PWM-Flimmern beim Display: was es ist und wen es stört

Manche Menschen bekommen nach einer Weile am Handy müde Augen oder Kopfschmerzen und wissen nicht, woran es liegt. Ein möglicher Grund heißt PWM, kurz für Pulsweitenmodulation. Damit regeln die meisten OLED-Displays ihre Helligkeit, indem sich der Bildschirm viele hundert Mal pro Sekunde an und aus schaltet. Die meisten bemerken davon nichts, ein Teil aber reagiert empfindlich, vor allem im Dunkeln bei niedriger Helligkeit. Dieser Artikel erklärt, was PWM-Flimmern ist, warum gerade OLED darauf angewiesen ist und was du dagegen tun kannst. Die Kurzfassung oben, die Technik darunter.

Das Wichtigste in Kürze

• PWM heißt Pulsweitenmodulation. Das Display leuchtet nicht schwächer, sondern wird sehr schnell an- und ausgeschaltet. Je länger die Aus-Phasen, desto dunkler wirkt der Bildschirm.
• OLED nutzt PWM fast immer. Ein OLED-Pixel lässt sich nicht beliebig über den Strom herunterregeln, ohne dass die Farbe kippt. Das schnelle Schalten ist der übliche Ausweg.
• Am stärksten flimmert es bei niedriger Helligkeit. Dann ist der Bildschirm pro Takt nur kurz an, der Helligkeitssprung wird größer, und genau das reizt empfindliche Augen.
• Die meisten merken nichts, ein Teil schon. Bewusst sehen die wenigsten das Flimmern. Trotzdem berichten Empfindliche von Augenbrennen oder Kopfschmerzen, gerade abends im Dunkeln.
• Es gibt Gegenmittel. Helligkeit hochdrehen, wo vorhanden einen Anti-Flicker-Modus einschalten. Manche neueren Geräte flimmern von Haus aus deutlich schneller.

Die einfache Erklärung: dimmen durch schnelles Blinken

Stell dir eine Lampe vor, die du nur ganz an oder ganz aus schalten kannst, kein Dimmer dazwischen. Schaltest du sie hunderte Male pro Sekunde ein und aus, verschmilzt das für dein Auge zu ruhigem Licht. Lässt du sie pro Sekunde etwas länger aus als an, wirkt sie insgesamt dunkler. Genau das ist Pulsweitenmodulation: Helligkeit über das Verhältnis von An-Zeit zu Aus-Zeit steuern, nicht über die Stärke des Lichts.

Der Anteil der An-Zeit an einem Takt heißt Tastgrad. Bei voller Helligkeit ist das Display fast durchgehend an, es flimmert kaum. Bei sehr niedriger Helligkeit schrumpft der Tastgrad auf einen kleinen Rest, das Display ist den größten Teil jedes Takts dunkel. Der Wechsel zwischen hell und ganz dunkel wird schroffer, und diese tiefen Sprünge sind es, die empfindliche Augen belasten, nicht das Blinken an sich.

Warum ausgerechnet OLED flimmert

Bei einem klassischen LCD entsteht das Licht aus einer Hintergrundbeleuchtung, die sich problemlos in ihrer Stärke regeln lässt. Viele LCD-Geräte dimmen deshalb weitgehend flimmerfrei oder blinken zumindest deutlich schneller als OLED.

OLED hat kein Hintergrundlicht. Jeder Bildpunkt leuchtet selbst, das ist der Grund für das perfekte Schwarz und den starken Kontrast. Der Haken: Dreht man einem OLED-Pixel den Strom herunter, verschiebt sich seine Farbe. Um Farben über den ganzen Helligkeitsbereich stabil zu halten, lassen die Hersteller die Pixel lieber mit voller Farbtreue blinken und regeln die Helligkeit über den Tastgrad. Wie OLED Licht erzeugt und warum es einbrennen kann, steht im Ratgeber Wie ein OLED-Display funktioniert. PWM-Flimmern ist die Kehrseite derselben Technik, die OLED so kontrastreich macht.

Wen es stört, und wen nicht

Ob dich Flimmern stört, ist keine Frage von Einbildung, sondern von Empfindlichkeit. Das Auge nimmt Blinken bewusst nur bis etwa 60 bis 80 Schaltvorgängen pro Sekunde wahr, darüber verschmilzt es zu ruhigem Licht. Trotzdem verarbeiten Netzhaut, Sehnerv und Sehzentrum Lichtschwankungen nachweislich noch bei höheren Frequenzen weiter, ohne dass wir sie bewusst sehen. Daraus kann bei manchen eine Belastung entstehen, obwohl sie kein Flimmern erkennen.

Belastbar dokumentiert ist, dass Lichtflimmern bei einem Teil der Menschen mit Augenermüdung, Kopfschmerzen oder Migräne in Verbindung gebracht wird, und dass sehr niederfrequentes Flimmern für die kleine Gruppe mit fotosensibler Epilepsie ein Auslöser sein kann. Wichtig ist die Einordnung: Das betrifft längst nicht jeden, und ein Display macht niemandem die Augen kaputt. Es geht um Komfort, nicht um Gefahr. Bei anhaltenden Beschwerden ist ohnehin ein Arzt oder Optiker die richtige Adresse, nicht ein Datenblatt.

Für alle, die es genau wissen wollen: Frequenz und Modulationstiefe

Ab hier wird es technisch. Zwei Größen entscheiden, wie belastend PWM ist. Die erste ist die Frequenz, wie oft pro Sekunde geschaltet wird. Viele OLED-Smartphones arbeiten grob zwischen 50 und 500 Hertz, häufig um 240 oder 480. LCD-Geräte liegen oft bei tausend Hertz und mehr, teils über 2000, wo Flimmern für die Augen praktisch verschwindet.

Die zweite, oft unterschätzte Größe ist die Modulationstiefe, der Helligkeitsunterschied zwischen Hell- und Dunkelphase. Reines PWM schaltet vollständig aus und erreicht damit fast hundert Prozent Modulation. Bei niedriger Helligkeit ist die Aus-Phase besonders lang und der Sprung besonders tief, deshalb fällt Flimmern dort am stärksten auf.

Für die Bewertung gibt es eine anerkannte Leitlinie, die Empfehlung IEEE 1789. Grob gilt: Je höher die Frequenz und je kleiner die Modulationstiefe, desto unbedenklicher. Oberhalb von etwa 3000 Hertz fand die zugrunde liegende Auswertung keine Hinweise mehr auf Effekte beim Menschen, ein Bereich, den einige neuere Geräte anpeilen. Das ist keine Gesetzesnorm und kein medizinisches Urteil über den Einzelfall, erklärt aber, warum Hersteller heute mit hohen PWM-Zahlen werben.

Was du gegen das Flimmern tun kannst

Wenn du empfindlich reagierst, hast du mehrere Stellschrauben:

• Helligkeit anheben. Das klingt widersprüchlich, hilft aber oft: Bei höherer Helligkeit ist die Aus-Phase kürzer, der Sprung kleiner, die Modulation flacher. Statt im Dunkeln auf Minimum zu regeln, lieber etwas heller stellen und einen dezenten Dunkelmodus nutzen.
• Automatische Helligkeit prüfen. Manche Sensoren drehen im Dunkeln sehr weit herunter. Ein manuell höherer Grundwert kann angenehmer sein.
• Anti-Flicker-Einstellung suchen. Ein Teil der Geräte bietet einen Schalter für schnelleres oder gleichmäßigeres Dimmen. Die Bezeichnungen unterscheiden sich je nach Hersteller.
• Beim Neukauf auf das Dimmen achten. Neuere Geräte flimmern zunehmend schneller. Wenn du empfindlich bist, lohnt vorab ein Blick darauf, wie ein Modell dimmt.

Was das für dich heißt, auch beim Gebrauchtkauf

PWM ist kein Defekt und kein Zeichen für ein schlechtes Display, sondern eine gängige Art, OLED zu dimmen. Für die große Mehrheit spielt sie im Alltag keine Rolle, „stört mich“ und „stört mich nicht“ sind beide normal. Nur wer empfindlich ist, macht sie zum Kriterium, und das lässt sich vor dem Kauf klären.

Der Gebrauchtkauf ändert daran nichts: Das Flimmerverhalten hängt am Displaytyp und am Modell, nicht am Alter. Ein generalüberholtes Smartphone desselben Modells dimmt genauso wie ein neues. Achte also auf das Modell und seine Displaytechnik. Wie du ein gebrauchtes Display allgemein auf Fehler prüfst, steht im Ratgeber Display beim gebrauchten Handy prüfen.

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Häufige Fragen

Was ist PWM-Flimmern beim Display? PWM steht für Pulsweitenmodulation. Das Display regelt seine Helligkeit, indem es sehr schnell an- und ausschaltet und dabei die Länge der Aus-Phasen verändert. Dieses schnelle Blinken nennt man PWM-Flimmern. Bewusst sehen es die meisten nicht.

Warum flimmert mein OLED-Handy bei niedriger Helligkeit? Weil sich OLED-Pixel nicht sauber über den Strom herunterregeln lassen, ohne dass die Farbe kippt. Bei wenig Helligkeit ist das Display pro Takt nur kurz an und lange aus, der Helligkeitssprung wird tiefer und das Flimmern fällt stärker auf.

Ist PWM-Flimmern schädlich für die Augen? Ein Display macht die Augen nicht kaputt. Belegt ist aber, dass Lichtflimmern bei empfindlichen Menschen mit Augenermüdung oder Kopfschmerzen in Verbindung gebracht wird. Die meisten merken nichts. Bei anhaltenden Beschwerden hilft ein Arzt oder Optiker weiter.

Was ist DC-Dimming? DC-Dimming regelt die Helligkeit über die Stärke des Stroms statt über schnelles Schalten und flimmert dadurch kaum. Bei OLED ist das nur eingeschränkt möglich, weil sonst die Farben leiden. Manche Geräte bieten deshalb eine flimmerarme Zwischenlösung, oft „Anti-Flicker“.

Quellen und zum Weiterlesen

• DXOMARK: Flicker, the display affliction (PWM-Messung, Frequenzbereiche OLED gegen LCD, Tastgrad).
• DIAL: IEEE 1789 — a new standard for evaluating flickering LEDs (Frequenz- und Modulationsschwellen).
• IEEE: 1789-2015 — Recommended Practices for Modulating Current in High-Brightness LEDs (die Empfehlung selbst).
• OLED-Info: Pulse-width modulation (PWM) in OLED displays (warum OLED auf PWM setzt).
• U.S. Department of Energy: Effects of Temporal Light Modulation on Individuals Sensitive to Pattern Glare.