Fernseher ohne Speck

Fast 100 Jahre hat die gute alte Brownsche Röhre mittlerweile auf dem Buckel. Zeit für ihr Ableben? Ein Blick auf den Markt für Computerbildschirme scheint dafür zu sprechen: Mit flachen Bildschirmen auf Basis der LCD(Flüssigkristall-Display)-Technik wird bereits mehr verdient als mit herkömmlichen Röhrenmonitoren. An Fernsehgeräten ist dieser Trend bisher aber fast spurlos vorbeigegangen. Denn für sie gelten andere Bedingungen als für Computermonitore, die auf die Darstellung von Grafiken und Texten optimiert sind. Wer einen der flachen PC-Bildschirme für Fernsehbilder nutzen will, erlebt deshalb oft eine böse Überraschung: Bei schnellen Bewegungen des TV-Bildes entstehen unschöne Schlieren, da die einzelnen Bildpunkte des Monitors nur träge reagieren. Das ist auch der Grund, weshalb die flachen Computerbildschirme für schnelle Spiele am PC nicht geeignet sind. Einige fernöstliche Hersteller haben es trotzdem geschafft, die LCD-Bildschirme fernsehtauglich zu machen. Doch das hat einen hohen Preis: Für sein Top-Modell mit einer Bildschirmdiagonale von bescheidenen 20 Zoll (50 Zentimetern) verlangt der japanische Anbieter Sharp satte 4200 Euro. Dafür erhält man allerdings einen Fernseher mit überzeugender Bildqualität bei einer Bautiefe von nur wenigen Zentimetern. „Wenn statt des unansehnlichen Riesenkastens einer der neuen Flachfernseher im Wohnzimmer steht, entsteht ein völlig neues Wohngefühl“, glaubt Martin Beckmann, Pressesprecher bei Sharp. Auch die Daten der LCD-Fernseher klingen überzeugend. Im Vergleich zu herkömmlichen Röhrengeräten brauchen die Flachmänner etwa 50 Prozent weniger Strom und haben eine mehr als doppelt so lange Lebensdauer. „Die Zukunft gehört den LCD-Fernsehern“, ist Beckmann überzeugt. „Unsere Marktstrategie ist deshalb voll darauf ausgerichtet.“ In Japan erzielt Sharp bereits 50 Prozent seines Fernseher-Umsatzes mit LCD-Fernsehern. Nach Planungen der Marktstrategen des Konzerns sollen ab 2005 in Japan keine neuen Röhrenfernseher mehr verkauft werden. Fallende Preise unterstützen die Entwicklung: In den letzten zwei Jahren wurden LCD-Fernseher um rund 40 Prozent billiger. Dieser Trend dürfte sich mit steigenden Produktionszahlen fortsetzen. Sollten sich die Hoffnungen von Sharp erfüllen, brechen für das Unternehmen bald goldene Zeiten an. „Bei der Herstellung von LC-Displays für Fernseher ist Sharp weltweit die Nummer Eins“, sagt Prof. Albrecht Rothermel vom Lehrstuhl für Fernsehtechnik an der Universität Ulm. Die Weichen für diese Monopolstellung wurden bereits Ende der sechziger Jahre gestellt. Kaum jemand glaubte damals an die Zukunft dieser Technologie. Einzig die technikbegeisterten Japaner arbeiteten beharrlich an der Entwicklung immer größerer LCD-Bildschirme. Die Herstellungsprozesse gelten als anspruchsvoll – deutsche Hersteller werden es daher schwer haben, den Vorsprung der Asiaten aufzuholen. Immerhin: Der deutsche Glashersteller Schott will bis zum Sommer 2003 eine Produktionsanlage für Komponenten von LCDs errichten. Auch der zweite große Hoffnungsträger ist fest in fernöstlicher Hand: organische Leuchtdioden (OLED). Sony setzt auf das OLED-Display als Nachfolger der Bildröhre. Mit einem kleinen Prototypen hat die Firma die Machbarkeit bereits unter Beweis gestellt. Allerdings: Große, fernsehtaugliche OLED-Farbdisplays sind den Kinderschuhen noch längst nicht entwachsen. Die Ansteuerung der einzelnen Bildpunkte arbeitet mit relativ hohen Stromstärken und ist deshalb aufwändig. Zudem gibt es noch Schwierigkeiten bei der Lebensdauer der Displays: Sie liegt unter Laborbedingungen bei rund 10000 Stunden – etwa ein Drittel der Lebensdauer einer Bildröhre. „Bei OLED-Farbdisplays gibt es zur Zeit eine große Euphorie. Ihr Marktpotential kann man wegen der technischen Probleme aber heute noch nicht abschätzen“, urteilt Dr. Wolfram Knapp vom VDE-Arbeitskreis für Displaytechnik. Blickfänger und Publikumsmagneten vieler Elektromärkte sind zur Zeit die großen Plasma-Bildschirme. „Was die Größe angeht, gibt es zu Plasma-Bildschirmen bis jetzt keine Alternative“, sagt Ulrich Vohrer, Produktmanager bei NEC. Das Topmodell des japanischen Unternehmens glänzt mit Superlativen: eine Bildschirmdiagonale von 61 Zoll (155 Zentimetern) bei einer Bautiefe von nur 12 Zentimetern. Trotz dieser Größe ist die Bilddarstellung besser als auf den LCD-Schirmen. Einen Nachteil hat die Technik aber: Die großen Plasmafernseher sind Stromfresser. Der Leistungsverbrauch eines Modells mit 61 Zoll Bildschirmdiagonale liegt bei knapp 700 Watt. Dabei entsteht so viel Abwärme, dass Lüfter zur Kühlung eingebaut werden müssen. Und ein Blick auf das Preisschild dämpft die Euphorie weiter: Mit rund 20000 Euro liegt ein 61-Zoll-Plasma-Monitor in derselben Preisklasse wie ein Mittelklassewagen. Wem das zu teuer ist, für den könnte ein Rückprojektor-TV-Gerät eine Alternative sein. Hier gibt es ein großes Bild für relativ wenig Geld. Aber bei Bildqualität und Einbautiefe kann es einem „Plasma“ nicht das Wasser reichen. Die Technik gilt deshalb nur als Zwischenlösung bis Plasma-TVs billiger werden. Ausgedient hat die herkömmliche Bildröhre noch längst nicht. Jährlich werden in Deutschland rund fünf Millionen TV-Geräte verkauft. Davon entfällt nicht mal ein Prozent auf die neuen Flachfernseher. Auf die Frage nach der Zukunftsfähigkeit der Bildröhre antwortet Klaus Petri, Pressesprecher bei Philips: „Schon vor Jahren dachten wir, ihr Potential wäre ausgereizt. Doch die Erfahrung hat uns eines Besseren belehrt.“ Pixel-Plus heißt die jüngste Innovation des niederländischen Marktführers bei der Herstellung klassischer Bildröhren. Damit werden die 640000 Bildpunkte des TV-Signals durch Interpolation auf 1,7 Millionen Pixel hochgerechnet. „ Hinsichtlich Bildqualität und Preis-/Leistungsverhältnis ist die Bildröhre bis heute unübertroffen“, sagt der Philips-Forscher Marcel Krijn. „Jetzt geht es darum, sie abzuspecken.“ Die Einbautiefe eines Großfernsehers mit einer Bildschirmdiagonalen von 36 Zoll (92 Zentimetern) soll so von heutigen 60 auf 40 Zentimeter reduziert werden. Dahinter steckt eine neue Ablenkeinheit für den Elektronenstrahl des Bildschirms. Sie verkürzt den Abstand zwischen der Elektronenkanone in der Röhre und der Mattscheibe. Möglich macht das ein neues Design in Form einer „Rechteckparabel“. Eine solche Bildröhre braucht weniger Strom – „im Vergleich zu einer normalen Röhre rund 20 Prozent weniger“, schätzt Gregor Grosse, Entwicklungsleiter bei Schott in Mainz. „Man kommt mit den Steuerspulen näher als beim üblichen Design an den Elektronenstrahl heran und benötigt deswegen weniger Energie, um ihn abzulenken.“ Bis in fünf Jahren will Philips Fernsehgeräte mit solchen High-Tech-Röhren auf den Markt bringen. Dann werden sie mit LCD & Co um einen Platz im Wohnzimmer buhlen. Das Einmaleins der flachen Schirme LCD-Technologie Das Herzstück von LCD-Bildschirmen sind Flüssigkristalle (Liquid Cristals, LC): Materialien, in denen sich die Moleküle einerseits wie in einem Kristall alle gleich ausrichten, sich andererseits aber wie in einer Flüssigkeit drehen können – zum Beispiel unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Eine dünne Schicht aus Flüssigkristallen befindet sich in dem Display zwischen zwei Polarisationsfiltern, die um 90 Grad gegeneinander verkippt sind. Der erste Polarisator filtert aus dem Licht einer Lampe hinter dem Display die Lichtanteile mit einer bestimmten Schwingungsrichtung heraus. Dieses Licht kann den zweiten Polarisator nur passieren, wenn seine Schwingungsrichtung zuvor um 90 Grad gedreht wird. Für diese Drehung sorgen die Flüssigkristalle. Das Resultat: Der Bildpunkt auf dem Display leuchtet. Wird jedoch eine elektrische Spannung an die Flüssigkristall-Schicht angelegt, richten sich die Moleküle darin aus. Die Polarisationsrichtung des Lichts bleibt dann unverändert, das Licht kann den zweiten Polarisator nicht passieren – und das entsprechende Pixel auf dem Bildschirm bleibt dunkel. Durch zusätzlich vor jedem Bildpunkt angebrachte rote, grüne und blaue Farbfolien leuchten die entsprechenden Stellen des Displays in einer dieser drei Grundfarben. Indem man die angelegte elektrische Spannung variiert, lässt sich durch Mischung der drei Farbanteile für jedes Pixel die gewünschte Farbe einstellen. In LCD-Monitoren werden meist so genannte Aktiv-Matrix- oder TFT (Thin Film Transistor)-Displays verwendet. Bei ihnen ist auf der Rückseite des Displays eine dünne Schicht aufgedampft, die teils mehrere Millionen winzige Transistoren enthält, mit denen sich die elektrische Spannung an jedem einzelnen Bildpunkt separat steuern lässt.

OLED-Technologie Bei OLED-Displays nutzt man eine dünne Schicht aus einem transparenten organischen Material, in das über elektrische Kontakte Elektronen und so genannte Löcher – fehlende Elektronen – injiziert werden. Beim Zusammentreffen eines Paares aus einem negativ geladenen Elektron und einem positiv geladenen Loch vereinigen sich die beiden Ladungsträger und senden dabei Licht einer bestimmten Farbe aus.

Plasma-Technologie In jedem Bildpunkt eines Plasma-Bildschirm wird eine eigene Lichtquelle erzeugt. Die Bildpunkte bestehen aus hunderttausenden von winzigen Zellen, die zwischen zwei Glasplatten eingeschlossen und mit einem Edelgas wie Neon oder Xenon gefüllt sind. Ein feines Gitter aus dünnen Elektroden hält jede einzelne Zelle unter einer bestimmten elektrischen Spannung. Um den Bildpunkt zum Leuchten zu bringen, wird die Spannung so eingestellt, dass in dem Gas eine elektrische Entladung angeregt wird. Dabei wird das Gas ionisiert: Die Atome verlieren einen Teil ihrer Elektronen, die sich frei in der Zelle bewegen können – es entsteht ein Plasma. Durch die elektrische Spannung werden die negativ geladenen Elektronen und die positiv geladenen ionisierten Atome in entgegengesetzte Richtungen beschleunigt und stoßen aneinander. Bei dem Stoß springen gebundene Elektronen in den Atomen vorübergehend in energiereichere Zustände, Bruchteile von Sekunden später fallen sie in ihren Ausgangszustand zurück. Dabei geben sie die während des Stoßes aufgenommene Energie in Form von ultravioletter Strahlung wieder ab. Ein so genannter Phosphor, ein Leuchtstoff an den Innenwänden der Plasmazelle, wandelt die für das menschliche Auge unsichtbare UV-Strahlung in sichtbares Licht um. Je nach dem verwendeten Phosphor leuchtet der Bildpunkt rot, grün oder blau. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Bildröhre, bei der das Bild auf dem Fernsehschirm entsteht, indem die Pixel rasch nacheinander zum Leuchten gebracht werden, leuchten bei einem Plasma-Monitor alle Bildpunkte gleichzeitig. Das Bild ist daher scharf und frei von Verzerrungen und Flimmern.

Der Trick mit der Phase

Mattscheiben, in denen sich Lichtreflexe spiegeln, können den Fernseh-Genuss vergällen. Eine spezielle Beschichtung von LCD-Bildschirmen sorgt da für Abhilfe. Sie reduziert die Intensität des reflektierten Lichts auf etwa 1,5 Prozent der einfallenden Lichtintensität. Das Prinzip der so genannten Black TFT-Technologie: Unter einer Antireflexionsschicht und einem Schutzfilm ist eine Beschichtung aus einem polarisierenden Material angebracht. Diese verschiebt die Phase des in dem LCD-Display zurückgeworfenen Lichts um eine halbe Wellenlänge gegenüber dem Licht, das an der Oberfläche des Monitors gespiegelt wird. Deshalb löschen sich bei der Überlagerung die beiden Anteile des reflektierten Lichts durch destruktive Interferenz fast vollständig aus.

Zu Risiken und Nebenwirkungen…

Flach ist nicht gleich flach. Tests offenbaren die Stärken und Schwächen der unterschiedlichen Geräte. Vor einem Kauf sollte man sich deshalb in Fachzeitschriften wie „Video“ informieren. Hier eine Orientierungshilfe: LCD-Fernseher Der Normalverdiener sollte noch abwarten, bis die Preise in erschwingliche Größenordnungen rücken. Doch wem es auf den Euro nicht ankommt, der ist mit den aktuellen Modellen gut bedient. Trotz des einheitlich hohen Preisniveaus gibt es allerdings Qualitätsunterschiede. Manche Hersteller verwenden Computer-Displays, die für bewegte Bilder ungeeignet sind. Solche Geräte zeigen ihre Schwächen bei schnellen Szenen: Das Bild verschmiert. LCD-Bildschirme haben immer ein eingeschränktes Blickfeld: Betrachtet man das Bild extrem seitlich, verschwindet es. Bei guten Displays fällt dieser Nachteil allerdings kaum auf: Der Blickwinkelbereich beträgt hier etwa 160 Grad.

Plasma-Fernseher Hier dürfte es in absehbarer Zeit zu keinem drastischen Preisverfall kommen. Seit knapp zwei Jahren gelten die Topmodelle der Plasma-Garde als das Maß der Dinge: perfektes Bild bei Diagonalen bis zu 1,55 Meter. Tests offenbaren allerdings merkliche Unterschiede bei der Bildqualität. Wesentliche Nachteile sind der hohe Stromverbrauch, das hohe Gewicht und bei manchen Modellen das Dröhnen der zur Kühlung eingebauten Lüfter.

Rückprojektoren Sie sind die direkten Konkurrenten der Plasma-Bildschirme. Sie sind preisgünstiger, können in punkto Bildqualität aber nicht mithalten. Ihr Funktionsprinzip: Wie bei einem klassischen Filmprojektor wird das Bild vergrößert und von hinten auf eine Mattscheibe projiziert. Durch geschickt angeordnete Umlenkspiegel wird der Projektionsstrahl dabei so „ gefaltet“, dass er in einem relativ kompakten Gerät Platz findet. Die Bildqualität hängt vor allem davon ab, nach welchem technischen Prinzip der eingebaute Projektor das Bild erzeugt. Die Königsklasse arbeitet mit drei Bildröhren, die viel heller strahlen als eine Fernseh-Bildröhre. Jede Bildröhre ist dabei für eine der Grundfarben Rot, Grün und Blau zuständig. Der Nachteil: Die Teilbilder müssen exakt aufeinander liegen. Von Zeit zu Zeit ist deshalb eine Nachjustierung nötig, die nicht alle Geräte automatisch erledigen können. Anspruchsloser und billiger ist die Technik der LCD-Projektion. Mit ihrer Lichtausbeute bleibt sie allerdings hinter der Röhrentechnik zurück, und am Bildschirm ist das feine Raster der Pixel des LCD-Schirms sichtbar.

Sebastian Moser