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Hintergrund

Displayfehler durch Fertigungsprobleme

Kontrastvergleich
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Sehr helle Displays bleiben auch im grellen Sonnenlicht ablesbar. Das ist im Prinzip richtig. Doch mehr und mehr Bildschirme werden den Erwartungen nicht gerecht – Grund ist ein Fertigungsproblem.

Die Ansprüche an Tablet- und Smartphone-Displays wachsen. Neben der höheren Auflösung ist es vor allem die Nutzung in hellem Sonnenlichtmit der einfachen Ablesbarkeit nicht getan. Tablets und Smartphones sollen farbige Bilder in guter Qualität liefern – und das auch an Sonnentagen im Freien. Dazu ist eine deutlich gesteigerte Leuchtdichte erforderlich. Doch manchmal reicht noch nichtmal das, wie einige Screens zeigen, die der connect-Redaktion jüngst untergekommen sind. 

Warum diese Displays trotz eigentlich ausreichend starker Beleuchtung in der Sonne komplett versagen, hat connect durch Messungen und Gespräche mit Fachleuten zu klären versucht. Wofür ein wenig Verständnis der Arbeitsweise des Auges hilfreich ist.

Kleine Augenkunde

Da das menschliche Auge nur eine gewisse Menge Licht verarbeiten kann, verkleinert sich die Pupille bei großer Umgebungshelligkeit. Deshalb wirkt eine Buchseite, die praktisch fast alles Licht zurückstrahlt, in weiten Bereichen unabhängig vom Umgebungslicht annähernd gleich hell.

Ein Display kann dagegen nur so hell strahlen, wie es die eingebaute Beleuchtung zulässt. Mit zugezogener Pupille wirkt es dunkler und kontrastärmer. Details gehen verloren. Bereiche, die sich in der Helligkeit zuvor ein wenig unterschieden, wirken zunehmend gleich.

Display-Technologien im Überblick

Um hier eine Grenze zu ziehen, reichte bisher im Prinzip eine einfache Helligkeitsmessung des Displays. Bei einer Leuchtdichte von 300 cd/m² ist an einem hellen Sonnentag noch ein Kontrast von etwa 15:1 auf einem normalen Smartphone- oder Tablet-Display drin. Strahlen die weißen Flächen 15 Mal heller als die schwarze Schrift, ist die Ablesbarkeit auf jeden Fall gewährleistet. Auch das Betrachten von Bildern und Videos ist so noch halbwegs okay.

Daher galt bisher, dass Tablets und Smartphones ab 300 cd/m² bedenkenlos für den Außeneinsatz zu empfehlen waren. Doch einige unlängst getestete Billig-Tablets warfen diese Regel um, selbst gehobene Exemplare gesellten sich zur Gruppe der Sonnenverächter. Trotz ausreichend heller Displays fiel hier der Kontrast im hellen Sonnenlicht auf Werte von 5:1 und weit darunter ab.

TFT unterm Mikroskop: Sauberes Display
TFT unterm Mikroskop: Sauberes Display ©

Bläschen bei der Fertigung

Um das Phänomen zu analysieren, haben wir Mikroskop-Bilder der Displays gemacht, auf denen man nur die roten, blauen und grünen Bildpunkte jedes Pixels erwarten würde (Bild oben).

Auf ein korrekt arbeitendes Display („sauberes Display“) trifft das auch zu, die Anzeigen mit Kontrasten von 1:4 („wenig Einschlüsse“ und 1:3 („viele Einschlüsse“) zeigen jedoch unter von außen kommender Beleuchtung neben den roten, blauen und grünen Pixel­anteilen auch viele helle Einschlüsse. Und die überstrahlen die eigentlich bildgebenden Pixel förmlich.

TFT unterm Mikroskop: Sauberes Display
TFT unterm Mikroskop: Sauberes Display ©

Zu diesen hellen Pünktchen haben wir den Display-Spezialisten Jürgen Laur befragt, Associate Director bei Merck, dem weltweit führenden Hersteller von Flüssigkristallen. Seine Vermutung: Bei den Einschlüssen könne es sich um Verunreinigungen handeln. Wahrscheinlicher seien aber Luftbläschen in einer Klebeschicht, die das eigentliche Display mit den Folien des Touchscreens verbindet.

TFT unterm Mikroskop: Sauberes Display
TFT unterm Mikroskop: Sauberes Display ©

Diese Bläschen reflektieren von vorn auf das Display fallendes Licht und machen sich so unter Beleuchtung als helle Punkte bemerkbar. Stellt sich die Frage: Sind solche Prob­leme Ausrutscher bei einzelnen Displays – oder auf systematische Fertigungsfehler zurückzuführen?  Laur: „Solche Fehler sind wohl im Fertigungsprozess bedingt und betreffen damit immer ganze Chargen.“

Für die Bildqualität im hellen Sonnenlicht jedenfalls wirken sich die ungewollten hellen Punkte katastrophal aus, legen sie doch einen mit zunehmendem Außenlicht immer heller werdenden Schleier vor das eigentliche Bild, bis praktisch nichts mehr zu sehen ist außer einer diffusen hellen Schicht.

Fazit: Testen oder nachlesen

Der steigende Bedarf an TFT-Displays bei gleichzeitig wachsendem Preisdruck scheint zu Nachlässigkeiten bei der Produktion zu führen. Das hat fatale Folgen für die Kunden, die ihre Geräte nicht vollumfänglich nutzen können.

Die Endgerätehersteller sollten bei den Zulieferern fehlerhafte Displays reklamieren, um nicht den eigenen Ruf zu riskieren. Tablet-Käufer, die explizit den Außeneinsatz planen, sollten das Display am Gerät ihrer Wahl vorab bei hellstem Sonnenschein begutachten – oder in connect nachlesen. Wir weisen ab sofort explizit auf solche Fertigungsfehler hin.

 
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