Einleitung

Das folgende Referat befasst sich mit dem Thema "MONITORE".

Monitore werden bei jeder Computer-Anwendung benötigt und sind daher ein wesentlicher Bestandteil einer PC-Arbeitsstation.

Im folgenden soll auf die grundlegende Funktionsweise und auf Unterschiede der heute gebräuchlichsten Monitorarten eingegangen werden. Weiterhin werden einige Prüfkriterien und ergonomische Aspekte betrachtet und ein kurzer Überblick über die derzeit am Markt erhältlichen Produkte gegeben.

Damit soll dem Leser eine Entscheidungshilfe zur Verfügung stehen, die ihn in die Lage versetzt, den für ihn geeignetsten Monitor auszuwählen.

Monitorarten

Es gibt verschiedene Arten von Monitoren, auf die zwei gebräuchlichsten - CRT und LCD/TFT - soll näher eingegangen werden.

CRT-Bildschirme

Die Bezeichnung "CRT" (Cathode Rate Tube = Kathodenstrahlröhre) weist bereits auf das wesentliche Merkmal hin. Diese Monitore arbeiten mit einer Bildröhre, die technisch mit einem Fernsehbildschirm vergleichbar ist. Die technischen Leistungsmerkmale sind hierbei an die besonderen Darstellungsformen und an ergonomische Bedürfnisse angepasst.

Die Kathodenstrahlröhre erzeugt drei Elektronenstahlen für jede der Grundfarben Rot, Grün und Blau. Diese werden von hinten auf die Glasscheibe des Monitors geworfen. Sie beginnen mit der linken oberen Bildschirmecke und fahren nach rechts an den rechten Bildschirmrand, springen ausgeschaltet an den linken Rand der nächsten Zeile usw. Bei Erreichen der rechten unteren Ecke springen sie ausgeschaltet wieder an die erste Bildpunktposition links oben.

Stark vereinfachte Darstellung einer Kathodenstrahlröhre

(Quelle: www.computer-tutorial.de)

Auf der Rückseite der Glasscheibe des Bildschirms befindet sich eine Phosphorleuchtschicht, die so genannte Farbtripel (Pixel) enthält. Dies sind jeweils drei zu einer Farbeinheit zusammengefasste Farben (Rot, Grün und Blau), mit denen durch additive Farbmischung der gewünschte Farbton erzeugt wird. Die Anzahl der Farbtripel bestimmt gleichzeitig die Schärfe des Bildes. Damit jeweils das richtige Tripel angesteuert werden kann, befindet sich vor der Phosphorschicht ein Raster, dessen Aufbau wiederum die Bildröhrenbauform bedingt. Ohne Raster würden ständig auch benachbarte Farbtripel getroffen und es käme dadurch zu massiven Farbverfälschungen.

Rasterbeispiel (Quelle: www.computer-tutorial.de)

Es gibt zwei verschiedene Anordnungen der Strahlensysteme: Dreiecksform (Deltaform) und nebeneinander liegend (Inline). Bei Strahlensystemen in Dreiecksform wird als Raster meist eine Lochmaske, bei nebeneinander liegenden Strahlensystemen wird ausschließlich die Streifenmaske (Trinitron) benutzt.

CRT-Monitorkenngrößen

Die Lochmaske

Sie besteht aus einem dünnen Metallgitter, das ca. 20 mm hinter der Glasscheibe befestigt ist. Die Anzahl der Löcher entspricht der Anzahl der Farbtripel auf der Phosphorschicht. Damit eine Abbildung auf dem Bildschirm möglich ist, müssen die drei zusammengehörenden Elektronenstrahlen durch das selbe Loch fallen, um auf das entsprechende punktförmige Tripel zu fallen. Zur Vermeidung von Farbfehlern müssen die Elektronen senkrecht durch das Raster auf die Phosphorschicht fallen. Eine starke Krümmung des Rasters und der Bildschirmoberfläche stellt dies sicher.

Die Streifenmaske

Die Streifenmaske besteht ebenfalls aus einem Metallgitter, welches vertikale Schlitze aufweist. Die Tripel auf der Phosphorschicht sind eng aneinander liegende senkrechte Farbstreifen.

Bei Verwendung von Streifenmasken ist die Krümmung der Bildschirm-oberfläche nur horizontal erforderlich.

Streifenmasken werden heute bevorzugt eingesetzt, da sie eine schärfere und hellere Abbildung ermöglichen und der Kontrast im Gegensatz zu Lochmasken höher ist.

Da konstruktiv zwei Haltefäden für die Streifenmaske nötig sind, werden diese bei weißem Hintergrund als dünne hellgraue Schatten sichtbar.

Bildschirmgröße:

Die Bildschirmgröße definiert die Länge der Bildschirmröhrendiagonalen in Zoll. Hierbei ist zu beachten, dass der sichtbare Bereich kleiner ist als die  Bildschirmgröße. Derzeitige Standardgrößen beginnen bei 17".

Auflösung:

Die maximal darstellbare Auflösung wird durch die physikalisch vorhandenen Farbtripel bedingt. Sie wird durch zwei Werte angegeben, z. B. 1024 x 768 Pixel. Der erste Wert gibt die Anzahl der waagerechten Farbtripel und der zweite Wert die der senkrechten Farbtripel an.

Lochmaskenabstand:

Der Abstand der Öffnungen wird Lochmaskenabstand (Dot Pitch) genannt. Diese Bezeichnung ist sowohl für die Lochmaske als auch für die Streifenmaske gültig. Je enger der Abstand der einzelnen Öffnungen der Lochmaske, desto schärfer erscheint das ganze Bild und die maximale Auflösung des Monitors ist größer. Typische Werte sind 0,25 bis 0,31 mm.

(Quelle: www.howstuffworks.com)

Bildwiederholfrequenz:

Die Bildwiederholfrequenz (Refresh Rate) ist das Maß für die in einer Sekunde dargestellten Bilder. Sie wird in Hertz angegeben. Je höher die Frequenz, desto flimmerfreier das Bild. Eine Mindestfrequenz von 85 Hz sollten die Monitore aufweisen, um die Belastung der Augen so gering wie möglich zu halten.

Horizontalfrequenz:

Die Horizontalfrequenz (Horizontal Frequency) ist das Maß für die in einer Sekunde geschriebenen Zeilen. Sie wird in kHz angegeben und liegt meist zwischen 64 und 110 kHz.

Beispiel:

Bei einer Auflösung von 1024 x 768 Pixel und einer Horizontalfrequenz von 86 kHz kann eine maximale Bildwiederholfrequenz von 105 Hz erreicht werden.

86000 Hz : 768 = 112 Hz, davon 5 % Abzug wegen des Rücksprunges von rechts unten nach links oben ergibt 105 Hz.

Darstellungsmodus:

Es gibt zwei verschiedene Darstellungsmodi: Den Non-Interlaced-Modus und den Interlaced-Modus (Zeilensprungverfahren). Beim Non-Interlaced-Modus werden alle Zeilen hintereinander geschrieben, was bei hohen Auflösungen eine hohe Horizontalfrequenz erfordert. Sollte dies monitorabhängig nicht möglich sein, wechselt er automatisch in den Interlaced-Modus. Hier wird das Bild in zwei Halbbilder geteilt und jeweils im Wechsel jede zweite Zeile dargestellt.

Die roten Werte sind nicht empfehlenswert.

Darstellung nur im unergonomischen Interlaced-Modus möglich

(Quelle: Serges Medien - Hardware Tuning)

Entspiegelung:

Damit bei einem Bildschirm kein Spiegelbild sichtbar wird und sich mit dem dargestellten Bild überlagert, sind die meisten Bildschirme entsprechend entspiegelt. Dazu gibt es verschiedene Verfahren, z. B.

Aufrauhung des Bildschirmglases

Lichtstrahlen können nicht mehr einheitlich zurückgeworfen werden und erreichen daher das Auge praktisch nicht mehr. Allerdings wirkt das auf dem Bildschirm dargestellte Bild leicht unscharf.

Aufbringen einer Folie bzw. Aufsprühen einer Beschichtung

Es kommt zu keiner einheitlichen Reflexion, da es nun zwei reflektierende Schichten gibt, wodurch die Spiegelungen deutlich reduziert werden.

Anbringen von Bildschirmfiltern

Anschluss:

Der Anschluss an die Graphikkarte erfolgt durch eine D-Sub-Steckverbindung. Die analogen Signale der Graphikkarte werden analog verarbeitet.

(Quelle: www.howstuffworks.com)

TFT-Display

Monitore mit einem TFT-Display (Thin-Film-Transistor) bestehen im Prinzip aus zwei Elektrodenplatten, zwischen denen sich drei untereinander liegende Flüssigkristallschichten - eine pro Grundfarbe - befinden, deren einzelne Kristalle um 90° verdrillt und dadurch lichtdurchlässig sind. Eine Elektrodenplatte wird von horizontalen, die andere von vertikalen Leiterbahnen durchzogen, wodurch sich eine Punktmatrix ergibt. An jedem Matrix-Kreuzpunkt befinden sich mindestens drei Transistoren (einer für jede Flüssigkristallschicht). Diese sind in einer Art Film direkt auf der Glasoberfläche aufgebracht.

Beispiel: Für eine Auflösung von 1024 x 768 Pixel sind 2.359.296                       Transistoren nötig.

Durch Anlegen einer Spannung an jeweils eine horizontale und vertikale Leitung entsteht ein elektrisches Feld, welches die Verdrillung und damit die Lichtdurchlässigkeit aufhebt. Jeder Transistor kann gezielt sein jeweiliges Feld ein- und ausschalten und somit kann eine einmal eingestellte Lichtintensität konstant wiedergegeben werden. Die Farbmischung geschieht wie bei den CRT-Monitoren additiv.

TFT-Display-Kenngrößen

Bildschirmgröße:

Im Gegensatz zu CRT-Monitoren entspricht die angegebene Bildschirm-größe hier der tatsächlich sichtbaren Bilddiagonalen. Das heißt, dass diese bei einem 15" TFT-Monitor der eines 17"-CRT-Monitor entspricht. 

Auflösung:

Die optimale Auflösung wird durch die vorhandenen Transistoren festgelegt.

Nur eine einzige Auflösung kann ohne Qualitätsverluste dargestellt werden. Alle anderen Auflösungen müssen interpoliert werden, einiger Modelle beherrschen dies sehr gut, andere hingegen richten jedes Bild in einer anderen Auflösung zu Grunde.

Anschluss:

Der Anschluss an die Graphikkarte erfolgt analog (Sub-D-Stecker) oder digital (DVI-Steckverbindung). Bei analog werden die Signale der Graphikkarte werden durch einen AD-Wandler in digitale Signale umgewandelt. 'Volldigitale' Displays benötigen auch eine spezielle Grafikkarte, die digitale Signale liefern kann.

Kurzvergleich der Technologien und optimale Monitor-größen für vorgegebene Auflösungen

(Quelle: Frielingsdorf, H. - Einfache IT-Systeme)

(Quelle: Serges-Medien - Hardware Tuning)

Prüfkriterien

Bildschirme werden nach unterschiedlichen Prüfkriterien bewertet, z. B. Bildschirmstrahlung, Bildschirmergonomie, Umweltverträglichkeit, Energiesparfunktion, Lärmemission, elektromagnetische Verträglichkeit usw.

Vergabe und Kontrolle der Prüfsiegel:

Bei einigen Prüfsiegeln genügt eine schriftliche Erklärung des Herstellers, dass alle Kriterien des Prüfsiegels erfüllt wurden.

In anderen Fällen müssen unabhängigen Prüfinstituten Prüfberichte vorgelegt werden.  Die strengsten Maßstäbe werden beim ECO-Kreis 97 angelegt. Die meisten Monitore des Marktes behaupten heute von sich, die TCO-99-Empfehlung zu erfüllen. Die Strahlungsgrenzwerte der neuen TCO-99-Empfehlung blieben aber seit der TCO 92 unverändert. Allerdings wurden die Bedingungen erschwert und die Messverfahren verfeinert. Auch wurden weitere Prüfkriterien hinzugefügt.

(Quelle: Frielingsdorf, H. - Einfache IT-Systeme)

Ergonomie eines Bildschirmarbeitsplatzes

1996 wurde die Bildschirmarbeitsverordnung (BildscharbV) aus einer EU-Richtlinie abgeleitet und in nationales Recht umgewandelt. Danach gelten bestimmte Richtlinien für einen Bildschirmarbeitsplatz, z. B. für den Augenabstand vom Monitor, die Sitzposition usw.

(Quelle: Frielingsdorf, H. - Einfache IT-Systeme)

Preisvergleich

CRT-Monitor

Elsa  Bildgröße   Frequenzen   Norm  Preis Info Wizard Order  Ecomo 321   (Flachbildröhre)   17' (40,6 cm)   160 Hz, 96 kHz   TCO 99   649.00 DM    331.83 EUR

TFT-Monitore

Elsa Bildgröße   Frequenzen   Norm  Preis Info Wizard Order  Ecomo 17LCD99   (Sound)  15' (38,0 cm)   85 Hz, 68 kHz   TCO 95   2199.00 DM    1124.33 EUR     Ecomo 340   15,1' (38,1 cm)   75 Hz, 60 kHz  TCO 99   2299.00 DM    1175.46 EUR     Ecomo 341   15,1' (38,1 cm)   75 Hz, 61 kHz  TCO 99   1199.00 DM    613.04 EUR

(Quelle: www.alternate.de)

Schlussfolgerung

Angesichts der heute erhältlichen Monitore und deren Preise kann man sagen, dass die "normalen" CRT-Monitore starker Konkurrenz durch TFT-Monitore ausgesetzt sind. TFT-Bildschirme haben, wie in Tabelle xxx ersichtlich, deutliche Vorteile. Sobald sie etwas preiswerter werden, sind sie auch für den Heim-User eine lohnende Alternative.

Sparen Sie, wo Sie wollen, aber nicht am Monitor, denn ein billiger Monitor schont zwar Ihren Geldbeutel, aber nicht Ihre Augen, was sich vor allem, wenn Sie über mehrere Stunden am Tag am Computer sitzen, bemerkbar macht.

Literaturverzeichnis

1. Wilckens, P "Computer-Praxis Schritt für Schritt", .: Europa-Lehrmittel ,ISBN 3-8085-8773-3
2. Grieser, F., Irlberg, T.: "Computer-Lexikon - Das Nachschlagewerk zum Thema EDV", dtv München 1995², ISBN 3-423-50302-3
3. Hübscher, H. u.a.: "IT-Handbuch", Westermann Braunschweig 2001², ISBN 3-14-225042-5
4. "Hardware Tuning", Serges Medien Köln 2001
5. Frielingsdorf, H. u.a.: "Einfache IT-Systeme", Stam Köln 2000
6. www.alternate.de, Oktober 2001
7. www.computer-tutorial.de/inout/monitor1.html, Oktober 2001
8. www.howstuffworks.com/monitor1.htm, Oktober 2001
9. www.referate-archiv.de/monitor.php, September 2001