Computerhardware: Bildschirm: CRT

CRT-Bildschirme

Der Bildschirm wird auch als Monitor, engl. Display oder Screen, bezeichnet. Wir betrachten zuerst den klassischen Röhrenbildschirm. Darin steckt eine Kathodenstrahlröhre (engl. Cathode Ray Tube, abgekürzt CRT), die nach ihrem Erfinder auch Braun'sche Röhre genannt wird. Von deren Erfindung im Jahr 1897 vergingen 40 Jahre bis zu den ersten regelmäßigen Fernsehsendungen im Jahr 1936.

In den 50er Jahren entstand der Bedarf an Computerbildschirmen. Es gab damals nichts besseres als die ausgereifte CRT-Technologie. Der Hochfrequenzteil (Senderwahl und Dekodierung) wurde weggelassen und fertig war der Computermonitor. Die Auflösung wurde etwas höher als beim Fernsehen gewählt (wer hätte einen Computermonitor gekauft, wenn es der Fernseher auch getan hätte?).

Arbeitsweise

Schema eines CRT-Bildschirms

Im hinteren Teil der Bildröhre befinden sich drei Elektronenkanonen (1). Jede ist für eine der Grundfarben Rot, Grün und Blau zuständig. Zwischen Kathode (1) und Anode (5) wird eine Spannung von etwa 25 000 Volt angelegt, um die Elektronen zu beschleunigen. Mit einer magnetischen Ablenkeinheit (3, 4) werden die Elektronenstrahlen (2) hauchdünn geformt und auf die gewünschte Position der Innenseite des Bildschirms gerichtet. Der Bildschirm (7, 8) ist innen mit Millionen von Farbtripeln aus Leuchtfarbe beschichtet, die unterschiedlich leuchten (rot, grün und blau), wenn sie vom Elektronenstrahl getroffen werden.

Etwa 20 mm vor dem Bildschirm befindet sich eine Loch- oder Schlitzmaske (6), die vergrößert auf (8) zu sehen ist. Die Lochmaske besitzt so viele Löcher, wie Farbtripel auf dem Bildschirm vorhanden sind. Die drei zusammengehörenden Elektronenstrahlen müssen gemeinsam durch dasselbe Loch auf das zugehörige Leuchttripel (blau, grün, rot) treffen. Die Lochmaske verhindert, dass z. B. der Elektronenstrahl für Rot die Stelle auf der Leuchtschicht trifft, die grün leuchten soll. Das Auge ist nicht imstande, die drei farbigen Bildpunkte getrennt wahrzunehmen, und verschmilzt die Grundfarben zu einem Gesamteindruck. Je nach Anteil der Grundfarben sieht das Auge verschiedene Farbtöne. Gleich starke Anteile der drei Grundfarben ergeben weiße Farbe.

Während der Elektronenstrahl weiter wandert, leuchtet der Leuchtpunkt einige Millisekunden nach. Um ein flimmerfreies Bild zu erhalten, sollte der Elektronenstrahl des Monitors jeden Bildpunkt schnellstmöglich wieder neu zeichnen. Abhängig von Auflösung und Betrachter gelten eine 75- (75 Hertz = 75 Hz) bis 85-malige Wiederholung pro Sekunde (85 Hz) als Minimum. Bevor der Elektronenstrahl das nächste Mal vorbeihuscht (und die gleiche oder eine andere Farbe erzeugt), ist das Nachleuchten fast erloschen. Das Auge ist zu träge, um die Helligkeitsschwankungen wahrzunehmen, und sieht nur eine durchschnittliche Helligkeit.

15-poliger VGA-Stecker

Die Grafikkarte wurde entsprechend den Eigenheiten des Bildschirms konstruiert. Weil die Bildpunkte nach einigen Millisekunden verblassen, muss die Grafikkarte die Bildinformation viele Male pro Sekunde neu senden. Dazu wird die Information über Helligkeit und Farbe jedes Pixels (Bildpunktes) ist im RAM der Grafikkarte, im so genannten Bildwiederholspeicher, aufbewahrt. Eine Elektronik liest für jeden Bildpunkt die Information über die Helligkeit der drei Farben aus dem Bildwiederholspeicher und wandelt die drei digitalen in drei analoge Helligkeitssignale um, für jede der drei Grundfarben eins. Diese drei Farbsignale, ergänzt um Synchronisationssignale, werden über das Kabel zum Monitor gesandt.

Auflösung

Jeder Röhrenmonitor kann problemlos alle gängigen Auflösungen unterhalb der maximalen Auflösung darstellen. Dazu wird der Elektronenstrahl verbreitert, so dass er mehrere benachbarte Pixel trifft, auch ein „halb getroffenes“ Loch ist möglich. Dadurch sind Röhrenmonitore imstande, jede Auflösung scharf darzustellen – was TFT-Flachbildschirme technologiebedingt nicht über die gesamte Bildfläche können (siehe Abschnitt über TFT-Bildschirme).