Display-Vergleich: OLED vs. IPS im Notebook
Von Smartphones, Tablets und TV-Geräten kennt man sie bereits seit Jahren: OLED-Displays auf Basis selbstleuchtender, organischer Leuchtdioden. In Notebooks war die neue Technik bislang dagegen nicht zu finden, was sowohl technische als auch finanzielle Gründe hatte.
Doch das ändert sich nun: Gleich mehrere Notebookhersteller haben für 2016 erste OLED-Modelle angekündigt, darunter Lenovo, Alienware und HP. Als erstes in unser Testlabor hat es nun das Lenovo ThinkPad X1 Yoga geschafft, bei dem sich das herkömmliche IPS-Panel für glatt 300 Euro Aufpreis durch ein OLED-Display mit identischer WQHD-Auflösung (2.560 x 1.440 Pixel) ersetzen lässt. Ob sich das wirklich lohnt und welche Vor- beziehungsweise Nachteile die jeweiligen Konfigurationen mit sich bringen, werden wir nachfolgend im Detail untersuchen.
Unserer besonderer Dank gilt dem Onlinehändler Campuspoint.de, der uns für diesen Artikel gleich zwei Testgeräte des ThinkPad X1 Yoga zur Verfügung gestellt hat.
Warum OLED?
Bevor wir im Einzelnen auf die Messwerte blicken, wollen wir zunächst noch ein paar Worte ganz allgemein zum Thema OLED verlieren. Während ein herkömmliches Display im Prinzip nicht mehr als eine Art Filter darstellt, der das Licht einer dauerhaft aktiven (LED-)Hintergrundbeleuchtung für jeden Pixel in definierter Intensität und Farbe passieren lässt, leuchten die Bildpunkte eines OLED-Displays selbst. Dies bringt gleich mehrere Vorteile mit sich:
- schwarze Bildbestandteile haben keine Resthelligkeit
- je dunkler das Bild, desto geringer die Leistungsaufnahme
- extrem stabile Blickwinkel
- sehr hoher Farbumfang
- kurze Reaktionszeiten
- schlanke Bauweise aufgrund fehlender Hintergrundbeleuchtung
Wie immer gibt es jedoch auch hier einen Haken – in diesem Fall sehen wir sogar gleich vier potentielle Problemstellen der OLED-Technik:
- begrenzte Maximalhelligkeit
- hohe Herstellungskosten
- Anfälligkeit für Einbrennen
- Alterungsverhalten
Wir werden versuchen zu klären, inwiefern diese Punkte auch bei einem modernen OLED-Display noch aktuell sind.
Helligkeit und Ausleuchtung
Wie bereits kurz angedeutet, arbeitet die Hintergrundbeleuchtung eines LCD-Displays unabhängig vom Bildinhalt stets mit konstanter Leuchtkraft (Dimming-Techniken aus dem TV-Bereich einmal außen vor). Folglich ist auch die Helligkeit einer weißen Fläche stets identisch, egal ob diese das gesamte Bild oder nur einen sehr kleinen Teil davon bedeckt.
Ein OLED-Display verhält sich typischerweise anders: Da bei einem hellen, weißen Bild sämtliche Sub-Pixel mit maximaler Leuchkraft strahlen müssen, schießt die Leistungsaufnahme in einem solche Szenario rapide nach oben. Um den Verbrauch auf ein akzeptables Maß zu begrenzen und gleichzeitig die Lebenserwartung des Panels zu verlängern (die stark von Temperatur und Helligkeit abhängt), begrenzen die meisten Hersteller die Leuchtdichte in Abhängigkeit vom dargestellten Bildinhalt.
Exakt dieses Verhalten zeigt auch das ThinkPad X1 Yoga. Während das IPS-Panel (LG LP140QH1) stets mit knapp 250 cd/m² strahlt, sind es beim OLED-Modell (Samsung ATNA40JU01) je nach Situation zwischen 198 und 305 cd/m². Den höchsten Wert haben wir gemessen, wenn bei schwarzem Hintergrund lediglich ein kleines weißes Feld (< 1 Prozent der Bildfläche) leuchtet, das Minimum bei vollständig weißem Bildinhalt. Auf üblichen Webseiten oder in Office-Programmen kann der Anwender etwa 240 bis 260 cd/m² erwarten, unsere standardisierte Helligkeitsmessung mittels i1Profiler (etwa 40 Prozent Weißanteil) ergab solide 277 cd/m².
Möglichen Sorgen, dass sich die automatische Helligkeitsanpassung im Alltag als störend erweist, können wir entschieden widersprechen: Offenbar regelt das Display so schnell und stufenlos, dass der beschriebene Effekt selbst bei sprunghaften Bildänderungen für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Mit dem Verhalten eines Dell Latitude 7370 oder XPS 13 mit CABC (Content Adaptive Brightness Control) ist die OLED-Regelung definitiv nicht zu vergleichen.
OLED-Display
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Ausleuchtung: 91 %
Helligkeit Akku: 279 cd/m²
Kontrast: ∞:1 (Schwarzwert: 0 cd/m²)
ΔE Color 5.15 | 0.5-29.43 Ø4.91
ΔE Greyscale 5.44 | 0.5-98 Ø5.2
100% sRGB (Argyll 1.6.3 3D)
98% AdobeRGB 1998 (Argyll 1.6.3 3D)
Gamma: 2.28
IPS-Display
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Ausleuchtung: 82 %
Helligkeit Akku: 268 cd/m²
Kontrast: 791:1 (Schwarzwert: 0.34 cd/m²)
ΔE Color 4.73 | 0.5-29.43 Ø4.91
ΔE Greyscale 5.3 | 0.5-98 Ø5.2
90.38% sRGB (Argyll 1.6.3 3D)
58.86% AdobeRGB 1998 (Argyll 1.6.3 3D)
65.9% AdobeRGB 1998 (Argyll 2.2.0 3D)
90.5% sRGB (Argyll 2.2.0 3D)
65.2% Display P3 (Argyll 2.2.0 3D)
Gamma: 2.42
PWM und Reaktionszeiten
Da die OLED-Pixel faktisch nie mit ihrer theoretischen Maximalhelligkeit strahlen, muss die Leuchtdichte reduziert werden. Hierfür kommt eine PWM-Regelung zum Einsatz, die mit einer Frequenz von 240 Hz arbeitet. Subjektiv konnten wir kein störendes Flimmern feststellen, allerdings klagen besonders empfindliche Anwender bei vergleichbaren Geräten – PWM wird auch bei herkömmlichen LCD-Displays eingesetzt – über Probleme wie Kopfschmerzen oder Schwindel.
Bildschirm-Flackern / PWM (Pulse-Width Modulation)
| Flackern / PWM festgestellt | 240 Hz | ≤ 100 % Helligkeit |  |
Das Display flackert mit 240 Hz (im schlimmsten Fall, eventuell durch Pulsweitenmodulation PWM) bei einer eingestellten Helligkeit von 100 % und darunter. Darüber sollte es zu keinem Flackern kommen. Die Frequenz von 240 Hz ist relativ gering und daher sollte es bei sensiblen Personen zu Problemen wie Flackern oder Augenbeschwerden führen. Im Vergleich: 53 % aller getesteten Geräte nutzten kein PWM um die Helligkeit zu reduzieren. Wenn PWM eingesetzt wurde, dann bei einer Frequenz von durchschnittlich 8705 (Minimum 5, Maximum 343500) Hz. | |||
Mit Reaktionszeiten im Mikrosekundenbereich sind OLED-Panels um ein Vielfaches schneller als ihre LCD-Geschwister und praktisch frei von Schlieren. Eigentlich könnte das ThinkPad X1 Yoga damit das perfekte Spiele-Notebook sein – wäre da nicht die magere Grafikleistung der integrierten HD Graphics 520. In einem Gaming-Boliden von MSI, Schenker oder Asus können wir uns ein solches Display darum ebenfalls exzellent vorstellen; bislang hat allerdings lediglich Alienware ein entsprechendes Modell angekündigt.
Da wir die extrem kurzen Reaktionszeiten für Schwarz/Weiß- und Graustufenwechsel mit der uns zur Verfügung stehenden Messtechnik nicht exakt ermitteln konnten, sind die Angaben der nachfolgenden Grafik lediglich als qualitativer Anhaltspunkt zu verstehen.
Reaktionszeiten (Response Times) des Displays
| ↔ Reaktionszeiten Schwarz zu Weiß | ||
|---|---|---|
| 1 ms ... steigend ↗ und fallend ↘ kombiniert | ↗ 0.5 ms steigend |  |
| ↘ 0.5 ms fallend | ||
| Die gemessenen Reaktionszeiten sind sehr kurz, wodurch sich der Bildschirm auch für schnelle 3D Spiele eignen sollte. Im Vergleich rangierten die bei uns getesteten Geräte von 0.1 (Minimum) zu 240 (Maximum) ms. » 2 % aller Screens waren schneller als der getestete. Daher sind die gemessenen Reaktionszeiten besser als der Durchschnitt aller vermessenen Geräte (20.9 ms). | ||
| ↔ Reaktionszeiten 50% Grau zu 80% Grau | ||
| 1 ms ... steigend ↗ und fallend ↘ kombiniert | ↗ 0.5 ms steigend |  |
| ↘ 0.5 ms fallend | ||
| Die gemessenen Reaktionszeiten sind sehr kurz, wodurch sich der Bildschirm auch für schnelle 3D Spiele eignen sollte. Im Vergleich rangierten die bei uns getesteten Geräte von 0.165 (Minimum) zu 636 (Maximum) ms. » 2 % aller Screens waren schneller als der getestete. Daher sind die gemessenen Reaktionszeiten besser als der Durchschnitt aller vermessenen Geräte (32.8 ms). | ||
Kontrast und Blickwinkelstabilität
Selbst bei einem hochwertigen IPS-Panel strahlen schwarze Flächen etwa mit einem Tausendstel der Leuchtdichte des Backlights – bei 300 cd/m² Helligkeit sind dies folglich rund 0,3 cd/m². Das OLED-Display spielt demgegenüber in einer vollkommen anderen Liga und wird vom Hersteller mit einem Kontrastverhältnis von 2.000.000:1 beworben. Hieraus errechnet sich ein Schwarzwert von gerade einmal 0,00015 cd/m², der sich weder subjektiv bestätigen noch messtechnisch erfassen lässt – selbst in einem völlig abgedunkelten Raum ist schwarz einfach schwarz, und das auch bei maximaler Bildhelligkeit.
Was sich zunächst recht profan liest, kann in der Praxis Erstaunliches bewirken: Schon bei leicht schummrigen Lichtverhältnissen wirkt die OLED-Darstellung weitaus satter, kräftiger und plastischer als jedes IPS-Fabrikat. Wirklich dramatisch sind die Unterschiede bei absoluter Dunkelheit und kontraststarken Filmszenen: Während selbst die besten LCD-Panels dunkle Inhalte stets leicht gräulich wiedergeben, verschwindet auf dem OLED jegliche Trennung zwischen schwarzen Flächen, etwaigen Kinobalken und der Umgebung – das Bild steht einfach nahtlos im Raum. Die resultierende Immersion ist schlicht phänomenal und führt dazu, dass man Filme wie Star Trek, Interstellar oder Gravity lieber auf dem 14-Zoll-Yoga als einem dreimal so großen LCD-TV schauen möchte. Das nachfolgende Foto einer Star-Wars-Szene gibt dies leider nur eingeschränkt wieder – weder unsere Kamera noch herkömmliche Monitore können den Dynamikumfang des OLED adäquat wiedergeben.
Schaut man seitlich auf das Display, werden die Vorteile für die OLED-Technik sogar noch deutlicher. Zwar bieten auch IPS-Panels insofern stabile Blickwinkel, als dass Farben bei schräger Betrachtung weitestgehend unverfälscht abgebildet werden; gleichwohl sinken dabei jedoch Helligkeit und Kontrastverhältnis merklich ab. Das OLED-Bild bleibt dagegen genauso plastisch wie zuvor und auch die Leuchtdichte geht weit weniger zurück. Aus einem Winkel von etwa 45 Grad wirkt das IPS-Display (60 cd/m²) des ThinkPad Yoga nur noch halb so hell wie sein OLED-Pendant (124 cd/m² bei 50 % weiß) – ein Pluspunkt, der sich sowohl im Produktiveinsatz als auch beim heimischen Filmabend auszahlt.
Außeneinsatz
Obwohl die größte Stärke eines OLED-Panels zweifelos sein perfekter Schwarzwert ist, schlägt sich die Technik auch bei Tageslicht höchst respektabel. Trotz nahezu identischer Maximalhelligkeit von je rund 240 cd/m² lässt sich die Notebookcheck-Startseite auf dem OLED besser erkennen, vor allem weil das Panel weniger Umgebungslicht reflektiert und so abermals höhere Realkontraste erzielt. Das IPS-Modell wirkt im Direktvergleich blasser und weniger klar. Für den LCD-Kontrahenten spricht allerdings, dass auch Reflexionen diffuser als auf dem sehr stark spiegelnden OLED erscheinen. Während das IPS-Modell als "semi-matt" bezeichnet werden kann, fällt das OLED eindeutig in die "glare"-Kategorie.
Außeneinsatz (links: IPS, rechts: OLED)
Farbwiedergabe
Der Begriff "knallig" beschreibt die Farbwiedergabe des OLED-Displays vermutlich am besten – derart satte Farben bekommt man bis auf wenige Ausnahmen bei keinem IPS-Panel zu Gesicht. Die Darstellung ist dabei jedoch keineswegs übersättigt, das heißt auch zwischen hohen Sättigungsstufen wie 80 und 100 Prozent sind noch sichtbare Unterschiede erkennbar. Teilweise übertrifft der Farbumfang dabei sogar den extrem anspruchsvollen AdobeRGB-Standard, beispielsweise bei Rot-, Gelb- und Magenta-Tönen.
Problematisch wäre die starke Sättigung jedoch insbesondere für Arbeiten im kleineren sRGB-Standard, weshalb der Hersteller verschiedene vorgefertigte Farbprofile mitliefert, die sich mittels Rechtsklick auf dem Desktop auswählen lassen. Neben der voreingestellten Option "Systemeigen" sind dies unter anderem "Standard" (entspricht in etwa dem sRGB-Farbraum) sowie "Fotos für Profis" (entspricht in etwa dem AdobeRGB-Farbraum). Trotz einer jeweils etwas zu warmen Farbtemperatur lassen sich mit diesen Presets respektable Resultate erzielen, wie die durchschnittlichen Delta-E-Abweichungen von 3,1 (ColorChecker sRGB) beziehungsweise 3,8 (ColorChecker AdobeRGB) beweisen.
Leider war es uns nicht möglich, diese Ergebnisse mittels nachträglicher Kalibrierung noch weiter zu verbessern. Alle erstellten Profile zeigten einen extremen Blaustich und eine sichtbare Aufhellung dunkler Bildbestandteile – offenbar ein Softwareproblem, denn prinzipiell sollte das Panel durch seinen üppigen Farbraum reichlich Spielraum für Optimierungen bieten.
OLED-Display (Profil "Standard", Vergleich vs. sRGB)
OLED-Display (Profil "Fotos für Profis", Vergleich vs. AdobeRGB)
farben
IPS-Display (Werkszustand, Vergleich vs. sRGB)
IPS-Display (kalibriert, Vergleich vs. sRGB)
farben (kalibriert)
Leistungsaufnahme und Energieeffizienz
Zur Ermittlung der Leistungsaufnahme und Energieeffizenz von IPS- und OLED-Display haben wir bei beiden Notebooks das Verbrauchsdelta zwischen ausgeschaltetem und aktivem Display in verschiedenen Nutzungsszenarien vermessen.
Im Falle des IPS-Panels ergibt sich dabei ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen Leistungsaufnahme und Helligkeit. Bei einer minimaler Leuchtdichte von 2 cd/m² genehmigt sich das Display rund 1,5 Watt, bei 150 cd/m² circa 3,9 Watt und bei 240 cd/m² etwa 5,2 Watt. Dies gilt, wie bereits mehrfach erwähnt, unabhängig vom Bildinhalt.
Das OLED-Display zeigt einen etwas höheren Mindestverbrauch von 1,9 Watt, der sich sowohl in Abhängigkeit von der Helligkeit als auch vom Bildinhalt verändert. Bei minimalem Weißanteil führt selbst ein Anheben der Leuchtdichte auf über 300 cd/m² zu keinem messbaren Verbrauchsanstieg, wohingegen ein vollständig weißes Bild mit nur 198 cd/m² satte 8,7 Watt an elektrischer Leistung umsetzt.
Beim Browsing oder im Office-Betrieb halten wir einen Weißanteil von etwa 50 bis 70 Prozent für realistisch; ausgehend davon, dass das OLED-Display erst unterhalb von etwa 45 Prozent einen Gleichstand mit dem IPS-Panel erreicht, muss der Anwender folglich mit etwas kürzeren Akkulaufzeiten rechnen. Umkehren kann sich das allerdings bei Filmen: Je nach Situation – man beachte insbesondere unsere Szene "Movie (2)" aus Star Wars – agiert die OLED-Anzeige gelegentlich auch deutlich effizienter und dürfte im Schnitt mindestens auf IPS-Niveau liegen.
Bezieht man nur die auch wirklich leuchtende Bildfläche in die Betrachtung ein und bestimmt die "Candela pro Watt" für beide Technologien, so zeigt sich, dass das OLED-Display praktisch immer mit gleichem Wirkungsgrad arbeitet. Das LCD-Panel ist zwar bei einem komplett weißen Bild von Haus aus deutlich effizienter, büßt jedoch mit jedem dunklen Pixel einen Teil seines Vorsprungs ein.
Doch ist die OLED-Technik bei weißen Flächen nun wirklich ineffizienter? Nicht zwangsläufig: Der Begriff der Leuchtdichte beschreibt lediglich die Lichtabgabe in eine bestimmte Richtung, in unseren Tests typischerweise senkrecht zum Display. Da ein OLED-Panel mit seinen enormen Blickwinkeln mehr Licht in andere Richtungen aussendet als ein IPS-Panel, ist der insgesamt abgegebene Lichtstrom bei gleicher senkrechter Leuchtdichte deutlich höher – und der Gesamtwirkungsgrad besser, als es unsere Messwerte zunächst andeuten.
Einbrennen und Alterungsverhalten
Statische Bildinhalte wie Task- und Symbolleisten sind bei einem Windows-Rechner an der Tagesordnung – und damit auch die Gefahr für Einbrenn- beziehungsweise Memory-Effekte. Im Rahmen unseres mehrtägigen Tests konnten wir keinerlei Nachleuchten kontrastreicher Konturen feststellen; es bleibt zu hoffen, dass dies auch nach jahrelangem Office-Betrieb bei hoher Helligkeit nicht der Fall ist.
Ein weiteres kritisches Problem stellt die Alterung der OLED-Pixel dar, die sich zudem für jede Farbe (Rot, Grün, Blau) unterscheidet. Samsung und andere OLED-Hersteller beugen dem vor, indem sie die einzelnen Subpixel unterschiedlich groß auslegen, um so die Belastung dem Alterungsverhalten anzupassen. Typischerweise sind deshalb die empfindlichen blauen Subpixel am größten, was sich auch in der Mikroskopaufnahme des Yoga-Displays zeigt (siehe unten). Nicht verhindern lässt sich jedoch der stetige Helligkeitsverlust der OLEDs, der bei aktuellen TV-Geräten meist auf etwa 30 bis 50 Prozent in 20.000 Betriebsstunden beziffert wird. Die Anzeige des ThinkPads wäre damit nach 7-jähriger intensiver Nutzung (8 Stunden pro Tag) womöglich nur noch halb so hell wie im Neuzustand.
Fazit
Die OLED-Technik markiert den größten Qualitätssprung, den es bei Notebook-Displays jemals gab: Während wir bei TN- und IPS-Panels über Kontrastunterschiede im Bereich von Faktor zwei bis fünf reden, übertrifft die OLED-Anzeige jeglichen LCD-Kontrahenten diesbezüglich locker um das 1.000-fache – und bietet damit erstmals einen absolut perfekten Schwarzwert. In Verbindung mit dem gigantischen Farbumfang ergibt sich so eine bis dato unerreichte Bildqualität.
Die Aufzählung der OLED-Vorzüge lässt sich noch weiter fortführen: Durch ihre rasanten Reaktionszeiten scheint die Technik geradezu prädestiniert für leistungsstarke Gaming-Notebooks, zumal die derzeit noch hohen Kosten hier (ebenso wie bei professionellen Grafik-Workstations) prozentual weniger ins Gewicht fallen. Bei farbigen und dunklen Bildinhalten dürfte auch der leichte Verbrauchsnachteil gegenüber herkömmlichen LCDs verschwinden, der sich bei Office-Geräten wie dem ThinkPad X1 zeigt. Letztlich darf man aber auch nicht vergessen, dass die teils höhere Leistungsaufnahme eine direkte Folge der besseren Blickwinkelstabilität ist.
Bislang nur begrenzte Aussagen können wir zur Langzeithaltbarkeit das Panels treffen. Überträgt man die Angaben vergleichbarer TV-Geräte auf das Yoga, sollte es diesbezüglich aber keine Probleme geben – auch in Anbetracht der Tatsache, dass Lenovo ein qualitativ hochwertiges ThinkPad-Modell mit langer Garantielaufzeit als Vorreiter für die neue Technik gewählt hat.
Am Ende ist es vor allem der Preis, der den OLED-Durchbruch noch um einige Jahre verzögern dürfte. Sollten die Mehrkosten jedoch mittelfristig auf vielleicht 100 Euro fallen, spricht im Oberklasse- und High-End-Segment nicht mehr viel für die etablierten LCDs.
