Bildschirm mit Bildröhre (CRT)

November 2016

Der Monitor mit Bildröhre

Die Monitore (Computerbildschirme) sind meist Bildröhren (geschrieben CRT, d.h. cathode ray tube oder auf deutsch Kathodenstrahlröhre), d.h. eine luftleere Glasröhre in der eine Elektrodenschleuder einen Elektronenfluss mittels eines elektrischen Feldes auf einen Schirm richtet, der von kleinen phosphoreszierenden Elementen bedeckt ist.

Tube CRT et canon à électrons

Die Elektronenschleuder besteht aus einer Kathode , d.h. einer Metall-Elektrode, die negativ aufgeladen ist, einer oder mehreren Anode (positiv geladene Elektroden). Die Kathode setzt Elektronen frei, die von der Anode angezogen werden. Die Anode wirkt also wie ein Beschleuniger und ein Konzentrator auf die Elektronen, um so eine Elektronenfluss herzustellen, der auf den Bildschirm gerichtet ist.
Ein Magnetfeld hat die Aufgabe die Elektronen von links nach rechts und von unten nach oben umzuleiten. Es wird durch zwei Spulen hergestellt, X und Y, die unter Strom stehen ( Deflektoren genannt) die jeweils dazu dienen, den Fluss horizontal und vertikal umzulenken.

Der Bildschirm ist von einer dünnen Schicht von phosphoreszierenden Elementen überzogen, die Luminophoren genannt werden, und die durch Anregung Licht abgeben wenn die Elektronen sie treffen, der so erzeugte Lichtpunkt heißt Pixel.

Durch Aktivierung des Magnetfeldes, kann man eine Abtastung von links nach rechts erzeugen, und dann nach unten, wenn man am Ende der Reihe angekommen ist.

balayage d\'un écran d\'ordinateur

Diese Abtastung wird vom menschlichen Auge, dank der Visionspersistenz nicht wahrgenommen, versuchen Sie z.B. ihre Hand vor dem Bildschirm zu bewegen, um dieses Phänomen wahrzunehmen: Sie werden Ihre Hand mehrfach sehen!

Dank der Abtastung, kombiniert mir der Aktivierung oder nicht, der Elektronenschleuder ist es möglich das Auge "glauben" zu lassen, dass nur gewisse Pixel am Bildschirm "leuchten".

Der Farbmonitor

Ein schwarz-weiß-Monitor ermöglicht es Farbabstufungen anzuzeigen (Grauabstufungen) durch Variation der Strahlungsintensität.

Bei Farbmonitoren, sind es drei Elektronenstrahle (die drei Kathoden entsprechen) die jeder einen Punkt einer spezifischen Farbe treffen : einen roten, einen grünen und einen blauen (RGB, entsprechend Red, Green, Blue ). RVB, Rouge, vert, bleu).

Drei Farbpunkt werden Triade genannt (auf englisch triad oder dot trio).

Die blauen Luminophoren werden mit Zinksulfid erzeugt, die grünen mit Zinksulfid und Kadmium. Die roten hingegen sind schwieriger herzustellen, und bestehen aus einem Gemisch von Yttrium und Europium, oder au Gadoliniumoxyd.

Jedoch sind die Luminophoren so nah aneinander, dass das Auge nicht über die nötigen Abgrenzungskräfte verfügt, um sie zu unterscheiden: es sieht eine Farbe, die aus drei Farben besteht. Setzen Sie einen winzigen Wassertropfen auf das Glas des Bildschirms: der so erzeugt Lupeneffet bringt die Luminophoren zum Vorschein.

Um Überlappungsphänomen zu vermeiden (ein Elektron, der einen grünen Luminophor treffen soll, aber einen blauen trifft), wird außerdem ein Metallraster, das Maske genannt wird, vor der Luminophoren-Schicht platziert, um so den Elektronenfluss zu führen.

Je nach verwendeter Maske, unterscheidet man verschiedene Kategorien von kathodischen Bildschirmen :

  • Die FST-Invar-Röhre (Flat Square Tube) dessen Luminophoren rund sind. Diese Monitore benutzen ein Raster, welches Maske genannt wird (oder shadow mask auf Englisch). Sie erzeugen ein scharfes Bild und gute Farben, haben aber den Nachteil, dass das Bild in den Ecken deformiert und verdunkelt wird.

    luminophores pour un ecran avec un shadow mask

  • Die Diamondtron-Röhre von Mitsubishi und Trinitron von Sony dessen Maske aus vertikalen Schlitzen besteht (genannt aperture grille oder Streifenmaske), die mehr Elektronen durchlässt und so ein leuchtenderes Bild erzeugt.

    luminophores pour un ecran avec une aperture grille

  • Die Cromaclear-Röhre von Nec dessen Maske aus einem hybriden System besteht mit Porenförmigen Schlitzen, die die beste Technologie der dreien darstellt.

    luminophores pour un ecran Cromaclear

Technische Eigenschaften

Die CTR-Monitore zeichnen sich durch folgende Daten aus :

  • Die Definition : es handelt sich um die Anzahl der Punkte (Pixel), die der Bildschirm anzeigen kann, diese Pixelanzahl bewegt sich meist zwischen 640x480 (640 Punkte in der Länge, 480 Punkte in der Breite) und 2048x1536, aber höhere Auflösungen sind technisch machbar.
  • Die Größe  : Sie wird gemessen, indem man die Diagonale des Bildschirms mißt, und ist in Zoll ausgedrückt (ein Zoll entspricht 2,54 cm). Man darf nicht die Definition des Bildschirms mit seiner Größe verwechseln. Tatsächlich kann ein Bildschirm von gegebener Größe verschiedene Definitionen anzeigen, jedoch besitzen die großen Bildschirme allgemein eine bessere Definition.
  • Der Dotpitch ( auf englisch dot pitch): Die Distanz die zwei Bildpunkte trennt; je kleiner die Distanz, desto präziser ist das Bild. So bietet ein Dotpitch unter oder gleich 0,25 mm einen guten Benutzungskomfort, während Bildschirme mit einem Dotpitche über oder gleich 0,28 mm zu vermeiden sind.
  • Die Auflösung : Sie gibt die Pixelanzahl pro Oberflächeneinheit an (Pixel pro linearer Zoll (auf englisch DPI: Dots Per Inch, übersetzt Punkte pro Zoll). Eine Auflösung von 300 dpi bedeutet 300 Spalten und 300 Reihen Pixel auf einem Quadratzoll, d.h. insgesamt 90000 Pixel auf einem Quadratzoll. Die Referenzauflösung von 72 dpi ergibt ein Pixel von 1"/72 (ein Zoll geteilt durch 72) also 0.353mm, entsprechend einem point pica (englische typographische Einheit). Die Begriffe «Auflösung« und «Definition»werden häufig zu Unrecht in der Presse verwechselt.
  • Die Vertikalfrequenz (refresh rate auf englisch): gibt die Bilderanzahl an, die pro Sekunde angezeigt werden, oder genauer gesagt, die Anzahl der Bildauffrischungen pro Sekunde. Man spricht meist von Auffrischungsrate, ausgedrückt in Hertz. Je höher der Wert ist, desto besser ist der Sehkomfort (das Bild flimmert nicht). Der Wert muss weit über 67 Hz liegen (untere Grenze ab der das Auge das Bild tatsächlich "blinken" sieht). Die meisten Menschen nehmen das Flimmern ab 70 Hz nicht mehr wahr (auf englisch flicker) so dass ein Wert von mindestens 75 Hz meist annehmbar ist.

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