Burn-in bzw. Burn-out Problem bei OLED Displays
Es ist jetzt ziemlich exakt ein Jahr her, als ich den alten Uhrenbeweger von meinem Vater wieder flott gemacht habe.
Da ich dabei eh einen Mikrocontroller einbauen musste, weil die Steuerelektronik hinüber war und ich mich dabei für eine BluePill mit STM32 entschieden hatte, war es kein großer Aufwand, auch gleich ein kleines 128 x 64 Pixel SSD1306 OLED Display zu verbauen, welches mir ständig die Zeit anzeigt, so dass ich meine Uhren auch gleich stellen kann.
Nachdem ich die Echtzeituhr im STM32 nach einer gewissenen Laufzeit und damit genauen Abweichwerten nach dieser Anleitung kalibriert hatte, läuft sie sekundengenau und auch die nachprogrammierte, automatische Sommer-/Winterzeitumstellung funktioniert tadellos.
Nur ist mir letztens beim Vorbeigehen folgendes aufgefallen: Das OLED Display sieht fleckig aus. Also habe ich mir das Display einmal ganz genau angeschaut:
In der Makroaufnahme kann man die einzelnen Pixel des schwarz/weiß-OLED gut erkennen. Manche Pixel sind mittel- bis dunkelgrau geworden. Das sind die, die immer an sind, wie etwa die Punkte und Doppelpunkte. Diese sind mittlerweile "ausgebrannt" (Burn out).
Besonders an einigen Stellen ist der Helligkeitsunterschied markant und sieht je nach gerade angezeigter Ziffer unschön aus. Stellt man sich die Ziffern Null bis Neun übereinandergelegt vor, dann gibt es Bereiche, die weniger oder nie benutzt werden und immer noch hell leuchten. Im Unterschied zu denjenigen, die oft oder ständig an sind: diese sind wesentlich dunkler. Und das ergibt dieses unschöne, fleckige Erscheinungsbild.
Landläufig spricht man bei diesem Effekt zwar von einem Burn-in, also einem einbrennen, aber das ist technisch nicht ganz richtig ausgedrückt und wohl historisch bedingt. Denn früher, als man noch Kathodenstrahlröhren in Fernsehern und Monitoren benutzte, traf ein gebündelter (und mittels Elektronik abgelenkter) Elektronenstrahl auf einer Phosphorschicht (zumindest bei den früher grün und bernsteinfarbenen Monitoren) auf und Brachte diese zum Leuchten - ein Pixel war dargestellt. Und diese Phosphorschicht wurde mit der Zeit wirklich sozusagen weggebrannt. Wenn ständig das gleiche Bild in einem Bereich dargestellt wurde, etwa eine Seriennummer oben rechts, dann brannte sich dieses buchstäblich ein - man konnte sie auch noch lesen, wenn der Monitor aus und stromlos war.
Richtig aber ist, dass es bei OLED (Organic Light Emitting Diode) Displays um ein Ausbrennen handelt, denn die organischen, halbleitenden Materialien, aus denen diese Displays aufgebaut sind, nehmen in der Leuchtstärke mit den Betriebsstunden immer weiter ab. In etwa so, wie man das von 7-Segment-Anzeigen bei der Uhrzeit auf alten Radioweckern kennt, da sind einige Segmente nach Jahrzehnten auch dunkler als andere, nämlich die, die wesentlich länger leuchten mussten. Das erkennt man gerade an der ersten Stelle der Stundenanzeige, denn dort wird der mittlere, waagerechte Strich nur von der Zeit von 20 bis 23 Uhr benutzt, während das Segment oben rechts immer an ist (also bei 0, 1 und 2).
Nur das die Lebensdauer von OLEDs mit denen von LEDs nicht vergleichbar ist. Sie ist sehr viel geringer. Wie die Abnutzung der Uhrenbeweger-Zeitanzeige deutlich zeigt. Das Display ist nicht mehr schön gleichmäßig, sondern fleckig. Ablesen kann man die Uhrzeit natürlich immer noch, und man könnte durch Erhöhen der Leuchtstärke in der Software die Fleckigkeit wahrscheinlich auch verringern, aber ich hatte ehrlich gesagt noch keine Auswirkungen nach einem Jahr erwartet.
Obwohl sich in Sachen Haltbarkeit von monochromen OLEDs schon einiges getan hat. Wenn ich an meine Sony-Ericsson MBW-150-Smartwatch denke, die Sony Ericsson 2008 auf den Markt brachte. Die hatte ein einzeiliges Display mit schätzungsweise 80 x 8 Pixeln, dass schon in den ersten Wochen immer dunkler und dunkler wurde und nach ein paar Monaten war gar nichts mehr zu lesen. Das war bei einer anfangs so teuren Smartwatch natürlich sehr ärgerlich. Aber die OLED-Technologie war 2008 einfach noch nicht ausgereift.
Bei meinem jetzt auch schon etwas betagten Samsung Galaxy J5 Smartphone von 2016 habe ich allerdings nie eine Verschlechterung der Anzeige des Super AMOLED Farb-Displays bemerkt. Das "AM" in AMOLED steht dabei übrigens für Active Matrix. Der Bildschirm ist immer noch sehr leuchtstark und zeigt gleichmäßige Farben. Flecken kann ich keine erkennen. Hier scheint die Technik zu funktionieren, vielleicht sorgt auch die Firmware des J5 einem Abbau der OLED-Pixel automatisch vor, ich weiß es nicht genau.
Dem Uhrenbeweger selbst geht es übrigens auch wunderbar, der dreht jetzt seit einem Jahr tagsüber alle 20 Minuten für 4 Minuten die Uhren und das direkte Antreiben der Motoren über die Pins der BluePill hat weder dem STM32, noch den Elektromotoren geschadet, es funktioniert immmer noch alles einwandfrei.
Überlegungen
Man sollte wissen, dass die üblichen SSD1306 128x64 Monochrom-OLEDs nach einiger Zeit fleckig aussehen, wenn sie ständig etwas anzeigen und dies bei seinen Anwendungen bedenken. Eventuell ist ja doch ein Nokia 5510 Display die bessere Wahl oder eine 8-fach 7-Segment-Anzeige.Und da wären noch die Dot-Matrix-LCDs 1602A und 2004A, die aus allen Blickwinkeln hervorragend ablesbar sind. Diese sind günstig, brauchen auch nicht viel Strom und halten sehr lange. Mein in meinem Always On Display verbautes 20x4-Zeichen LCD zeigt mir jetzt schon seit zweieinhalb Jahren gut 12 Stunden pro Tag etwas an und ich habe keinerlei Verschlechterung im Kontrast oder auch in der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung feststellen können. Und auch mein 16x2-Zeichen LCD in meinem OctoPrint-Server funktioniert seit gut zweieinhalb Jahren ohne das etwas schlechter geworden wäre.
Wenn etwas ständig angezeigt wird, wie etwa für Uhren oder Statusdisplays, sind die OLED-Displays vielleicht doch nicht die richtige Wahl, wenn es einen stört, dass sie fleckig werden. Für Dinge, die nicht ständig etwas anzeigen müssen, sind sie aber dennoch eine gute Wahl, besonders auch, weil sie kompakt, stromsparend und grafikfähig sind.
Ich werde mein OLED in meinem Uhrenbeweger erstmal so belassen und beobachten. Besonders interessiert mich, ob irgendwann der Punkt kommt, bei dem man fast nichts mehr lesen kann und ob das Display dann noch mit einer Erhöhung der Helligkeit zu retten ist. Ich werde darüber dann auf jeden Fall wieder berichten. Und sollte das Display irgendwann nicht mehr zu gebrauchen sein, wäre das auch nur halb so wild, denn dank Modularität ist es schnell ausgetauscht.