Der technologische Fortschritt hat mittlerweile eine Vielzahl unterschiedlichster Bildwiedergabetechnologien hervorgebracht. Dabei lassen sich vier grundsätzliche Konzepte unterscheiden, die bezüglich der Lichtquelle in aktive und passive Verfahren untergliedert werden können:


Aktiv: Die Erzeugung des Bildes geschieht über gesteuerte Kathodenstrahlen, die durch Auftreffen auf eine Phosphorschicht aktiv Lichtpunkte erzeugen. Das ist bei der Kathodenstrahlröhre der Fall, egal ob es sich um das bekannte Röhren-Fernsehgerät, ein Röhren-Rückprojektionsgerät und ein Röhren-Projektionsgerät handelt.


Aktiv: Die Erzeugung des Bildes geschieht direkt über aktive Bildpunkte. Dabei existieren für jeden Bildpunkt drei Farbkammern, in denen über Gasentladung die drei Grundfarben erzeugt werden. Das ist bei Gas-Plasma-Displays der Fall.


Passiv: Das wird Bild über passive Bildpunkte erzeugt, die das notwendige Licht rück- oder vorderseitig zugeführt bekommen müssen, wobei die drei Grundfarben durch Farbfilter gewonnen werden. Diese Technologie kommt im Liquid-Crystal-Display aber auch in den LCD-Projektoren (z.b. 3 x Polysilizium LCD Technologie oder Reflective LCD Technologie) zum Einsatz.


Passiv: Und schliesslich gibt es die DLP (Digital Light Processing) Technik, ein reflektives Projektionsverfahren. Hier wird das Bild durch eine Spiegelmatrix erzeugt, wobei für jeden Bildpunkt ein eigener Spiegel existiert, der das Licht einer Lichtquelle via Objektiv auf beispielsweise eine Leinwand projiziert. Diese Technologie kommt in Rückprojektionsgeräten und in DLP-Projektoren zum Einsatz.

Funktionsweise der Schwarz-Weiss-Bildröhre: Die Kathodenstrahlröhre (Cathode Ray Tube) ist eine Elektronenröhre, die über Kathode, Anode und verschiedene Gitter zur Beeinflussung des Kathodenstrahls verfügt. Die aus der beheizten Kathode emittierenden Elektroden passieren verschiedene Steuergitter und treffen schliesslich auf eine phosphorhaltige Leuchtschicht, die elektrisch mit der Anode verbunden ist. Beim Auftreffen auf die Phosphorschicht beginnt diese zu leuchten:aus Bewegungsenergie wird Licht.

       Die Phosphor- bzw. Leuchtschicht ist zum Elektrodensystem hin mit einer dünnen Aluminiumschicht bedeckt. Durch diese schlagen die Elektronen durch auf die Leuchtschicht und können jetzt nicht mehr in das Röhreninnere zurückreflektiert werden. Dadurch ist gewährleistet, dass das Röhreninnere sich nicht aufhellt.

       Die Bilderzeugung wird grundsätzlich so realisiert, dass das Bild in eine rasche Abfolge von Bildpunkten zerlegt wird, die in diesem Falle mit nur einem Kathodenstrahl nach dem Zeilensprungverfahren abgetastet werden, wobei der Kathodenstrahl gemäss den Helligkeitswerten jedes einzelnen Bildpunktes in seiner Intensität reguliert wird. (Beim Zeilensprungverfahren wird das Fernsehbild in zwei Halbbilder mit der halben Zeilenzahl zerlegt, wobei erst die ungeraden und dann die geraden Zeilen vom Elektronenstrahl "geschrieben" werden.)


Funktionsweise der Farb-Bildröhre: Neben einigen Weiterentwicklungen werden im Wesentlichen die Lochmasken-Farbbildröhre und die Schlitzmasken-Farbbildröhre unterschieden.


Die Lochmasken-Farbbildröhre findet relativ selten Verwendung. Sie besitzt drei Kathoden, die jeweils um 120° versetzt sind, so dass sie im Dreieck angeordnet sind (Delta-Röhre), Steuer- und Schirmgitter. Die Elektronenstrahlen treten durch ein gemeinsames Loch in der Lochmaske um dann wieder auseinanderzulaufen und so auf drei Leuchtstoffpunkte zu treffen. (Auch hier befindet sich direkt vor den Leuchtstoffstreifen eine Aluminiumschicht, die verhindert, dass Elektronen zurück in die Röhre reflektiert werden.)


Die häufiger verwendete Schlitzmasken-Farbbildröhre besitzt drei in einer Reihe angeordnete Kathoden (In-Line-Röhre), Steuer- und Schirmgitter. Die drei Elektronenstrahlen schlagen jeder auf einem ihm zugedachten Leuchtstoffstreifen, nachdem sie die sogenannte Schlitzmaske passiert haben. Für jeden Bildpunkt gibt es einen gemeinsamen Schlitz (insgesamt ca. 400.000 Stück) und drei darauffolgfende Leuchtstoffstreifen. (Auch hier befindet sich zwischen Lochmaske und Leuchtstoff- eine Aluminiumschicht.)


Trinitron-Farbbildröhre: Die Trinitron-Farbbildröhre, ein Sony-Patent, besitzt anstelle der Schlitzmaske eine Streifenmaske. Diese besteht aus dünnen vertikalen Drähten, was den Vorteil hat, dass mehr Elektronen auf die Leuchtschicht treffen, was die Verlustleistung geringer hält. Allerdings bringt diese Technik Stabilitätsprobleme mit sich - z.B. Wackeln bei Erschütterung -, die durch schwach sichtbare horizontale Hilfsfäden verringert werden sollen.


FST-Bildröhre (Flat and Square Tube): Flat and Square Tube Bildröhren haben einen eckigeren Bildschirm (square) und ein flacheres Bildfeld (flat). Auf Grund ihrer geringen Wölbung nennen sie sich auch "Super-Planar". Um ihren Kontrast zu erhöhen besitzen sie sogenannte Black-Matrix-Streifen, die dafür sorgen, dass grosse Teile des auf den Bildschirm fallenden Umgebungslichtes absorbiert werden.

Die Bilderzeugung beim Gas-Plasma-Display unterscheidet sich grundsätzlich von der der Kathodenstrahlröhre. Sie arbeitet vielmehr nach dem Prinzip der Neonröhre: Jeder einzelne Bildpunkt wird hier durch eine eigene Lichtquelle direkt "vor Ort" erzeugt. Zwischen flachen Glaspanelen befindet sich eine grosse Matrix von Bildpunkten. Dabei besteht jeder Bildpunkt wiederum aus drei kleinen Zellen, die jeweils mit Edelgas gefüllt sind. Neon und Xenon sind die Hauptbestandteile, bei manchen Herstellern kommt noch Helium dazu. Insgesamt ist die Gasmenge aber gering, der Druck also niedrig. Die drei Zellen unterscheiden sich in ihren Wandbeschichtungen aus unterschiedlichen Phosphormischungen. Aufgeladene Elektroden erzeugen nun winzige Gasexplosionen, die zu einer kurzfristigen Aggregatszustandsänderung von Gas in Plasma führen. Die entstehende ultraviolette Lichtstrahlung erzeugt - je nach Wandbeschichtung der Zellenrück- und -wandseiten - rotes, grünes und blaues Phosphorlicht (eben Mini-Neonröhren). Dieses Phosphorlicht ist durch das vordere Glaspanel als Farbpunkt sichtbar.

       Dieses Verfahren bringt allerdings eine Schwierigkeit mit sich. Da das Gas seinen Aggregatzustand sprunghaft und vollkommen wechselt, kann die Menge des Ultravioletten Lichts nicht über eine Spannungsänderung geregelt werden. So bedient man sich eines Tricks, indem man die Lichtmenge über die Zeit kontrolliert, wobei die Trägheit des menschlichen Auges von Bedeutung ist: Schnell nacheinander gezündete Impulse werden vom Menschlichen Auge nicht differenziert und erscheinen als kontinuierlicher Lichtstrom. So wird durch entsprechende Taktung die Helligkeit reguliert: Bei geringer Helligkeit sind die wird das Gas seltener, bei hoher Hellikgeit entsprechend häufiger innerhalb eines vom Auge nicht differenziert wahrnehmbaren Zeitintervalls gezündet.

       Im Gegensatz zur Bilderzeugung der Kathodenstrahlröhre, bei der ein Bild in eine rasche Abfolge von Bildpunkten auf dem Bildschirm zerlegt wird, können sämtliche Plasma-Displaypixel - je nach Bedarf - gleichzeitig erhellt werden. Deshalb entsteht das Plasmabild spontan und ist äusserst scharf. Es erstreckt sich gleichmässig bis in alle Ecken des Bildschirms - vollkommen verzerrungs- und flimmerfrei.

       Auf Grund der hohen Bildqualität, die sich aus der verblüffenden Farbintensität (256 Graustufen und insgesamt 16,7 Millionen Farben), der Schärfe, der Flimmer- und Verzerrungsfreiheit sowie der gleichmässigen Ausleuchtung über die ganze Fläche ergibt, sind Gas-Plasma-Displays sehr attraktiv. Weitere Vorteile sind die sehr hohe Auflösung, ein besonders grosser Betrachtungswinkel von ca. 160° und die Unempfindlichkeit gegen magnetische Einflüsse.

       Besonders hervorzuheben ist die geringe Einbautiefe von nur wenigen Zentimetern, durch die eine platzsparende Wandmontage möglich wird. Gas-Plasma-Displays sind eben extrem flach!

       Einziges Problem dieser aufwendigen Technik sind derzeit noch der Preis und die - im Alltagsgebrauch allerdings unerhebliche - Gefahr einer ungleichmässigen Phosphoreinbrennung, wie sie bei sehr lang anhaltenden Standbildern von beispielsweise dem stundenlang angezeigten Firmen-Logo auftreten können. Solche Einbrennungen kennt man von der Kathodenstrahlröhre allerdings ebenso.

LCD ist die Abkürzung von Liquit-Cristal-Display, was mit "Flüssigkristallbildschirm" übersetzt werden kann. Prinzipiell funktionieren alle LCD-Typen ähnlich:

       Ungerichtetes Hintergrundlicht wird durch einen Polarisationsfilter geschickt. Dieser lässt nur Lichtwellen einer bestimmten Schwingungsrichtung passieren. In der darauffolgenden Flüssigkristallschicht (den Zellen) werden die Lichtwellen um 90° gedreht, so dass sie auch einen nachgeschalteten, um 90° gedrehten Polfilter durchdringen können.

       Ohne ein elektrisches Feld wird also das Display hell. Auf Grund der um 90° gedrehten Flüssigkristallhelix in den einzelnen Zellen, hat dieser Display-Typ den Namen "Twisted-Nematic-LCD" oder kurz TN-LCD.

Mithilfe eines elektrischen Feldes werden die Flüssigkristalle in ihrer Ausrichtung nun so verändert, dass keine oder nur noch eine leichte Drehung der Polarisationsrichtung stattfindet. Der so angeregte Bildpunkt lässt dann kein oder nur wenig Licht passieren, ist folglich dunkel oder weniger hell.


Der Kontrast eines Twisted-Nematic-LCD ist sehr gering (3:1). Bei einem Supertwisted-Nematic-LCD (STN-LCD) wird mit einer Verdrehung der Moleküle mit Werten zwischen 180° und 270° gearbeitet.


Das STN-LCD weist auf Grund der starken Drehung gewisse Farbverfälschungen im Lichtweg auf. Diesem Phänomen wird mit dem Double-Supertwisted-Nematic-LCD (DSTN-LCD) entgegengewirkt. Es basiert auf zwei übereinander angeordneten STN-Schichten entgegengesetzter Drehrichtung wodurch sich die Farbverfälschung aufhebt. Diese Anordnung erhöht ausserdem den Kontrast zwischen ein- und ausgeschalteten Punkten. Dieser liegt bei zirka 15:1.


Bei dem Film-Supertwisted-Nematic-LCD oder Tripple-Supertwisted-Nematic-LCD (FSTN-LCD oder TSTN-LCD) wird eine weitere STN-Schicht zugefügt. Dies geschieht allerdings nicht wirklich, denn schon das DSTN-LCD ist sehr dick. Zwei STN-Schichten werden vielmehr durch zwei sogenannte Kompensationsmembranen ersetzt, welche eine mittig liegende STN-Schicht wie ein Sandwich umhüllen. Bei einem TSTN-LCD liegt das Kontrastverhältnis inzwischen sehr hoch.

       Handelt es sich um ein Farbdisplay, werden die unterschiedlichen Farben durch die drei Grundfarben, rot, grün und blau, erzeugt, indem auch hier, wie beim Gas-Plasma-Display, je drei Farbpunkte für einen Bildpunkt zuständig sind. Dabei ist im Lichtweg eines jeden Farbpunktes ein Farbfilter angebracht, welches nur die entsprechende Lichtfarbe passieren lässt.

       Die Display-Typen werden weiterhin nach der Art und Weise, wie die die Flüssigkristalle ausrichtende Spannung angelegt wird, unterschieden. Man unterscheidet (unabhängig von der Schichtechnologie) das Passiv-Matrix-LCD und das Aktiv-Matrix-LCD bzw. Thin-Film-Transistor-LCD.


Passiv-Matrix-LCD: Beim Passiv-Matrix-LCD wird die Spannung über eine leitende Matrix an die Flüssigkristalle gelegt. Die Adressierung der einzelnen Bild- bzw. Farbpunkte wird dabei von einem speziellen Controller übernommen. Der Nachteil ist, dass die elektrischen Felder so nicht exakt räumlich begrenzt werden können. Davon werden die benachbarten Pixel angeregt, was zu sogenanntem Übersprechen (Ghosting) führt. Dies widerum führt zu verringerten Kontrast, einer geringeren Leuchtstärke und einem relativ trägen Bildaufbau.


Aktiv-Matrix-LCD oder Thin-Film-Transistor-LCD: Dem Problem der räumlichen Begrenzung der elektrischen Felder zur Ausrichtung der Flüssigkristalle wird bei den TFT-LCDs durch die Verwendung von Transistoren entgegengewirkt: In einem TFT-LCD verfügt jeder Farbpunkt über einen eigenen Transistor und kann direkt angesteuert werden. Man unterscheidet Amorphe TFT und Polysilizium TFT:

Amorphe TFT: Ältere Panels wurden mit amorphen Silizium (a-Si) hergestellt, welches die Stromleitung zu den einzelnen Pixeln übernahm. Da dieses lichtempfindlich war, musste es zum Licht hin schwarz abgedeckt werden. Das führte dazu, dass die Pixel schwarz umrandet erschienen, wodurch der Bildeindruck natürlich gestört wurde.

Polysilizium TFT: Neuere Panels sind mit polykristallinem Silizium oder kurz Polysilizium (P-Si) ausgestattet, was nicht Lichtempfindlich ist. Dadurch dass die Transistoren nicht mehr mit dicken schwarzen Balken abgedeckt werden müssen sind auch höhere Auflösungen und eine bessere Lichtdurchlässigkeit möglich.

       Das Ergebnis ist eine erhöhte Leuchtkraft und eine sehr gute Farbreinheit. Hohe Farbtiefen (bis 16 Mio. Farben) und ein rascher Bildwechsel stellen für diese Technologie kein Problem mehr dar. Bei der TFT-Technologie kann sogar auf die zusätzliche oberste Glas- bzw. Kunststoffschicht verzichtet werden. Das erhöht nochmals den Blickwinkel, aus dem man ein klares Bild erhält. Manche Geräte liefern inzwischen Blickwinkel von über 120°.

       Auf Grund dieser Technik sind LC-Displays absolut flimmerfrei, ohne belastende elektrische Felder und weisen sehr intensive Farben auf! Weitere Vorteile wie der geringe Energiebedarf, die lange Lebensdauer und hervorragende Bildgeometrie sprechen darüber hinaus für sich selbst. Die Bildgrösse wird immer entsprechend der tatsächlich sicht- und nutzbaren Diagonale angegeben.

       Ein Nachteil soll hier nicht verschwiegen werden. Auf Grund der technischen Komplexität und dem damit verbundenen relativ hohen Ausschuss, sind diese Displays nach wie vor recht kostenintensiv. Denn bereits bei einem produktionsbedingten Ausfall von mehr als 3-6 Farbpixeln ist ein solches Display nicht mehr verkaufsfähig. Die Ausschussrate ist noch immer extrem hoch(ca. 80%).

Hier lassen sich in der Hauptsache zwei Typen unterscheiden: die 3 x Polysilizium LCD Technologie und die Reflective LCD Technologie.


Bei der 3 x Polysilizium LCD Technologie wird das Licht einer Lichtquelle über sogenannte dichroitische Spiegel in die drei Farben (Rot, Grün und Blau) zerlegt und auf je ein komplettes LCD-Panel gelenkt. Hier steuern die einzelnen Bildpunkte die Lichtmenge. Auf der anderen Seite werden die drei entstehenden Grundfarbenbilder über ein dichroitisches Prisma wieder vereint und ergeben ein komplettes Farbbild, welches über ein Objektiv projiziert wird.


Die Reflective LCD Technologie ist etwas aufwendiger, dafür aber auch deutlich lichtstärker. Der Nachteil der 3 x Polysilizium LCD Technologie besteht darin, dass das Licht bei jedem Panel die Halbleiterschicht passieren muss, in der die Ansteuertransitoren liegen. (Diese sorgen für die typische Gitterstruktur des Bildes.) Bei der Reflective LCD Technologie ist es nun so, dass nicht mit transmissiven, sondern reflektiven LCD's gearbeitet wird: Hinter jedem LCD-Pixel befindet sich ein fester Spiegel sowie der Ansteuertransistor. Bei Auflicht wird dieses nun reflektiert, ohne durch den Ansteuertransitor behindert zu werden. Das Ergebnis sind auch hier drei Grundfarbenbilder, die über ein dichroitisches Prisma wieder vereint werden und ein komplettes Farbbild ergeben.

Die DLP-Technik, welche von Texas Instruments entwickelt wurde, ist eine reine Projektionstechnik, weshalb sie hauptsächlich in DLP-Projektoren und Rückprojektionsgeräten zum Einsatz kommt. Im Gegensatz zu LCD-Projektoren werden hier die Bildpunkte nicht von durch- oder angeleuchteten LCD-Panels erzeugt, sondern ausschliesslich von winzigen Spiegeln. Dies ergibt eine wesentlich höhere Lichtausbeute als bei einem LCD-Projektor.

       Kernbauteil dieser Projektoren ist ein Mikrochip auf dem einge hunderttausend winziger Spiegel mit den Massen 16 x 16 µm aufgebracht und welche alle einzeln ansteuerbar sind. Von diesen Spiegelpanels, auch Digital Mirror Device (DMD) genannt, befinden sich im Inneren eines Projektors, je nach Typ, 1 bis 3 Stück. Jeder einzelne Spiegel eines DMDs lenkt das Licht je nach Ansteuerung entweder ins Objektiv oder auf eine im Gerät befindliche Schwarzfläche (Lichtfalle). Graustufen werden über eine Zeitsteuerung erreicht. Wenn der Punkt auf der Leinwand z.B. dunkelgrau dargestellt werden soll, wirft der entsprechende Spiegel nur einen kurzen Lichtimpuls auf sie.

       Entweder liegt für jede Grundfarbe ein eigenes Panel vor und es kommt ähnlich wie bei der 3 x Polysilizium LCD Technologie oder der Reflective LCD Technologie durch Mischung zum Gesamtfarbbild. Oder es liegt beispielsweise nur ein Panel vor. Um ein Farbbild zu erzeugen, werden in diesem Fall die notwendigen Farben durch ein Farbfilterrad, welches bildsynchron rotiert, erzeugt. Das menschliche Auge nimmt auf Grund der hohen Geschwindigkeit die sequentiell ablaufenden einzelnen Farbbilder als ein Echtfarbbild wahr.