LCD-Displays: Entwicklung und Weiterentwicklung auf dem LCD-Markt.

Was tut sich auf dem LCD-Display Markt? Im folgenden Artikel geben wir einen kleinen Ausblick über die vergangenen Jahre, Entwicklungen, Aussichten und Neuheiten im Bereich der LCD-Displays.

In den letzten 20 Jahren konnte man eine gewaltige Konvergenz der Unterhaltungselektronik- und IT-Welt beobachten. Ein wesentlicher Faktor, über den bisher nicht oft gesprochen wurde und der dies ausgelöst hat, war die Entwicklung der Display Technologie, die wiederum in sich selbst konvergent ist – es kann sowohl Daten als auch Video-/TV-Bilder sehr gut darstellen. Im Moment ist LCD die konvergente Display-Technologie schlechthin.

In den “alten Tagen” der Röhrengeräte (Cathode Ray Tube “CRT”), hatte der Display Hersteller zu entscheiden, ob er entweder eine Farbbildröhre (CPT) für die TV-Bilder oder eine Farbdatenröhre (CDT) für PC-Grafiken verwendet.Während CPTs im Bereich Helligkeit, Kontrast und so kurz wie möglich zu geringen Kosten optimiert wurden, wurden CDTs für Monitore im Bereich der Bildschärfe und präziser Geometrie mit hoher Auflösung optimiert (hier bei nicht ganz so geringen Kosten).

Dann kam der LCD (Liquid Crystal Display). Die frühesten LCDs waren nur monochrom und sehr, sehr langsam – erinnern Sie sich noch an die “Mausspur”, damit man den Cursor sehen konnte? Aber sie hatten einen unbezahlbaren Vorteil. Sie waren sehr schlank mit niedriger Energieleistung, wodurch sie für Notebook-PCs verwendet werden konnten. Schon bald waren Farbdisplays angesagt und LCD-Hersteller entwickelten den Thin-film Transistor-LCD (TFT), der eine angemessene Geschwindigkeit, akzeptable Betrachtungswinkel und Farben erlaubte. Es ist schwer vorstellbar, dass die ersten 10,4″ TFT-LCD 640 x 480 Bildschirme für Notebooks den OEM PC-Herstellern $ 2.500 pro Stück kosteten! Und durch die Nachfrage nach Mobile Computing stieg die Anzahl dieser hochwertigen LCDs enorm an.

LCDs wurden immer in vielfacher Stückzahl auf einer einzigen Glasplatte hergestellt. In den ersten Fabriken (Generation 1) waren zwei 10,4″ Bildschirme auf einer Platte (Musterglas). Die Mengen mussten steigen und die Kosten sinken, um die Massenmärkte bedienen zu können. Fast jedes Jahr wurde eine neue Fabrikgeneration in Betrieb genommen, um immer größere Muttergläser zu verarbeiten. G4-Fabriken wurden erstmals für Notebook-Panels entworfen (man konnte 8x 14″- oder 15,4″-Panels aus jedem Glas herstellen) und im Jahr 2002 eröffnete LG die erste G5 Fabrik, welche 9x 18″- oder 12x 15″) Monitor-Panels auf einer einzigen Glasplatte anfertigen konnte. Diese Generation ermöglichte den Beginn der Umstellung der Monitore von CRTs auf LCDs. Im Zeitverlauf wurden die TFTs auch immer schneller, die Betrachtungswinkel verbesserten sich und die Farben wurden immer intensiver.

G6 war dann ein großer Schritt und Sharp die Ersten, die eine G6 Fabrik besaßen – mit Glasscheiben von 1,5 m x 1,8 m – das sogenannte “Tatami”-Werk, da diese Glasscheiben in etwa die gleiche Größe hatten, wie die Tatami-Matten, die in japanischen Häusern auf dem Boden liegen. Die G6 konnte 8x 32″ – oder 6x 37″ Panels aus einer einzigen Glasplatte herstellen und diese Fabrik erhöhte erstmals wirklich die Beschleunigung der LCD-TVs, da die Qualität sich zudem immer weiter verbesserte. So hat sich im großformatigen Anwendungsbereich, LCD über Notebooks, zu Monitoren und dann hin zum TV entwickelt.

Parallel entwickelte sich der andere große Wachstumsbereich der kleinen Displays für Handys, MP3-Player, PDAs, GPS-Systeme und danach für digitale Fotokameras, Camcorder, digitale Bilderrahmen, Autos, tragbare DVD-Player, ja fast jede neue Anwendung der Unterhaltungselektronik ist irgendwie mit einem schönen Farb-LCD ausgestattet.

Diese Fähigkeit des LCD, nicht nur IT und Video zu unterstützen, sondern auch für mobile und statische Anwendungen genutzt zu werden, hat die Dominanz der Technologie manifestiert. Fast alle andere Technologien wurden aus dem Mainstream angetrieben, PDP (Plasma) nur für große TV-Anwendungen und Public Displays überlebte. Wir haben diesen Effekt das “LCD-Monster” genannt, die wie eine Krake mit ihren Tentakeln versucht jeden Markt zu erreichen.

Als Folge der enormen Investitionen in LCD-Fabriken und die enorme Anzahl der Displays die hergestellt wurde (ca.2 Mrd. Stück pro Jahr), haben die LCD-Hersteller über etwa fünfzehn Jahre, die Produktionskosten durchschnittlich um rund 23 % pro Jahr reduziert. Das heißt letztlich, dass alle Hersteller unter enormen Wettbewerbsdruck stehen. Heute liegen die Kosten für einen LCD bei EUR 100,00. Setzt sich die Entwicklung der letzten Jahre linear fort, kostet das LCD in 2015 nur noch EUR 21,00! Und wenn neue Technologien im Display-Massenmarkt konkurrieren wollen, müssen sie langfristig gesehen extrem günstig sein. Display-Hersteller produzieren tägliche große Mengen und es gibt einige LCD-Hersteller, die machen eine Millionen pro Tag nur für Mobiltelefone.

Obwohl elektrophortische Displays (wie E-Inka) einen Nischenplatz bei eReaders gefunden haben und Entwicklungen, wie der Qualcomm Mirasol-Display mit niedrigem Energiebedarf gut aussehen (und Samsung Liquavista gekauft hat, die ab Januar 20011 Elektrowetting-Displays haben), ist die echte Konkurrenz für LCDs wahrscheinlich OLED (organic light-emitting diode).

OLED ist schon eine sehr lange Zeit in der Entwicklung und insbesondere Samsung, hat die Technologie für kleine Displays sehr gut vorangebracht. OLEDs haben große Blickwinkel, können schmal und flexibel (und transparent) sein, haben keines der Geschwindigkeitsprobleme der LCDs und sollen kosteneffizienter in der Herstellung sein.

Noch vor zehn Jahren hatten Aktiv-Matrix OLEDs viele Probleme, die es zu überwinden galt. Die meisten von ihnen wurden bewältigt, und deshalb werden OLEDs in der Serienfertigung bereits für den Bereich der mobilen Anwendungen produziert. Die bestehende große Herausforderung bleibt weiterhin, große OLEDs herzustellen, und dies ist vor allem schwierig, weil die TFTs, die die OLED-Pixel steuern, von sehr viel besserer Qualität sein müssen, als diejenigen, die bei LCDs verwendet werden. Sie werden durch Schmelzen von Silizium auf Glas hergestellt und anschließend abgekühlt, damit es die benötigte Kristallstruktur hat. Dies geschieht mit sehr schnellen Lasern. Da der Schmelzpunkt von Glas niedriger ist als der von Silizium, muss man die exakt richtige Energiemenge aufbringen, um das Silikon aber nicht das Glas zu schmelzen. Danach ist es sehr schwer, eine große Glasscheibe gleichmäßig abzukühlen. Und um mit LCDs wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen sie wahrscheinlich in G8 Fabriken hergestellt werden (bei 2200 mm x 2500 mm sind sie groß!). Im Moment ist G4 das Limit um OLEDs zu produzieren, obwohl Samsung bereits eine G5.5 baut, die 2011 eröffnen soll. Samsung sagte am Ende des Jahres 2010 auf einer Konferenz in Japan, dass sie ein neues Oxid-Transistor Material testen, welches helfen könnte, aber es gibt immer noch Herausforderungen.

LG sprach auf der CES im Januar 2011, dass sie planen einen 55″ OLED-TV im Jahr 2012 herzustellen und Samsung, der bei weitem der Größte OLED-Hersteller ist, plant ebenfalls eine neue Produktionsanlage in Korea für Fernseher. Wenn eines der beiden Unternehmen es schafft, hohe Stückzahlen von OLEDs in diesen Größen zu produzieren, wird es für uns, kurz gesagt ein technisches Wunder sein!

Also, warum versuchen sie etwas zu machen, das so schwer ist?
Nun, im Bereich des LCD, wie in vielen Geschäftsbereichen, helfen die Chinesen! Chinesische TV-Hersteller wollen von Lokalen Erzeugern kaufen und China ist der größte TV-Markt, sodass in den nächsten Jahren der größte Anstieg der LCD-Produktionskapazitäten in China liegen wird. Das wird ein bereits hart umkämpftes Geschäft noch härter machen, Samsung und LG werden versuchen ihren technologischen Vorsprung in der LCD-Herstellung auszunutzen (sie produzieren bereits mehr als die Hälfte aller LCDs), indem Sie zur nächsten Technologie schreiten.

So werden sie dieses Jahr eine Menge über OLEDs hören, vor allem für mobile Anwendungen (einschließlich Sonys neuer NGP Spielkonsole) , aber sie werden im Jahr 2011 noch nicht wirklich bei IT oder Fernsehgeräten angekommen sein. Selbst wenn sie TVs erreichen würden, werden sie zunächst nur einen Nischenplatz im Bereich der High-End Produkte einnehmen.

Soweit unser kurzer Ausblick zur Displaybranche.