Gastbeitrag • 10.10.2017

Richtige Wahl: Digital Signage-Displays für den Einzelhandel

Für jeden Anwendungsbereich der optimale Screen

Die Einzelhandelsbranche setzt zunehmend auf Digital Signage-Anwendungen (oft auch E-Signage genannt) und sieht sich dabei mit einer Vielzahl an Funktionsmöglichkeiten und einer großen Komponentenauswahl konfrontiert. Für jede Applikation gibt es heute ein Angebot an spezifischen Technologien wie LCD, LED, OLED oder E-Paper, die sich in Funktionalität, Wartung (Maintenance), Qualität und Preis unterscheiden. Entscheidende Voraussetzungen für den erfolgreichen Einsatz im Einzelhandel sind die optimale Platzierung und die Ablesbarkeit des Displays. Um dies zu erzielen, bedarf es bei der Planung einiger wichtiger Überlegungen.

Karlheinz Blankenbach
Gastautor Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach ist Experte für Displaytechnologien und Vorsitzender des Deutschen Flachdisplay-Forums (DFF e.V.)
Quelle: Karlheinz Blankenbach

Bildschirmgröße und Auflösung sind abhängig vom minimalen und maximalen Betrachtungsabstand am Aufstellort. Der sogenannte Pixelpitch gibt an, wie groß ein einzelnes RGB Farbpixel ist, zum Beispiel 0,1 mm x 0,1mm. Die Displaytechnologien wie LCD, OLED und E-Paper unterscheiden sich in den kommerziell verfügbaren Größen (Diagonalen) und dem Pixelpitch. Alle hochauflösenden Flachdisplay-Technologien verwenden sogenannte Dünnfilm-Transistoren (Thin Film Transistor; TFT) zur Pixelansteuerung. Der Begriff „TFT“ wird jedoch oft auch als gebräuchliche Abkürzung für Aktiv Matrix LCDs verwendet. Bei allen großformatigen Flachdisplays ist die Full HD Auflösung (FHD, 1.920x1.080 Pixel) mittlerweile Standard.

Der Unterschied zwischen FHD und UHD („4K“, vierfache FHD-Auflösung) wird bei kleinen Betrachtungsabständen „sichtbar“. Ein 55“ 16:9 Display weist eine Höhe von knapp 70 cm auf. Für FHD-Auflösung kann dann bis auf zwei Meter (dreifache Displayhöhe) an das Display herangegangen werden, ohne dass einzelne Pixel vom menschlichen Sehsinn aufgelöst werden können. Für UHD halbiert sich diese Entfernung auf einen Meter (1,5-fache Displayhöhe), was der doppelten (vertikalen) Auflösung zu verdanken ist. UHD-Displays erfordern jedoch eine sehr leistungsstarke Grafikkarte und hoch performante Prozessoren, ebenso müssen die Bildinhalte in 4K aufgenommen und aufbereitet werden. Der maximale Betrachtungsabstand eines 55“ Displays sollte – je nach Content – fünf Meter nicht übersteigen.

Die Welt ist bunt

Die Farberzeugung wird üblicherweise mit roten, grünen und blauen Subpixeln in additiver Farbmischung umgesetzt. Bei LCDs und weißen OLEDs (WOLED) wird die Farbe aus weißem Licht mittels Farbfilter erzeugt. RGB OLEDs und RGB LEDs erzeugen rot, grün und blau direkt. Mittlerweile ist auch farbiges E-Paper in E-Signage Größen (32“ und 42“) erhältlich. Diese kommen aber bei der Farbwiedergabe und dem Bildwechsel bei weitem nicht an LCDs und OLEDs heran.

Für die praktische Anwendung sind die nachfolgenden Herausforderungen relevant, bei denen sich Performanzunterschiede zwischen den gerade vorgestellten Displaytechnologien ergeben:

  • Umgebungslicht/Sonnenlichttauglichkeit (Indoor/Outdoor)
  • Lebensdauer mit quasi-statischen Bildinhalten
  • Blickwinkel
  • Stromverbrauch (“green”)

Performanzunterschiede durch äußere Einflüsse

Zu den größten Herausforderungen für ein Display – nicht nur im Außenbereich – gehört Umgebungslicht, im Extremfall die direkte Sonneneinstrahlung. Wird ein Display beispielsweise im Bereich eines hellen Eingangsbereichs montiert, sollte die Leuchtdichte mindestens 1.000 cd/m² (Candela pro Quadratmeter als Einheit der Leuchtdichte) betragen und die Reflexionen des Displays sehr gering sein (Beispiel: Entspiegelung bei Brillengläsern). Zusätzlich kann High Dynamic Range (HDR) per Software helfen, dunklere Bildinhalte bei hellem Umgebungslicht besser erkennbar zu machen. Ein HDR-Fernseher wird in der Zukunft eine Spitzenleuchtdichte von 10.000 cd/m² liefern können.

Optische Parameter wie das Kontrastverhältnis (Leuchtdichte von weiß zu schwarz) und die Farbwiedergabe (CIE-Koordinaten) in Datenblättern werden grundsätzlich im Dunkelraum gemessen. Eine Hochrechnung zur Ablesbarkeit bei hellem Umgebungslicht kann damit generell nicht gemacht werden, sodass man auf Erfahrungswerte, Messungen mit Lampen beziehungsweise den Vergleich mehrerer Displays am geplanten Aufstellort angewiesen ist. Nichts amortisiert sich weniger als ein Display, das der Kunde nicht ablesen kann, was Bild 1 eindrucksvoll zeigt. Falls zum Beispiel eine zusätzliche Frontscheibe als Vandalismusschutz eingesetzt wird, sollte dies mittels Optical Bonding (dauerhafte Verbindung von Frontglas und TFT) geschehen, um unerwünschte Reflexionen am Luftspalt zu vermeiden.

Display mit zu geringer Leuchtdichte und ungeeigneter Entspiegelung im...
Display mit zu geringer Leuchtdichte und ungeeigneter Entspiegelung im Außeneinsatz bei stark bewölktem Himmel.
Quelle: Karlheinz Blankenbach

Lebensdauer und Nutzungsverhalten bei Anschaffung berücksichtigen

Wie alle technischen Produkte haben auch Displays eine bestimmte Lebensdauer, die unter Idealbedingungen von ca. 25°C meist im Bereich von 20.000 - 50.000 Stunden liegt. Die Leuchtdichte ist dann nach dieser Zeit auf den halben Anfangswert abgefallen, das Display ist aber noch immer betriebsfähig. „Hochwertige“ Produkte können sogar Betriebszeiten von bis zu 100.000 Stunden und mehr erreichen. Im einem normalen Ladenbetrieb erreichen E-Signage-Displays auch ohne direkte Sonneneinstrahlung typischerweise eine Temperatur von immerhin ca. 40°C, was deren Lebensdauer im Vergleich zu den spezifizierten +25°C halbieren kann. Professionelle Hersteller liefern genauere Angaben zum Betrieb bei unterschiedlichem Temperaturen sowie der maximal zulässigen Temperatur oder Luftfeuchtigkeit.

Besonderer Beachtung bedarf des darzustellenden Contents: Quasi-statische Bildinhalte, wie zum Beispiel Laufschriften, Icons oder Logos, können „einbrennen“ (Sticking Image bei LCDs und Burn-In bei OLEDs). Dies reduziert die nutzbare Einsatz- bzw. Lebensdauer signifikant, wie Bild 2 beispielhaft zeigt. Dieser Einbrenneffekt kann auch eine Folge des Einsatzes ungeeigneter bzw. Consumer-Displays sein. Im Extremfall bleibt der gezeigte Content auch nach Bildwechsel noch teilweise oder komplett im Hintergrund sichtbar. Verifiziert wird dieser Effekt mit einem Schachbrettmuster, welches längere Zeit (ca. 10 h bei LCDs, ca. 1.000 h bei OLEDs) bei erhöhter Temperatur (z.B. +60°C) angezeigt wird. Die visuelle bzw. messtechnische Beurteilung erfolgt dann mit einem vollflächigen Graubild.

Foto: Richtige Wahl: Digital Signage-Displays für den Einzelhandel...
Quelle: Karlheinz Blankenbach
Beispiel von Einbrenneffekten bei quasistatischen Bildinhalten: Sticking Image...
Beispiel von Einbrenneffekten bei quasistatischen Bildinhalten: Sticking Image von LCDs (oben als streifenförmige schwarze Degradationen) und Burn-In von OLEDs (unten, Nachrichtenticker z. B. „Headlines“ eingebrannt).
Quelle: Karlheinz Blankenbach

In Verkaufsräumen werden Digital Signage-Displays typischerweise aus einem großen Winkelbereich betrachtet, meist in der Horizontalen. Wird ein Panel z. B. an der Decke befestigt, wird das Display von unten betrachtet (vertikal), aber eben auch aus einem breiten horizontalen Bereich. Insbesondere LCDs weisen eine Degradation der Bildqualität in Abhängigkeit von der Betrachtungsrichtung (Fachbegriff „Blickwinkel“) auf. Dadurch können beispielsweise Logos in Farbe und Graustufen verfälscht werden.

Der (Kosten)-Faktor „Stromverbrauch“ muss ebenfalls genau betrachtet werden, denn die jeweils erforderliche und erfolgende Erwärmung führt unter Umständen zur Verminderung der Lebensdauer. Ein Blick in die Datenblätter des Geräteherstellers hilft: Um einen dauerhaften und schadensfreien Betrieb gewährleisten zu können, muss die Betriebsart „24/7“ (dauerhafter rund-um-die-Uhr-Betrieb) explizit bestätigt sein.

Technologien –Status Quo und Zukunft

Auch wenn LCDs mit über 90 Prozent Anteil die Weltmärkte dominieren, so muss LCD nicht die optimale Technologie für ein Digital Signage-Projekt sein. Digital Signage kann im Regal mit vergleichsweise kleinen Displays erfolgen, beispielsweise um Produktvorstellung zu animieren. Größerformatige Displays dienen zur „übergeordneten“ Information. LCDs sind praktisch in allen Größen erhältlich, während andere Technologien nur in bestimmten Größen verfügbar sind: OLEDs mit 55“ und 65“ sowie farbiges E-Paper in 32“ und 42“. OLEDs eignen sich für hochqualitative Anzeigen (auch transparent) bei dunkleren Umgebungsbedingungen; E-Paper dagegen bei hellstem Umgebungslicht mit statischem Content. Bei Schaufenstern mit Sonneneinstrahlung kommen quasi nur LED-Displays (nicht zu verwechseln mit LCDs mit LED Backlight) in Betracht, die aufgrund des Pixelpitches von ca. einem Millimeter Betrachtungsabstände im Bereich mehrerer Meter erfordern. Curved Displays, wie als konkav von Fernsehern her bekannt, sind in konvexer Form (nach hinten gekrümmt) für E-Signage im Sinne einer Liftfass-Säule interessant, aber als quasi Einzelanfertigungen mit entsprechenden Kosten verbunden.

Aktuell in der Entwicklung befinden sich zwei vielversprechende Technologieansätze: Micro-LEDs aus Halbleitern und Quanten-LEDs (nicht zu verwechseln mit Quantum Dot LCDs). Beide haben das technologische Potenzial zu hohen Leuchtdichten und Lebensdauern bei kleinem Pixelpitch, was ideal für E-Signage-Anwendungen ist. Jedoch müssen solche Displays auch wirtschaftlich attraktiv für den E-Signage-Massenmarkt sein.

Zusammenfassend gilt: Höhere Einstiegskosten für qualitativ hochwertige, industrietaugliche Panels von Visual Solution-Spezialisten sind meist die langfristig bessere Entscheidung. Denn Folgekosten durch Reparaturen, Austausch oder Ausfälle sind sonst schwer zu kalkulieren. Neutrale Informationen zu Anbietern und Informationen zu Auswahlkriterien bietet das Deutsche Flachdisplay-Forum (www.displayforum.de).

Autor: Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach, Hochschule Pforzheim und Vorsitzender des Deutschen Flachdisplay-Forums (DFF e.V.)

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