TV: Vergleich Plasmafernseher gegen LCD-Technik

Flachbildschirme sind in. Die geringe Bautiefe ermöglicht ganz neue Integrationsmöglichkeiten. So lässt sich ein solcher Fernseher beispielsweise problemlos an die Wand hängen oder mit einem Möbelstück arrangieren, was beim Röhrenfernseher einfach an der großen Bautiefe und dem hohen Gewicht scheitert. Abgesehen von den Rückwandprojektoren, die konzeptbedingt tief aufbauen, buhlen zwei unterschiedliche Techniken um die Gunst des Kunden: LCDs und Plasmabildschirme.

Egal ob Plasma-Panel oder LCD, beide unterscheiden sich radikal von Röhrengeräten. Dort beschießt eine Elektronenkanone die Mattscheibe. Dabei führt eine magnetische Ablenkungsvorrichtung den Elektronenstrahl zeilenweise über das Bild. Eine andere Elektronik regelt dabei die Intensität des Strahls, aktiviert ihn also je nach der gewünschten Helligkeit am aktuellen Ort innerhalb der Zeile mehr oder weniger stark. Tatsächlich sind es sogar drei Elektronenkanonen - für jede der Grundfarben rot, grün und blau eine. Sie treffen an der Mattscheibe jeweils an unterschiedlichen, nebeneinander liegenden Stellen auf, die mit anderem Leuchtmittel präpariert sind, um die gewünschte Farbe zu erzeugen. Aus den drei Farbanteilen entsteht dann der Eindruck eines Punktes in der jeweiligen Farbe, die durch Addition der Farbanteile aus den drei Grundfarben gebildet wird. Sind alle drei voll angesteuert, sieht der Betrachter einen weißen Punkt.

Die Art des Bildaufbaus bei einem Röhrenfernseher bedingt das bekannte Flimmern. Denn das Bild wird eben nach und nach aufgebaut. Bis das Elektronenstrahl-Trio den unteren Bildrand erreicht hat, lässt im oberen Teil die Leuchtwirkung schon wieder nach. Um diesen Effekt abzumildern, haben die Erfinder dem Fernsehen den "Interlaced"-Modus verpasst. Dabei wird jedes Bild in zwei Halbbilder aufgeteilt. Die eine Hälfte enthält nur alle geraden Bildzeilen, die andere die ungeraden. Der Zeilensprung beträgt also immer 2 Zeilen.

Da jede Sekunde 50 Halbbilder dargestellt werden, beträgt die effektive Bildwiederholfrequenz 25 Hz.

Neue Bildschirme müssen sich auf diese Vorgaben einstellen, auch wenn die technische Notwendigkeit bei ihnen nicht mehr gegeben ist. Denn die existierenden Standards beim terrestrischen Fernsehen oder den Schnittstellen von Digitalreceivern zum Fernseher bauen immer noch auf der Halbbildtechnik auf. Eine Abkehr davon bringt beispielsweise erst derEinsatz von Vollbildern mit "Progressive Scan", den einige Geräte beherrschen. Dazu ist allerdings beispielsweise beim Betrachten einer DVD eine funktionierende Unterstützung von der DVD bis hin zum Anzeigegerät nötig: Die DVD muss im Vollbildmodus aufgezeichnet sein, der DVD Player muss ihn beherrschen und an seinem Ausgang das Vollbild an das Display weiterleiten. Dazu ist entweder ein analoger YUV- oder RGB-Ausgang oder eine digitaler DVI-Verbindung notwendig.

Plasmadisplays

Ein Plasmadisplay besteht aus Millionen nebeneinander angeordneter, gasgefüllten Kammern, die zum Betrachter hin transparent sind. Die Kammern sind mit einem Gasgemisch gefüllt, das ein in jede Kammer eingebauter Zündmechanismus in den Plasmazustand bringen kann. Bei dieser Reaktion wird die hineingesteckte Energie in Form von UV-Licht abgestrahlt. Eine Auskleidung der Kammer mit einer Phosporschicht wandelt es in sichtbares Licht um. Je nach der Zusammensetzung des Leuchtstoffes strahlt es rot, grün oder blau. Das restliche UV Licht wird durch Filter abgeschwächt, weil seine Strahlung für den Menschen schädlich ist.

Die Entladung ist selbst nicht in ihrer Intensität beeinflussbar. Nachdem sie aber in sehr kurzer Zeit stattfindet, erreicht die Ansteuerelektronik eine Steuerung der Helligkeit durch das Verhältnis zwischen Aktivierung und Nichtaktivierung. Das geschieht innerhalb eines Zeitraums in der Größe einer Millionstel Sekunden. Eine 50% Helligkeit eines Punktes erreicht die Elektronik beispielsweise, in dem sie dieses Pixel 500.000-mal abwechselnd an und ausschaltet. Andere Abstufungen erhalten dann sinngemäß ein anderes Verhältnis zwischen an und aus.

Obwohl das Prinzip der Lichterzeugung bei Kathodenstrahlröhren und Plasmabildschirmen ähnlich ist, weil es in beiden Fällen ein Leuchtmittel stattfindet, ergeben sich einige Vorteil durch die neue Technik. Da ein Bildpunkt nicht durch einen magnetisch abgelenkten Elektronenstrahl erzeugt wird, sind Plasmadisplays beispielsweise nicht anfällig gegen magnetische Störungen. Röhrenmonitore und Fernseher können beispielsweise in der Nähe von Bahnstrecken deutlich gestört werden und sind empfindlich gegen die Nähe von Permanentmagneten, wie in Lautsprechern. Dazu bringt die direkte Erzeugung des Energieblitzes am Leuchtpunkt gegenüber der Projektion mittels des Elektronenstrahls eine deutlich gestiegene Schärfe mit sich.

Das Funktionsprinzip der Plasmatechnologie gewährleistet dazu eine hervorragende Bildqualität. Ihr Farbraum ist beispielsweise größer als bei LCD-Schirmen, der Kontrastwert mit rund 900-1100 cd/m² um einiges größer als bei LCDs (ca. 600 cd/m²) und die reine Leuchtkraft immens.

Diese Leuchtkraft nimmt allerdings im Laufe der Benutzung ab. Die Lebensdauer eines Panels wird je nach Hersteller zwischen 30.000 und 60.000 Stunden angegeben. Danach ist die Leuchtkraft auf die Hälfte ihres ursprünglichen Wertes abgesunken. Weil allerdings LC-Displays eine rund halb so hohe Leuchtkraft aufweisen können, wie Plasmaschirme, liegen diese nach dieser Betriebszeit immerhin noch etwa gleichauf mit den LCDs. Noch eine Rechnung: Der minimale Wert von 30.000 Betriebsstunden wird beispielsweise bei einem täglichen Fernsehkonsum von 4h täglich erst nach rund 20 Jahren erreicht. Nach dieser langen Zeit wird wohl sowieso ein neues Gerät fällig. bei LCDs stellt üblicherweise die Hintergrundbeleuchtung zuerst die Arbeit ein. Die Hersteller geben hier typische Betriebszeiten von 60.000h an.

Ein klarer Vorteil der Plasmatechnik gegenüber der LC-Technik ist die Unabhängigkeit vom Betrachtungswinkel. Bei LCDs ändern sich beispielsweise alle optischen Werte, sobald der Betrachter nicht senkrecht auf das Display blickt, sondern seitlich oder von unten bzw. oben. Der Kontrast sinkt dabei und die Farbverteilung variiert, so dass das Bild immer weiter verfälscht wird. Dieser Effekt liegt am Funktionsprinzip der Flüssigkristalltechnik, bei der die Ausrichtung des Lichtes Teil des Konzepts ist. Zwar gibt es immer bessere Methoden, diesen systemimmanenten Nachteil auszubügeln, aber an ein Plasmadisplay reicht auch die neueste Generation von LCDs noch lange nicht heran.

Die Stromaufnahme eines Plasmaschirmes ist geringfügig höher als die eines LCD Panels. Die Werte des Panels selbst werden allerdings immer bei einer vollweißen Anzeige angegeben und sind daher nicht direkt vergleichbar. Denn bei LCD-Technik stellt die Hintergrundbeleuchtung den größten Stromfresser dar. Und da diese Lichtquelle immer konstant leuchtet, bleibt der Stromverbraucht auch gleich, egal ob das darzustellende Bild vollkommen schwarz oder weiß ist. Bei Plasmaschirmen hingegen hängt die Leistungsaufnahme von der abgerufenen Anzahl an Gasentladungen ab und ist damit einigermaßen linear zur Bildhelligkeit. Eine Faustregel besagt, dass im Schnitt 70% Bildhelligkeit abgerufen werden. Um also ein Plasmadisplay mit einem LCD zu vergleichen, muss man 30% der Stromaufnahme abziehen. Die Angaben, die die Hersteller von TV-Geräten machen, sind allerdings schon korrigiert. Schließlich sollen sie ja einen typischen Praxiswert darstellen. Generell kann man aber sagen, dass ein Plasmagerät eine etwas höhere Leistung zieht, als ein LCD-Gerät in gleicher Größe.

Plasma-Geräten früherer Generationen hatten einen deutlich höheren Stromverbrauch. Darum haben diese zur Ableitung der Wärme fast alle einen oder eine ganze Batterie davon besessen. Wie bei Computern können die sich je nach Ausführung und Last in einem kaum wahrnehmbaren Säuseln oder einem störenden Grundrauschen äußern. Es ist daher sehr sinnvoll, vor dem Kauf diesen Punkt unter echten Bedingungen abzuklären, also mit einem Gerät, das bereits Betriebstemperatur erreicht hat und mit möglichst wenig Umgebungsgeräuschen. Vorsicht auf jeden Fall vor Geräten, die eigentlich für den Einsatz in der Industrie oder etwa auf Messen konzipiert sind. Sie sind auf Dauerbetrieb auch unter extremen Wärmebedingungen ausgelegt und haben daher immer kräftige und laute Lüfter.

LCD-Fernseher

Alle LC-Techniken beruhen auf demselben Grundprinzip. Licht wird durch eine Schicht gesendet, die aus einer Scheibe mit eingebetteten Flüssigkristallen besteht. Die haben die Eigenschaft, durchfallendes Licht um 90° zu drehen. Beim Anlegen einer Spannung wird dieser Effekt mit zunehmender Intensität geringer und verschwindet bei voller Spannung ganz. Polarisationsfilter vor und hinter diesem LC-Element nutzen diesen Effekt aus. Diese Filter lassen nur Licht in einer bestimmten Wellenausrichtung durch. Sie sind hier um 90° versetzt angeordnet, was ohne das LC-Element dazwischen das Licht praktisch voll blockieren würde. Durch die besondere Eigenschaft der Flüssigkristalle aber gelangt das Licht doch durch. Fließt dagegen Strom durch das Segment, entfällt die Drehwirkung und ein mehr oder weniger dunkles Segment ist die Folge. Auch hier gibt es drei Segmente pro Bildpunkt, einen für jede Grundfarbe, die durch ins Display eingebaute Farbfilter erzeugt wird.

Die aktuell gebräuchlichste Version von LCDs verwendet Dünnfilmtransistoren, um das LC-Segment eines jeden Bildpunktes anzusteuern. Wegen der englischen Bezeichnung "thin film transistor" firmieren diese Anzeigegeräte auch unter dem Kürzel TFT. Allen Varianten von LCDs, egal welche Ausprägung des Kernkonzepts zum Einsatz kommt, haben alle eins gemeinsam. Sie erzeugen selbst kein Licht, sondern können lediglich vorhandenes Licht steuern. Bei Displays stellt eine in das das Panel integrierte Hintergrundbeleuchtung die notwendige Lichtquelle dar. Diese Hintergrundbeleuchtung ist im Prinzip eine Leuchtstoffröhre in Scheibenform. Bei größeren Anzeigeformaten besteht die Beleuchtung meist aus mehreren Segmenten, was den Nachteil inhomogener Ausleuchtung und leichten Schatteneffekten an den Segmentkanten haben kann. Fällt die Hintergrundbeleuchtung aus, ist das ganze Panel auszuwechseln. Denn der Leuchtkörper bildet eine untrennbare Einheit mit dem LC-Teil.

Das Konzept der rückwärtigen Beleuchtung hat weitere Nachteile. Zum einen ist ein LCD recht anfällig gegen Umgebungslicht, das sich mit dem Lichtausfall des Displays vermischt und darum zu flauen bis nicht mehr wahrnehmbaren Bildern führt. Ein anderer Punkt betrifft den Kontrast: Plasmadisplays stellen einen schwarzen Bildpunkt wirklich schwarz dar. Es findet keine Gasentladung statt, kein Licht kommt aus der jeweiligen Kammer. Das Dunkelschalten eines LCD dagegen lässt immer gewissen Prozentsatz ein Restlicht der Hintergrundbeleuchtung durch. Ein so tiefes Schwarz wie bei Plasmabildschirmen erreichen Flüssigkristallanzeigen einfach nicht.

Ersatz für den Monitor?

Als Ersatz für den Computermonitor eignen sich derzeit nur LCDs uneingeschränkt. Gegen Plasmabildschirme spricht vor allem die noch geringe Auflösung. Sie beträgt bei den üblichen Geräten maximal 852x480 Pixel. Erst die nächste Gerätegeneration wird in der Auflösung mit den heutigen LCD-Panels gleichziehen und dabei bezahlbar bleiben.

Je mehr Anschlüsse das Display aufweisen kann, umso besser ist das natürlich für den Käufer. Zukunftssicher bewirkt auf jeden Fall ein vorhandener DVI-Konnektor. Er erlaubt sowohl PCs, als auch der nächsten Generation von DVD-Playern und Harddiskrecordern einen adäquaten Anschluss.

Wer jetzt schon ein Schnäppchen machen möchte, kann bei einem entsprechend niedrigen Preis auch mit einem VGA-Anschluss schon Zufriedenheit finden. Diese analoge Anbindung bietet zwar keine verlustfreie Signalübertragung, bietet aber immerhin den qualitativ besseren Vollbildmodus (Progressive Scan) und den Anschluss aller üblichen Computer.

LCD und Plasma-Technik im Vergleich

LCD

+ Unempfindlich gegen externe magnetische Störungen

+ Geringe Einbautiefe

+ lautlos

+ geringe Leistungsaufnahme

- Farbtreue und Kontrast sind abhängig vom Betrachtungswinkel

- schlechtere Wiedergabe schneller Bewegungen

- Ausfall der Hintergrundbeleuchtung macht ganzes Display unbrauchbar

- Schwarze Flächen sind nicht tiefschwarz

Plasma

+ Großer Betrachtungswinkel

+ Hohe Leuchtkraft

+ Hoher Kontrast

+ Geringe Einbautiefe

+ Gleichmäßige Ausleuchtung über die ganze Fläche

+ Unempfindlich gegen externe magnetische Störungen

- geringfügig höherer Stromverbrauch

- langfristige Abnahme der Leuchtkraft

- Einbrenneffekt schränkt Einsatzgebiet ein

- mit Lüfter wahrnehmbare Geräuschentwicklung

- hohes Gewicht

HDTV und die Folgen

Die heutzutage erhältlichen großformatigen TV-Geräten lassen schnell erkennen, dass das normale Fernsehbild ganz schön grobkörnig und flimmern daherkommt. Hinter dem Kürzel HDTV verbergen sich daher Bemühungen, die Qualität zu verbessern.

Obwohl das Kürzel es suggeriert, ist dabei noch kein Weltstandard herausgekommen. Japan, USA und Europa verfolgen verschiedene Ausprägungen. Gemeinsam ist ihnen nur die Verwendung digitaler Übertragungstechnik und deutliche Erhöhung der übertragenen Bildpunkte.

Immerhin ist das ganze schon so weit gediehen, dass im Spätherbst 2005 Premiere mehrere Kanäle im neuen Superformat anbieten wird und Pro Sieben ausgewählte Filme parallel zum alten Verfahren auch in HDTV ausstrahlt. Derzeit gibt es lediglich einen Demokanal von Astra im Testbetrieb. HDTV wird sich bei uns wohl aufs Satellitenfernsehen beschränken. Bei DVB-T dürfte wohl noch auf Jahre hinaus eine solch verschwenderischer Umgang mit der nur spärlich vorhandenen Bandbreite unangemessen sein.

Zwei Auflösungen haben sich als gängig herauskristallisiert: Mit 1080i wird eine Technik bezeichnet, die mit 50 Halbbildern pro Sekunde arbeitet und eine Auflösung von 1920x1080 Punkte bringt. Parallel dazu gibt es 720p. Dort werden 50 Vollbilder pro Sekunde mit einer Auflösung von 1280x720 übertragen. Obwohl 720p nominell eine geringere Auflösung hat, erreicht es durch die Vollbildtechnik in etwa dieselbe Darstellungsqualität. Ob sich langfristig beide Varianten gleichermaßen halten werden, oder eine ausstirbt, steht derzeit noch in den Sternen.

Ein Logo namens "HD ready" soll die Verunsicherung der Käufer beenden. Geräte, die es tragen, müssen beide Auflösungen beherrschen, eine vertikale Mindestauflösung von 720 Zeilen aufweisen und sowohl die europäische Wiederholrate von 50Hz als auch die in Japan und den USA üblichen 60Hz verarbeiten können. Als Eingänge fordert "HD ready" neben einem YUV-Eingang auch eine digitale Schnittstelle.

Zusätzlich müssen die Geräte den Kopierschutzmechanismus HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) korrekt behandeln. Das auf kryptografischen Maßnahmen aufbauende HDCP muss fest per Chip in der Hardware des Receivers und des Fernsehers verankert sein. Ansonsten wird eine geschützte Sendung nur als Schnee dargestellt.

Damit möchten sich die Anbieter von Filmen die Entscheidung vorbehalten, bestimmte Filme zwar darstellen aber nicht aufzeichnen zu lassen. Zu groß ist das Misstrauen gegenüber den Zusehern, die einen auf einem Pay-TV Kanal gezeigter aktueller Blockbuster schon am nächsten Tag in HD-Qualität auf allen P2P-Netzwerken anbieten könnte. Ob HDCP allerdings wirklich Hacker abhalten kann, darf bezweifelt werden. Technische Infos dazu liefert die Site, die das Verfahren lizensiert: http://www.digital-cp.com/. Auf Geräte ohne HDCP-Unterstützung sollte auf jeden Fall kein Käufer setzen. Denn es kann gut sein, dass manche Sender ihre Filme allesamt mit aktiviertem Kopierschutz aussenden werden.