Wissen: Quantum Dot und seine Vorteile

Was steckt hinter der Technik für Monitore und Fernseher?

Geschrieben von Niklas Schäfer am 07.07.2017.

Der Begriff Quantum Dot ist bei Fernsehern und Monitoren immer häufiger anzutreffen. Doch was genau verbirgt sich hinter der Technik? Wir haben alles, was ihr über Quantum Dots wissen müsst, für euch zusammengefasst.

Das kleine LCD-Technik Einmaleins

Bevor wir uns den Quantum Dots widmen, wollen wir kurz auf die LCD-Technik eingehen. Denn die Quantum Dot-Technologie veredelt einen herkömmlichen LC-Monitor lediglich. LCD steht für Liquid Crystal Display, übersetzt Flüssigkristall-Bildschirm. Ein solcher Bildschirm besteht aus zwei sehr dünnen Glasschichten, zwischen denen ein dünner Elektrodenfilm sitzt. An den Außenseiten der beiden Glasplatten sind Polarisationsschichten angebracht, die um 90 Grad zueinander gedreht sind. Das Licht hat also keine Möglichkeit, durch beide Polarisationsschichten zu dringen. Hier kommen jedoch die Flüssigkristalle zwischen den Glasschichten zum Einsatz. Sie drehen die eindringenden Lichtstrahlen zwischen den Glasschichten so, dass das Licht doch durchdringen kann. In der Anfangszeit der LCD-Technik sind Leuchtstoffröhren als Lichtquelle beziehungsweise Hintergrundbeleuchtung direkt hinter der Bildfläche installiert worden. In der heutigen Zeit wird jedoch fast ausschließlich auf LEDs gesetzt, die an den Seiten des Panels sitzen. 

Der Größenvergleich mit einem menschlichen Haar zeigt, wie klein die Quantum Dots wirklich sind. (Quelle: Samsung)

Es wäre wenig hilfreich, wenn das gesamte Licht durch die Glasschichten gelangen könnte. Deshalb werden transparente, elektrisch leitende Schichten zwischen den Glasplatten und dem Elektrodenfilm platziert. Mithilfe dieser Schichten kann je nach Stärke der anliegenden Spannung reguliert werden, wie stark die eingehenden Lichtstrahlen gedreht werden. Je höher die Spannung, desto weniger Licht gelangt durch den zweiten Polarisationsfilm. Die Intensität des Lichtes kann also gesteuert werden. Jede dieser Einheiten wird letztendlich mit einem roten, grünen oder blauen Farbfilter bestückt, um jede Farbe darstellen zu können. Der Zusammenschluss dreier solcher verschiedenfarbigen Einheiten, auch Subpixel genannt, ergibt einen Pixel des Bildschirms. Dieses Video veranschaulicht die grundsätzliche Funktionsweise eines LCDs:

In diesem Video wird der grundlegende Aufbau eines LC-Monitors erklärt. (Quelle: Thomas Schwenke YouTube)

Der große Konkurrent von LCD nennt sich OLED. Bei dieser Technik fällt die Hintergrundbeleuchtung weg – dafür leuchten die Pixel selbst. Große Vorteile bestehen darin, dass ein sehr viel tieferes Schwarz erreicht wird. Eigentlich auch logisch, da ein Pixel, dessen Beleuchtung komplett ausgeschaltet ist, schwarz ist. LCD-Monitore hatten in der Vergangenheit häufig Probleme damit, dass die Ränder deutlich heller waren als der mittlere Bereich, weil die Beleuchtung außen montiert ist. Heute ist die Technik jedoch so weit fortgeschritten, dass dieses Problem bei hochwertigen Monitoren nicht mehr auftritt. Der größte Nachteil von OLED-Bildschirmen ist die Lebensdauer. Die Pixel altern mit der Zeit und verlieren an Leuchtkraft und Farbechtheit.

Quantum Dot für brillantere Farben

Was ist nun ein Quantum Dot? Ein Quantum Dot ist ein Nanopartikel, der photoaktiv ist, also Licht absorbieren oder ausstrahlen kann. Der Begriff Nanopartikel verrät bereits, dass wir es hier mit besonders kleinen Teilchen zu tun haben. Ein Quantum Dot ist zwischen zwei und sieben Nanometern groß. Das Licht, das ein Quantum Dot ausstrahlt, ist farbig; welche Farbe es ausstrahlt hängt von der Größe des Kerns des Teilchens ab. Ein Quantum Dot, der nur zwei Nanometer groß ist, strahlt blaues Licht ab, während ein sechs bis sieben Nanometer großer Quantum Dot rotes Licht abgibt.

Die Farbe des ausgestrahlten Lichtes ist davon abhängig, wie groß der Partikel ist. (Quelle: Samsung)

Soviel zur Theorie, doch wo liegen die Vorteile der Quantum Dots? Einfache LC-Bildschirme ohne Quantum Dots kämpfen häufig mit dem Problem, dass sich die einzelnen Kanäle farblich überschneiden. Diese sogenannte Interferenz verfälscht die ausgehenden Farben. Ein Quantum Dot strahlt hingegen viel präzisere Farben aus, weil das Farbspektrum des jeweiligen Quantum Dots sehr gering ist. Durch die bessere Abschirmung von den anderen beiden Kanälen, erscheinen die Farben für das menschliche Auge deutlich kräftiger und wahrheitsgetreuer. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein größeres Farbspektrum abgedeckt werden kann. Weil sich die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau nicht mehr – oder zumindest nur noch minimal – mischen, lassen sich mehr Farben darstellen.

Vor allem in den Bereichen Rot und Grün stehen herkömmliche Fernseher und Monitore Quantum-Dot-Modellen nach. (Quelle: Samsung)

Ganz und gar nicht zu verachten ist die Helligkeit des Bildschirms: Während ein herkömmliches LCD ohne Quantum Dots meist nur 400 Nits erreicht, fallen Quantum-Dot-Bildschirme, die es auf bis zu 1.000 Nits schaffen, deutlich heller aus. Zudem bieten sie eine bessere Effizienz, weil das von der Hintergrundbeleuchtung ausgehende Licht besser genutzt wird. Ein Quantum-Dot-Bildschirm eignet sich dank der sehr guten Farbdarstellung also optimal für HDR-Inhalte mit hohen Kontrasten.

Durch die Quantum-Dot-Technologie können entsprechende Monitore bis zu 64-mal mehr Farben ausgeben und überzeugen mit einer besseren Energieeffizienz. (Quelle: Samsung)

HDR ist eine Technologie, die immer häufiger im Monitor-Bereich aufkommt. Bilder, in denen sowohl dunkle als auch helle Bereiche vorkommen, die also einen hohen Kontrastumfang aufweisen, verlieren bei herkömmlichen Fernsehern an Details. HDR-Bildschirme können diese Details jedoch wiedergeben, wodurch sich das Bild dem menschlichen Sehvermögen anpasst. Letztendlich wird ein optisch ansprechenderes Bild mit hohen Kontrasten fast ohne Verluste wiedergegeben.

Vielfältige Einsatzorte

Samsung SUHD TVs

Wer sich den Samsung-Stand auf der CES 2017 angesehen hat, ist sicherlich über den Begriff „QLED“ gestolpert. Dahinter verbirgt sich eine Verfeinerung von LCD-Fernsehern mit Quantum Dots.

samsung-ue55ks9090txzgDer Samsung KS9090 kann bereits HDR-Inhalte wiedergeben.

Die Farbdarstellung einiger Geräte wirkte so wahrheitsgetreu, dass sie sich kaum von einem Bild an der Wand unterscheiden ließen. Wir haben den 55 Zoll großen Samsung KS9090 für euch getestet, der auf Quantum Dots vertraut.

Quantum-Dot-Monitore für das Büro

Doch nicht nur Fernseher setzen auf die kleinen Wunderpartikel. Auch Monitore für das Büro profitieren von den  präziseren Farben. Vor allem für professionelle Anwender, die mit Fotos, Videos oder Illustrationen arbeiten, bietet sich ein Quantum-Dot-Monitor an. Wir haben ein ausführliches Video zum gebogenen Samsung C32H711 für euch im Angebot:

 

Quantum Dot für Gamer

Samsung mag zwar Vorreiter im Bereich Quantum Dot sein und hat mit dem C24FG70 auch einen passenden Gaming-Monitor im Portfolio, dennoch gibt es auch andere Hersteller, die Bildschirme mit Quantum Dots anbieten. Acer hat beispielsweise kürzlich zwei neue Gaming Monitore vorgestellt, die mit Quantum Dots bestückt sind. Die Modelle Predator X27 und Z271UV sind in New York präsentiert worden und werden von uns getestet, sobald die Monitore verfügbar sind.

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Niklas Schäfer

... ist hauptsächlich für den Bereich "Gaming" zuständig und widmet sich den neusten Tastaturen, Headsets und Mäusen. Zusätzlich inspiziert er Consumer Electronics wie Audioprodukte, Smartphones und Speicherprodukte. Immer häufiger ist Niklas auch auf dem YouTube-Kanal von Allround-PC zu sehen.

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