Anzeige asiatischer Schriftzeichen quasi Grafikauflösung benötigt wird.

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PC bringen Displays in Haushalte

Mitte der 1980er Jahre begann der Siegeszug der Personal Computer mit zunächst monochromen und bald darauf farbigen, grafikfähigen Monitoren, die auf Bildröhren basierten. Zunächst nur im beruflichen Umfeld präsent, zogen die Computer wenige Jahre später dann auch in die Haushalte ein. Von anfänglich einem Display pro Haushalt – dem Fernsehgerät im Wohnzimmer – konnten dann schon fünf und mehr Displays pro Haushalt gezählt werden: Fernsehgerät, Videorecorder, CD-Spieler, PC-Monitor, Digitaluhr, Taschenrechner etc. In dieser Zeit wurden in Japan bereits die ersten kleinformatigen Farbfernsehgeräte mit LCD auf den Markt gebracht.
Starke Treiber zu größeren LC-Displays waren tragbare Computer in Form von Laptops und der Ersatz der Bildröhrenmonitore in den Büros. Die Anzeige auf Bildröhren, noch dazu mit niedriger Bildfrequenz, gilt als augenbelastend und ermüdend.

Plasma, LCD, OLED: Flachdisplays entwickeln sich schnell weiter

In den 2000er-Jahren begann dann das Rennen zu immer größeren Displaydiagonalen und Auflösungen. Mit zunächst 42 Zoll und dann 55 Zoll großen LCD-TVs mit Full HD (FHD, 1920 × 1080 Pixel) endete die etwa zehn Jahre dauernde Dominanz von Plasmadisplays. Damit verschwand die erste massentaugliche Technik für großformatige Flachdisplay relativ rasch vom Markt. Der preisliche Vorteil der Bildröhren-Fernsehgeräte wurde immer kleiner und das Größenlimit der Bildröhren mit Diagonalen von ca. 30 Zoll – verbunden mit großer Bautiefe – führten schnell zu deren Aussterben.

Die vor 40 Jahren erfundenen OLEDs starteten ab 2000 ähnlich den LCDs mit zunächst kleinformatigen und monochromen Passiv-Matrix-Anzeigen. Ab 2010 begann die Erfolgsstory der Aktiv-Matrix-OLEDs in Smartphones und etwa fünf Jahre später waren die ersten OLED-Fernsehgeräte erhältlich.

Bistabile und reflektive E-Paper-Displays sind als E-Book Reader seit 2010 weit verbreitet und als Preisschilder an Verkaufsregalen etabliert. Die im Vergleich zu LCDs und OLEDs schlechtere Farbwiedergabe verbunden mit langen Schaltzeiten ist für viele Anwendungen jedoch nachteilig. Viele weitere Displaytechniken wurden im Laufe der Zeit entwickelt, in Summe allerdings ohne nachhaltigen Markterfolg.

Großformatige Anzeigen über 100 Zoll sind die Domaine der RGB-LEDs, für kleinere Diagonalen bietet sich die in den letzten Jahren entwickelten Mikro-LEDs an. LEDs kombinieren höchste Leuchtdichten mit langer Lebensdauer – der Traum aller Displayentwickler. Jedoch sind eben auch die Kosten entscheidend, die auch OLEDs noch an einer vollständigen Verdrängung der LCDs hindern.

VR: Wettrennen der Miniaturisierung

Neben den bisher aufgeführten sogenannten Direktsichtdisplays gibt es auch Projektoren auf LCD- und DMD-Basis für Videosignale und Daten sowie als Head-up-Displays. Die Innovationen bei Displays gehen mit hohem Tempo weiter, Beispiele sind höchstauflösende VR-Brillen und die Steigerung der Bildqualität durch Quantum Dots oder Local Dimming von LCDs. Zum Betreiben hochauflösender Displays sind leistungsstarke Grafikcontroller und Interfaces notwendig, die parallel mit den Displays immer weiterentwickelt wurden.

Wie sähe unsere Welt ohne die Flachdisplays aus? Zum Beispiel gäbe es keine Smartphones, von denen jedes Jahr circa 1,5 Milliarden produziert werden. Wir erledigen hiermit viele Aufgaben unseres Alltags einfach und effizient, neben vielen Stunden pro Tag für Information und Entertainment.

Wäre in der Erstausgabe der Elektronik 1952 der heutige technische Stand der Displays mit bis zu 20 Megapixel, Größen von 1 cm bis 100 m, leichtgewichtig und dünn, flexibel, falt- und rollbar als Visionen beschrieben worden, es wäre von den Lesern wahrscheinlich als eine Utopie, bestenfalls als Science-Fiction, aufgenommen worden.

 

Der Autor

Karlheinz-Blankenbach von der Hochschule Pforzheim
Karlheinz-Blankenbach von der Hochschule Pforzheim.
© Hochschule Pforzheim

Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach

forscht und lehrt seit 1995 an der Hochschule Pforzheim. Sein Spezialgebiet sind elektronische Displays vom Systemdesign über Hard- und Software bis hin zur optischen Messtechnik. Er ist Vorsitzender des Konferenzbeirates der Electronic Displays Conference und Ehrenvorsitzender des Deutschen Flachdisplay-Forums.


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