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Smartphone-Displays: Panels, Auflösungen und Bildraten erklärt

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Der Bildschirm ist eine der wichtigsten Komponenten am Smartphone. TechStage erklärt Display-Techniken, Kürzel und worauf Käufer achten sollten.

Das Display ist das offensichtlichste Bauteil eines Smartphones. Es ist das Schaufenster auf alle Inhalte und jene Fläche, über die man mit dem Gerät interagiert. Der Bildschirm kehrt die eingebauten Komponenten nach außen: Er zeigt durch flüssige oder ruckelige Animationen, ob ein Smartphone mit starkem oder schwachem Chipsatz arbeitet. Er lässt die Qualität der Kamera beurteilen. Und er zeigt natürlich all die Daten und Apps, die im Gerätespeicher sind.

In diesem Beitrag wollen wir einen umfangreichen Überblick zu den verschiedenen Bildschirmen geben. Wir erklären die Begriffe rund um die Auflösung, stellen unterschiedliche Bauarten vor und erklären, was es mit Pixeldichte oder Bildraten auf sich hat.

Ein modernes Smartphone-Display mit Touch-Eingabe setzt sich aus mehreren wesentlichen Bestandteilen zusammen. Außen liegt das Schutzglas, das man mit Tipp- und Wischbewegungen traktiert. Tatsächlich handelt es sich dabei um eine recht dünne Schicht, die etwas tiefer durch eine Dickere stabilisiert wird. Zwischen diesen Glasschichten befinden sich unter anderem ein Filter gegen Lichtreflexionen und eine Metalloxid-Folie, die Eingaben durch Ladungstransport als solche registriert und mithilfe der seitlich angebrachten Touch-Controller der berührten Position zuordnet. Erst darunter findet sich die eigentliche Anzeigefläche, das Display-Panel.

Das Samsung Galaxy A51 kommt mit OLED-Bildschirm.

Aktuell finden sich in Smartphones vor allem zwei Paneltypen: IPS-LCD und OLED. Bei der LCD-Technik (Liquid Crystal Display) bestehen die einzelnen Pixel aus Flüssigkristallen, die in Kombination mit einem Polarisationsfilter je nach ihrer Ausrichtung eine bestimmte Farbe darstellen. Bei einem IPS-Panel (In-Plain-Switching) sind die Kristalle so aufgebaut, dass die Anzeige besonders blickwinkelstabil ist. Entscheidend beim LC-Display ist die flächige Hintergrundbeleuchtung.

Die Vorteile von OLED (Organic Light Emitting Diode) gegenüber IPS bestehen in dem vor allem bei dunklen Inhalten geringeren Energieverbrauch, der gleichmäßigen Ausleuchtung und dem hohen Kontrast. Ein Nachteil liegt darin, dass die LEDs durch ungleiche Nutzung unterschiedlich stark ihre Leuchtkraft verlieren und sich so ein Einbrenneffekt zeigen kann. Da das Display-Substrat für die OLED-Matrix häufig aus flexiblem Kunststoff besteht, sind unter anderem Geräte mit gebogenen oder faltbaren Bildschirmen möglich. OLED-Displays finden vor allem in der Smartphone-Oberklasse immer häufiger Anwendung.

Für die Qualität eines Displays ist neben der Panel-Technologie die Auflösung maßgebend. Sie wird in der Regel durch die Anzahl von Pixeln in Spalten und Zeilen angegeben und definiert, wie viele Bildpunkte ein Bildschirm darstellen kann. Eine gängige Auflösung von 1920 × 1080 Pixel meint, dass das Display im Querformat 1920 Bildpunkte in der Breite und 1080 Bildpunkte in der Höhe anzeigt – insgesamt tummeln sich also 2.073.600 Pixel auf der Anzeigefläche. Im Fachjargon werden typische Auflösungen wie 1280 × 720 Pixel mit HD oder 720p (HD = High Definition, p = progressiver Bildaufbau oder Vollbildverfahren), 1920 × 1080 Pixel mit FHD (Full-HD) oder 1080p und 2560 × 1440 Pixel mit QHD (Quad-HD, selten auch WQHD) oder 1440p abgekürzt, während 4K oder UHD üblicherweise eine Auflösung von 3840 × 2160 Pixel bezeichnet.

Aus je mehr Bildpunkten ein Objekt auf dem Display besteht, desto schärfer und detailreicher wird es empfunden. Eine hohe Auflösung ist theoretisch also immer besser als eine niedrige, praktisch spielen aber die Bildschirmgröße und dessen physische Nähe zum Betrachter eine elementare Rolle. Auf einem vergleichsweise kleinen Fernsehbildschirm um 40 Zoll fällt der Unterschied zwischen Full-HD und 4K bei einem typischen Sitzabstand von zwei bis drei Meter kaum auf. Ähnliches lässt sich beim viel näher vor das Sichtfeld gehaltenen Smartphone beobachten, auf einem etwa 6 Zoll großen Display können viele Nutzer nicht zwischen Full-HD und QHD unterscheiden.

OLED-Bildschirm und eine hohe Pixeldichte von 551 ppi. Das Samsung Galaxy S20 Ultra zeigt, was ein Display aktuell draufhaben kann.

Ein hilfreicher Indikator für Schärfe und Detailgrad eines Displays ist die Pixeldichte. Die Pixeldichte, die in Pixel pro Zoll (PPI = pixel per inch) angegeben wird, setzt Auflösung und Anzeigegröße ins Verhältnis. Bei einem kleinen Bildschirm mit hoher Auflösung ist die Pixeldichte hoch, bei einem großen Bildschirm mit geringer Auflösung niedrig. Ein Bildschirm mit hoher Pixeldichte ist besonders scharf, da auf einen Zoll mehr Bildpunkte kommen als bei niedriger Pixeldichte. Ein Beispiel: Eine typische Auflösung von 1920 × 1080 Pixel ist auf einem 5 Zoll großen Bildschirm schärfer (440 PPI) als auf einem 6 Zoll großen Bildschirm (367 PPI). Bei einem Smartphone-Display gilt eine Pixeldichte höher als 300 PPI gemeinhin als scharf – Apple nennt entsprechende Bildschirme Retina-Display –, einen offiziellen Schwellenwert gibt es aber nicht.

Hatten Smartphone-Bildschirme bis vor wenigen Jahren üblicherweise ein Seitenverhältnis von 16:9, nehmen sich die Hersteller heute mehr Freiheiten. Das liegt mit daran, dass die Einfassungen der Displays (Bezels) und ihre Rahmungen schmaler wurden und der Formfaktor der Geräte beibehalten wurde, sind aktuelle Smartphone-Bildschirme länger. Das Seitenverhältnis gibt das Verhältnis von Breite zu Höhe an, ein 1:1-Display ist bei gleicher Breite und Höhe demnach quadratisch. Ein seltenes Beispiel hierfür ist der Blackberry Passport (Testbericht), tatsächlich sieht man dieses Format aktuell kaum. Eine Anzeige mit 18:9 – oder 2:1 – ist doppelt so breit wie hoch. Aktuell gibt es Bildschirme mit deutlich schrägeren Werten, von 18,5:9 (Huawei 20 Mate X, Testbericht) über 20:9 (Oneplus 8 Pro, Testbericht oder Samsung A71 Testbericht) bis zu 22:9 (Samsung Galaxy Z Flip) ist alles dabei.

Der Blackberry Passport, eins der wenigen Smartphones mit 1:1 Seitenverhältnis.

Das Seitenverhältnis gibt aber nicht nur die Form der Anzeigefläche an. Es beeinflusst auch den Wert der Bildschirmdiagonale, also dem in Zoll angegebenen Abstand zweier sich diagonal gegenüberliegender Ecken. Ein Display mit einem besonders langen Seitenverhältnis hat auch eine besonders lange Diagonale, da die Ecken weit auseinander stehen. Tatsächlich ist die Bildfläche aber kleiner als auf einem gedrungenen Bildschirm. Ein 16:9-Display mit einer Diagonale von 6 Zoll hat eine Fläche von 97,5 cm², ein 21:9-Display mit derselben Diagonale misst nur 81,42 cm². Das 6-Zoll-Display (16:9) eines mehrere Jahre alten Nexus 6 ist also eigentlich größer als das 6,2-Zoll-Display (20:9) eines aktuellen Samsung Galaxy S20 (93,6 cm²).

Die Verwendung untypischer Seitenverhältnisse hat außerdem die Angabe krummer Display-Auflösungen zur Folge. Denn entspricht die Zeilenanzahl meist der aus den gängigen, am 16:9-Format ausgerichteten HD-Auflösungen, jedoch werden dem längeren Seitenverhältnis entsprechend neue Spalten hinzugefügt. So hat das Display des Oneplus 8 Pro in seinem 19,8:9-Format 3168 × 1440 Pixel, das 20:9-Display des Samsung Galaxy S20 stellt 3200 × 1440 Pixel dar. Beide Bildschirme haben wie herkömmliche QHD-Displays 1440 Pixelzeilen, jedoch unterschiedlich viele Spalten. Dennoch werden die Auflösungen jeweils als QHD+ bezeichnet, die Spaltenanzahl spielt bei dieser Abkürzung also keine Rolle. Auch HD- und Full-HD-Auflösungen gibt es in verschiedenen Plus-Verlängerungen, unten stehend noch einmal zusammengefasst:

Smartphones: Display-Größen und Seitenverhältnisse im Überblick
Kürzel typische Auflösung Seitenverhältnis
qHD 960 x 540 Pixel 16:09
HD 1.280 x 720 Pixel 16:09
HD+ 1.440 x 720 Pixel 18:9 und länglicher
FHD/Full-HD 1.920 x 1.080 Pixel 16:09
FHD+ 2.160 x 1.080 Pixel 18:9 und länglicher
QHD 2.560 x 1.440 Pixel 16:09
QHD+ 2.880 x 1.440 Pixel 18:9 und länglicher
4K UHD 3.860 x 2.160 Pixel 16:09

In Sachen Bildschirmauflösung scheint das Smartphone an seine Grenzen gekommen zu sein. Zwar hat Sony erste 4K-Geräte herausgebracht, eine höhere Auflösung als QHD wird vom Nutzer in der Regel aber nicht als solche erkannt. Stattdessen spielt beim modernen Display eine andere Eigenschaft eine größere Rolle: Die Bildwiederholrate. Sie wird in Hertz (Hz) angegeben und beschreibt, wie häufig das Display das dargestellte Bild in einer Sekunde erneuert, in welcher Frequenz es – für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar – aus- und wieder eingeschaltet wird. Bei den typischen 60 Hertz wird das Bild 60 Mal pro Sekunde aufgebaut, bei 90 Hertz 90 Mal und bei 120 Hertz 120 Mal.

Das Razer Phone setzt auf eine Bildwiederholrate von 120 Hz.

Durch eine hohe Bildwiederholfrequenz werden Bildläufe und Animationen besonders flüssig dargestellt, bei einer niedrigeren ist ein leichtes Ruckeln oder gar Flackern sichtbar. Als erstes Smartphone hatte das 2017 erschienene Razer Phone ein Display mit 120 Hertz, Apple stellte im selben Jahr mit den iPad-Pro-Modellen die ersten Tablets mit hoher Bildrate. Heute zählt ein Display mit mindestens 90 Hertz in der Smartphone-Oberklasse zum guten Ton, Geräte wie das Oneplus 8 Pro (Testbericht), das Samsung Galaxy S20 (Ratgeber) oder das ROG Phone 2 (Testbericht) von Asus stellen sogar mit 120 Hertz dar. Jedoch birgt der Einsatz dieser neuen Technik den Nachteil des höheren Energieverbrauchs, weshalb Samsung beim Galaxy S20 eine hohe Bildrate nur mit verringerter Auflösung anbietet – anders als Oneplus.

Asus ROG Phone 2 (5 Bilder)

Das ROG Phone 2 von Asus.

Testbericht

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Die flüssige Darstellung ist bei aktuellen Smartphone-Bildschirmen die eine Sache, die Eingabeempfindlichkeit – oder auch „Touch Sample Rate“ – eine andere. Mit einer hohen Abtastrate scannt der Touch-Controller die Eingabefläche häufiger nach Berührungen ab als bei einer niedrigen und lässt somit vor allem Scroll- und Wischbewegungen direkter erscheinen. Bei einer üblichen Rate von 60 Hertz wird das Display alle 16,6 Millisekunden nach einer Eingabe abgetastet, bei 120 Hertz alle 8,3 Millisekunden. Smartphones mit noch höherer 240-Hertz-Rate (4,2 Millisekunden) sind das Oneplus 8 Pro und das Samsung Galaxy S20. Trotz einer Abtastrate von 120 Hertz haben Apples iPhones der Generationen XS, XR (Ratgeber) und iPhone 11 eine typische Bildwiederholrate von 60 Hertz.

Immer häufiger weisen Hersteller auf die Helligkeit von Smartphone-Displays hin. Für die sogenannte „Leuchtdichte“ werden je nach Region die Einheiten „Nit“ oder „Candela pro Quadratmeter“ (cd/m²) verwendet – beide haben dieselben Werte und meinen letztendlich dasselbe. Je höher der Nit- oder Candela-Wert, desto heller ist die Anzeige. Wichtig ist eine hohe Helligkeit zum einen für die Ablesbarkeit unter Einfluss von Sonnenlicht. Zum anderen erfüllen nur sehr helle Displays die Anforderungen an den HDR-Standard.

In einem HDR- oder Hochkontrastbild (HDR = High Dynamic Range) werden besonders viele Farb- und Helligkeitsabstufungen dargestellt, wodurch es natürlicher empfunden wird als eines mit geringem Dynamikumfang. Da Farben auf dem Bildschirm durch unterschiedlich hell leuchtende Subpixel gemischt werden – jedes Pixel auf einem IPS- oder OLED-Panel besteht tatsächlich mindestens aus einem roten, grünen und blauen Subpixel –, muss ein HDR-Display viele dieser Abstufungen beherrschen, sich also auch sehr dunkel einstellen lassen.

Der Interessenverbund UHD-Alliance formuliert als Mindestanforderung für ein HDR-Display im Smartphone einen Dynamikumfang zwischen 0,0005 cd/m² und 550 cd/m² sowie die Abdeckung des Farbraums DCI-P3. Gegenüber dem gängigen sRGB-Farbraum hat der ursprünglich für Kinoprojektoren entwickelte DCI-P3 einen höheren Farbumfang – für die Abdeckung des Farbraums müssen entsprechende Bildschirme also mehr und in den Primärfarben leicht verschobene Farbtöne darstellen können.

Besondere Displays in den unterschiedlichen Preisklassen findet ihr in den folgenden drei von uns ausgewählten Smartphones.

Nach Einschätzung des Testlabors Display Mate hat der Bildschirm des hier bereits häufiger aufgeführten Oneplus 8 Pro (Testbericht) wegen seiner hohen Farbtreue und der außerordentlichen Bildratenperformance die Bestnote verdient. Das 6,78 Zoll große, HDR-fähige OLED-Display stellt auch mit 120 Hertz die volle Auflösung von 3168 × 1440 Pixel (QHD+) dar, das Seitenverhältnis beträgt 19,8:9.

Der Bildschirm ist wie bei vielen Samsung-Smartphones an den Längsseiten leicht gewölbt, in dem ins Panel gestanzte Loch oben links sitzt die Frontkamera. Näherungs-, Helligkeitssensoren und der optische Fingerabdrucksensor liegen unsichtbar unter dem Display. Der im Oneplus 8 Pro verbaute MEMC-Chip (Motion Estimation, Motion Compensation) skaliert einige Inhalte von der herkömmlichen 60-Hertz-Bildrate für die Wiedergabe auf 120 Hertz hoch, darunter Spiele und Videos.

Alle Bilder vom Oneplus 8 Pro (22 Bilder)

Das Oneplus 8 Pro hat darüber hinaus aktuelle Highend-Hardware zu bieten, darunter den Snapdragon 865, bis 12 GByte RAM und bis 256 GByte Speicher sowie eine Quad-Kamera. Der 4510 mAh große Akku lässt sich mit bis zu 30 Watt drahtlos schnellladen, das Gehäuse ist gemäß IP68 vor eindringendem Wasser geschützt. Das Smartphone kostet ab 900 Euro.

Deutlich günstiger und dabei dennoch in den Genuss eines Smartphones mit 90-Hertz-Bildschirm kommt man mit dem Realme 6 (Testbericht) von Hersteller Oppo. Das Gerät hat ein 6,5 Zoll großes IPS-Display im 20:9-Seitenverhältnis mit einer Auflösung von 2400 × 1080 Pixel (FHD+). In der Anzeige ist eine Punch-Hole-Frontkamera eingefasst. Einen In-Display-Fingerabdrucksensor findet man beim Realme 6 nicht, der Sensor sitzt stattdessen an der Seite im Power-Button. Das Gehäuse besteht zwar aus Kunststoff, anders als bei vielen modernen Smartphones findet sich im Rahmen aber immerhin noch ein klassischer Klinkenanschluss.

Alle Bilder zum Realme 6 (12 Bilder)

Im Realme 6 steckt der Helio G90T von Mediatek. Kombiniert wird der Octa-Core-Prozessor mit wahlweise 4 GByte oder 8 GByte RAM sowie einem 64 GByte oder 128 GByte großen, per Micro-SD-Karte (Ratgeber) erweiterbaren Speicher. Der 4.300 mAh große Akku unterstützt kabelgebundenes Schnellladen mit bis zu 30 Watt, darüber hinaus hat das Oppo-Smartphone eine Vierfach-Kamera. Das Realme 6 kostet ab 220 Euro, das etwas besser ausgestattete, hochwertigere Realme 6 Pro mit Snapdragon 720G und einem minimal größeren 90-Hertz-Display ist rund 100 Euro teurer.

Von einem ganz anderen Schlag ist Samsungs Galaxy Z Flip. Der Bildschirm dieses Smartphones hat zwar nur eine gewöhnliche Bildrate von 60 Hertz, jedoch lässt es sich in der Mitte wie beim Samsung Galaxy Fold (Testbericht) zusammenfalten und somit in seiner Fläche halbieren. Dafür kommt ein flexibles OLED-Display zum Einsatz, das mit einem dünnen, biegsamen Glas-Kunststoff-Gemisch versehen ist. Im ausgeklappten Zustand bringt es das Galaxy Z Flip auf stattliche 6,7 Zoll im besonders langen 22:9-Seitenverhältnis, bei einer FHD+-Auflösung von 2636 × 1080 Pixel. Die Selfie-Kamera befindet sich mittig im oberen Bereich des Bildschirms. Ein zweites, nur 1,1 Zoll großes Display befindet sich an der Außenseite des Galaxy Z Flip. Es zeigt dem Nutzer im zugeklappten Zustand Informationen wie die Uhrzeit oder Benachrichtigungen an.

So cool und schick ein Foldable wie das von Samsung auch sein mag, zeigen sich im Vergleich zu herkömmlichen Smartphones doch einige Nachteile. So ist der Bildschirm nicht vor Kratzern geschützt und weist in seiner Mitte eine je nach Lichteinfall sichtbare Falz auf. Das Scharnier ist an seinen Außenseiten mit kleinen Bürsten versehen, die das Eindringen von Staub in das Gehäuse und unter das Display verhindern sollen – wie gut das tatsächlich funktioniert wird sich aber wohl erst auf lange Sicht zeigen. Grundsätzlich sind Foldables wie auch Motorolas Razr oder das Huawei Mate Xs bislang noch wenig alltagserprobt, aber hinsichtlich ihrer Displays ohne Zweifel besonders.

Aber: Smartphones im Falt-Format haben ihren Preis. So kostet das Galaxy Z Flip, das mit dem Snapdragon 855, 8 GB RAM und 128 GB Speicher ähnlich ausgestattet ist wie das Galaxy S10 aus dem Jahr 2019, immerhin stolze 1.400 Euro.

Grobe Auflösung, ungleichmäßige Ausleuchtung oder blasse Farben – ein Smartphone mit miesem Bildschirm macht wenig Freude. Vor dem Kauf gilt es daher genau bei den Herstellerangaben hinzuschauen und abzuwägen. Ein Smartphone mit einer Auflösung unter Full-HD oder Full-HD+ muss heute eigentlich nicht mehr sein, bei Diagonalen jenseits der 6,5 Zoll darf es auch ruhig QHD sein.

Ein aussagekräftigerer Wert als die absolute Auflösung in Pixel ist die Angabe der Pixeldichte, die bei einem Smartphone-Display nicht unter 300 PPI liegen sollte. OLED-Panels trumpfen vor allem in Sachen Kontrast und Farbwiedergabe auf, sind aber in den unteren Preisklassen noch recht selten anzutreffen.

Eine hohe Bildwiederholrate von 90 bis 120 Hertz sorgt für die flüssige Darstellung von Bewegungen und darf heute vor der Anschaffung ebenfalls in die Wunschliste mitaufgenommen werden. Die exotischen Foldables stecken noch in den Kinderschuhen, nicht zuletzt, weil die Frage zur Haltbarkeit noch weitestgehend ungeklärt ist.

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