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Monitortechnik - Wo führt die Zukunft hin?

07.06.2014 | 09:55 Uhr |

PC-Monitore gibt es nicht nur in verschiedenen Größen und Auflösungen, sondern auch mit verschiedener Technik. Wir erklären, worauf man in Sachen Zukunftssicherheit achten muss.

Der Bildschirm ist eines der wichtigsten Peripheriegeräte, seine Qualität ist entscheidend für ermüdungsfreies Arbeiten. Die Ansprüche sind jedoch unterschiedlich: Wer täglich acht Stunden und mehr am PC verbringt, wird eher etwas mehr in einen guten Monitor investieren als ein Gelegenheitsnutzer. Freunde aufwendiger 3D-Spiele greifen zu anderen Geräten als anspruchslose Office-Nutzer. Monitore gibt es daher in allen Größen und Preisklassen. Die je verwendete Technik ist prinzipiell ähnlich, Unterschiede gibt es jedoch im Detail.

Wie ein Monitor funktioniert

Die Grafikkarte liefert dem Monitor Signale mit den Farbwerten Rot, Grün und Blau für jeden Pixel eines Bildes. Bei einem DVI-Kabel sind das pro Farbe 8-Bit-Blöcke, zusammen also 24 Bit. Damit sind 16.777.216 Farben möglich. Der Signalprozessor im LC-Display steuert eine Matrix von Dünnschichttransistoren an (TFT-Display, Thin Film Transistor). Die Transistoren erzeugen ein elektrisches Feld zwischen zwei Elektroden, das auf eine Schicht mit Flüssigkristallen einwirkt. Die Kristalle drehen dann die Ausrichtung der Lichtwellen um 90 Grad.

Ein Flachbildschirm besteht aus mehreren Schichten. Die Hintergrundbeleuchtung sendet Lichtwellen, die in alle Richtungen schwingen. Ältere Geräte verwenden eine Leuchtstoffröhre, neuere LEDs. Dann kommt eine lineare Polarisationsfolie, die nur Wellen mit vertikaler Ausrichtung durchlässt. Die nächsten beiden Schichten bestehen aus den Dünnschichttransistoren und Flüssigkristallen. In der letzten Schicht befindet sich wieder eine Polarisationsfolie, die nur für horizontal ausgerichtete Lichtwellen durchlässig ist. Die Kristalle lassen dann – je nach Display-Technik – die Lichtwellen ohne Änderung durch oder drehen sie um 90 Grad. Treffen vertikal ausgerichtete Wellen auf den vorderen Filter, bleibt das Pixel dunkel. Sind die Wellen horizontal ausgerichtet, erscheint es hell. Wird über einen Transistor das Flüssigkristall zwischen zwei Elektroden einem elektrischen Feld ausgesetzt, ändert sich die Polarisation. Die Kristalle wirken damit wie eine Art Ventil, das Licht durchlässt oder blockiert. Über die Höhe der am Transistor angelegten Spannung und der daraus resultierenden Feldstärke lässt sich die Helligkeit regeln.

Pro Pixel gibt es drei Transistoren für die Farben Rot, Grün und Blau (Subpixel). Die Hintergrundbeleuchtung ist weiß, enthält also alle Farben des Spektrums. Damit Farbe ins Bild kommt, liegen über den Transistoren rote, grüne und blaue Farbfilter. Je nachdem, welcher Transistor angesteuert wird, erscheint ein Pixel in einer der drei Farben. Da sich rote, grüne und blaue Lichtwellen zu Weiß mischen (additive Farbmischung), erscheint ein weißer Pixel, wenn alle drei Transistoren das Licht durchlassen. Werden jeweils zwei angesteuert, ergeben sich Gelb, Magenta und Cyan. Weitere Farbmischungen werden erreicht, indem benachbarte Pixelgruppen jeweils andere Farben zeigen.

So finden Sie den perfekten Monitor

Aufbau eines LC-displays: Die Ausrichtung der Lichtwellen ändert sich, wenn an den Elektroden elektrische Spannung anliegt. Das Licht kann dann den oberen Polarisationsfilter durchdringen oder wird blockiert.
Vergrößern Aufbau eines LC-displays: Die Ausrichtung der Lichtwellen ändert sich, wenn an den Elektroden elektrische Spannung anliegt. Das Licht kann dann den oberen Polarisationsfilter durchdringen oder wird blockiert.

Unterschiedliche Display-Techniken

Alle LC-Displays nutzen die Polarisationswirkung der Flüssigkristalle, aber beim Aufbau gibt es Unterschiede. Relativ verbreitet ist das TN-Verfahren (Twisted Nematic). Die stäbchenförmigen Moleküle der Flüssigkristalle liegen parallel zur Oberfläche und bilden eine schraubenförmige Helixform, die Lichtwellen um 90 Grad dreht. Ohne dass Spannung anliegt, erscheinen die Pixel daher hell. Mit zunehmender Spannung richten sich die Moleküle parallel zum elektrischen Feld aus. Die Helixform geht verloren, die Wellen werden nicht mehr gedreht, und das Pixel erscheint dunkler und zuletzt schwarz. Der Nachteil dieses Verfahrens: Die Moleküle sind nicht alle gleich ausgerichtet. Daher kommt es zu Streulicht: Beim Blick von der Seite auf das Display wird das Bild heller, und die Farben verändern sich. Das Bild wirkt daher kontrastarm.

Es gibt TN-Weiterentwicklungen, die diesen Nachteil ausgleichen, so etwa Triple Super Twisted Nematic (TSTN), das heute in den meisten Monitoren mit der Bezeichnung „TN“ steckt. Neben einigen weiteren Tricks sind hier die Kristallmoleküle stärker verdrillt. Die opto-elektrische Kennlinie wird dadurch steiler und der Kontrast höher. Mehr Blickwinkelstabilität und Kontrast liefert jedoch die In-Plane-Switching-Technik (IPS). Die Moleküle stehen im spannungslosen Zustand parallel zur hinteren Polarisationsschicht, bei angelegter Spannung richten sie sich gleichförmig aus. Hier gibt es kaum Streulicht, und das Kontrastverhältnis ist auch bei seitlicher Betrachtung besser.

Weitere Verbesserungen sind von OLEDs zu erwarten (Organic Light Emitting Diode). Sie sind unter der Bezeichnung AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) vor allem in Smartphones und Tablets zu finden. Das Display besteht aus farbigen Leuchtdioden, eine Hintergrundbeleuchtung ist nicht erforderlich. Die Dioden enthalten mehrere organische Schichten, meist aus Indium- Zinn-Oxid, einem Polymer, einer Farbschicht und einer Emitterschicht aus Aluminium oder Barium. Die Technik ermöglicht kontrastreiche und farbstarke Displays, die zudem wenig Energie benötigen. Da die Produktion großflächiger OLEDs aufwendig ist, sind TV-Geräte und PC-Monitore mit dieser Technik relativ teuer.

Mit mehreren Monitoren effektiver arbeiten

Die Farben entstehen beim Monitor durch additive Mischung der Lichtwellen roter, blauer und grüner Bildpunkte. Das Bild zeigt die Nahaufnahme eines AMOLED-Displays.
Vergrößern Die Farben entstehen beim Monitor durch additive Mischung der Lichtwellen roter, blauer und grüner Bildpunkte. Das Bild zeigt die Nahaufnahme eines AMOLED-Displays.

Bildschirmgröße und Schaltzeiten

Lange Zeit war bei Computerbildschirmen ein Seitenverhältnis von 4:3 üblich, beispielsweise 1024 x 768 Pixel. Durch HD-Filme in der Auflösung bis 1920 x 1080 (1080p) gibt es aber seit Jahren fast nur noch das 16:9-Format. Für Office-Programme ist das unpraktisch, weil etwa bei der Textverarbeitung eher ein hoher statt ein breiter Bildschirm sinnvoll ist. Eine Alternative sind 16:10-Bildschirme mit einer Auflösung beispielsweise von 1920 x 1200 Pixeln. Das sind elf Prozent mehr Platz in der Vertikalen als beim 16:9-Format.

Damit ein Bildschirm gleichermaßen zum Arbeiten und Spielen geeignet ist, sollte die Bilddiagonale mindestens 22 Zoll haben. Die meisten Geräte dieser Größe zeigen Full-HDAuflösung von 1920 x 1080 Pixeln – das ist wichtig für die Wiedergabe von HD-Inhalten.

Gute Geräte gibt’s hier für etwa 300 Euro. Monitore mit 24 oder 27 Zoll bieten höhere Auflösungen und mehr Platz für das Arrangieren der Fenster. Eine günstige Alternative ist ein 22-Zöller als Hauptbildschirm und ein schon ausgemusterter 19-Zöller als Zweitmonitor: Viele Grafikkarten ermöglichen den Anschluss von mindestens zwei Monitoren.

Für ganz Anspruchsvolle gibt es 4k-Monitore mit 4096 × 2304 oder 3840 x 2160 Bildpunkten zu einem Preis von etwa 3000 Euro. Die hohe Pixeldichte sorgt für ein gestochen scharfes Bild für Bildbearbeitungsprofis, aber auch PC-Spiele sehen mit hochaufgelösten Texturen besser aus.

Einige PC-Spieler sitzen lieber vor einem Röhrenmonitor, weil dieser bei schnellen Bewegungen ein besseres Bild liefert. LC-Displays zeigen oft Schlieren oder unscharfe Kanten. Gute Flachbildschirme haben Schaltzeiten von fünf Millisekunden oder weniger. Für schnelle Spiele reicht das alleine aber noch nicht aus. Der Monitor sollte auch eine Bildfrequenz von 120 oder besser 144 Herz verarbeiten können. In Kombination mit einer guten Grafikkarte sorgt das für ruckelfreie Spiele und ein scharfes Bild.

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