Bevor die PC-Arbeitsplätze dieser Welt mit Flachdisplays bevölkert wurden, waren Röhrenmonitore der Stand der Dinge. Das Bild entsteht hier nicht in einzeln angesteuerten Pixeln, sondern wird durch einen Elektronenstrahl auf die Mattscheibe projeziert.

Funktion der Kathodenstrahlröhre

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Durch die luftleere Bildröhre wird ein Elektronenstrahl geschickt, der zeilenweise jede Punkt der Mattscheibe abtastet. Dabei läuft der Strahl von links nach rechts und von oben nach unten. Die genaue Position des Strahls wird durch magnetische Felder erzeugt, die die Elektronen ablenken. Auf der Mattscheibe befinden sich phosphorizierende Stoffe in den Farben Rot, Grün und Blau. Aus diesen drei Farben wird das Bild gemischt: Der Elektronenstrahl wird an und aus geschaltet und je nach seinem Zustand regt er die Stoffe auf der Mattscheibe unterschiedlich stark zum Leuchten an.

crt1Hier eine "stinknormale" Braun'sche Röhre in (stark) vereinfachter Darstellung. Computermonitore sind weit komplizierter (siehe Text).

 

 

 

Löcher, Streifen und Schlitze

crt2Natürlich werden die Elektronen nicht einfach auf die Mattscheibe geschossen. Zum ersten wird bei Farbmonitoren das Bild nicht von einem, sondern von drei Elektronenstrahlen aufgebaut. Da die einzelnen Elektronenstrahlen nicht jedes Mal ausgeschaltet werden können, wenn sie auf einen "andersfarbigen" Teil des Farbtripels treffen wurde eine Art Blendensystem entwickelt, das dafür sorgt, dass jeder Elektronenstrahl nur "seine" Farbpunkte trifft.
Nun gibt es mehrere verschiedene Möglichkeiten, diese Blendmaske zu realisieren.
Die älteste Form ist die der Lochmaske, d.h. in die Blende, meistens eine Folie aus Invar-Stahl, sind Löcher eingearbeitet (für jedes Farbtripel eins), durch die die Elektronenstrahlen geleitet werden. Diese Technik bietet eine annehmbare Bildqualität für alle Anwendungen.
Bei der Streifenmaske (Trinitron) besteht die "Blende" aus feinen, senkrecht gespannten Drähten, die von ein bis zwei waagerechten Stützdrähten stabilisiert werden. Der Vorteil dieser Technik ist, dass der Kontrast höher ist, da eine größere Leuchtfläche zur Verfügung steht (es wird weniger Licht von der Maske verschluckt). Probleme gibt es aber oft gerade bei der Darstellung senkrechter Linien.
Der Versuch, die Vorteile von Loch- und Streifenmaske zu vereinen brachte die Schlitzmaske hervor. Hier werden die Streifen einfach verkürzt in ein Stahlblech gestanzt. Dies vermeidet die oft störenden Stützdrähte der Streifenmaske, bietet aber gleichzeitig genügend Raum für die Elektronen.

crt lochLochmaske   crt schlitzStreifenmaske    crt streifenSchlitzmaske

Technische Parameter von Monitoren mit Kathodenstrahlröhre

Folgende technische Daten sind für einen Röhren-Monitor wichtig:

Bildschirmgröße (Diagonale):
Gängige Größen bei Kathodenstrahlröhren waren 15 bis 21 Zoll, um die sichtbare Größe zu ermitteln muss man aber immer ein Zoll abziehen. (Aus technischen Gründen wird der äußere Rand der Bildröhre nicht zur Anzeige von Daten genutzt - ein 17-Zöller ist schon 17 Zoll groß, man sieht aber nur 16.)
Dotpitch:
Der Dotpitch-Wert gibt an, wie groß die diagonal gemessene Entfernung zweier Farbpunkte auf der Lochmaske ist, bzw. wie weit zwei Streifen einer Farbe auf der Streifenmaske auseinander liegen. Gute Monitore haben einen Dotpitch-Wert von 0,26 mm, Billigmodelle bringen es auf 0,28 mm. Einige Spitzenmodelle haben eine Lochmaske von 0,22 mm, alle darunter liegenden Werte sind durch Rechentricks der Hersteller zustande gekommen und somit in Wirklichkeit viel höher.
Horizontale Bildwiederholfrequenz:  
Die horizontale Bildwiederholfrequenz gibt an, wie viele Zeilen der Monitor in einer Sekunde darstellen kann, d.h. wie oft der Elektronenstrahl von links nach rechts wandern kann. 70 kHz sind hier das absolute Minimum, 85 kHz sollten es sein und 95 kHz und alles darüber liegende sind spitze.
Vertikale Bildwiederholfrequenz:  
Dieser Wert zeigt, wie viele Bilder pro Sekunde dargestellt werden können. Das hängt von der Horizontalen Bildwiederholfrequenz und der eingestellten Auflösung ab. Ein Monitor mit 70 kHz Horizontalfrequenz bringt pro Sekunde etwa 85 Bilder mit 768 Zeilen auf den Bildschirm, mit 85 kHz Horizontalfrequenz schafft er hingegen eine Vertikalfrequenz von 100 Hz. Um auf einem Monitor mit 70 kHz Horizontalfrequenz mit 100 Hz arbeiten zu können, muss man die Auflösung auf 800 (Spalten) x 600 (Zeilen) Bildpunkte reduzieren.
Videobandbreite:  
Der Wert der Video-Bandbreite gibt an, wie weit das Bildsignal richtig verstärkt werden kann. Ist die Videobandbreite zu gering, wird das Bild in höheren Auflösungen bei hoher Bildwiederholfrequenz "matschig". Mit Videobandbreiten ab 120 MHz ist man auf der sicheren Seite, es soll aber auch darunter gehen, das hängt ganz von deinen Ansprüchen ab.