Monitore von morgen: Meilensteine auf der Suche nach dem idealen Bildschirm

Ob Monochrom- oder Farbmonitor, dem Datensichtgerät kommt als direkte Schnittstelle zwischen Computersystem und Anwender eine hohe Bedeutung für effektives Arbeiten zu.

Mit der Entwicklung völlig neuer Grafikprozessoren, Farbgrafikkarten und schnellerer Software mußten sich die Monitor-Hersteller an die gehobenen Ansprüche des Marktes anpassen. Es galt neue Technologien zu erforschen und bereits vorhandene Technologien weiterzuentwickeln. Als Resultat dieser Bemühungen sind schon heute Auflösungen von 2048 x 2048 Pixel bei Farbmonitoren, 3D-Fernsehen, Ganzseitenbildschirme, Flüssigkristallanzeigen und Plasmabildschirme serienreif.

Ein Ende dieser Entwicklung ist noch lange nicht abzusehen, da viele renommierte Hersteller erst jetzt, nachdem die geeignete monitorunterstützende Peripherie erhältlich ist, ihre Forschungskapazitäten in Richtung Monitortechnologie lenken.

Die meisten Monitore basieren auf dem rund 50 Jahre alten Prinzip der Kathodenstrahlröhre (=CRT, Abkürzung für cathode-ray-tube). Damals war selbstverständlich nur eine Schwarzweiß-Darstellung möglich. Die Geräte hatten solch große Abmessungen, daß sie den ganzen Arbeitsplatz allein für sich beanspruchten. Die Auflösung des Bildschirmes machte ein Arbeiten an ihm zur wahren Tortur. Im Laufe der Jahre, mit Einzug der Mikroelektronik und fortschreitender Miniaturisierung, gab es dann etliche Verbesserungen und Neuerungen auf dem Gebiet der Datensichtgeräte.

Zum einen ist hier die Tendenz zu immer flacheren Bildschirmen bei gleichzeitiger Vergrößerung des Sichtfeldes (also größerer Ablenkwinkel) zu nennen, und zum anderen die Bemühung, bei Farbmonitoren dieselbe Lochmaskenauflösung (bis rund 0,15 mm Punktabstand) wie bei den monochromen Typen zu erreichen. Da bei den einfarbigen Sichtgeräten die Lochmaske nur mit einer Leuchtschicht bedampft wird, ist die erreichbare Auflösung leichter zu vergrößern als bei Farbröhren, deren Lochmaske aus Tripeln (für die Darstellung von Rot, Grün und Blau) bestehen muß. Die Entdeckung von völlig neuartigen Beschichtungs-Chemikalien und Bedampfungsverfahren verbesserte die Bildschirmmaske.

Das Funktions-Prinzip der Muitiplex-Ansteuerung hochaufiösender LC-Dispiays

Farbmonitore, die vor einigen Jahren mit einer Auflösung von 800 x 600 Pixel als Spitzentechnologie gehandelt wurden, sind mittlerweile für wenig Geld zu haben. Aber nicht nur an der Verbesserung der Lochmaske wurde und wird gearbeitet.

Entscheidend für die Qualität des Bildes ist auch die Ansteuerung der Bildröhre. Der Einsatz verbesserter Bauelemente erhöhte die Bildwiederholfrequenz von 50 Hz auf bis zu 90 Hz und mehr. Das Bild erscheint dadurch stabil und flimmerfrei. Als Standard bei den Monitoren in der mittleren Preisklasse (1000 bis 6000 Mark) gelten heute Funktionen wie automatische Zeilenfrequenz-Anpassung, variable Bildwiederholfrequenz, eine hohe Bandbreite sowie mehrere diverse Schnittstellen.

Der Punktabstand liegt bei diesen Farbmonitoren meist in einer Größenordnung um 0,31 mm. Gerade die Anpassung an die verschiedenen Computer und Grafikkarten stellt die Monitor-Entwickler vor neue Probleme, denn die Computerkonstrukteure konzipieren ihre Schnittstellen individuell zu jedem System. Im Laufe der Zeit kristallisierten sich hier einige Standardschnittstellen heraus. Genannt seien hier Analog- und TTL-RGB sowie Composite-Video. Bei den Farbgrafikkarten wird allgemein auf die CGA-, EGA- und VGA-Kompatibilität verwiesen.

Farbmonitore der gehobenen Klasse verfügen über eigene grafikbeschleunigende Prozessoren, entsprechende interne Software und schnelle Bildspeicher. Aus Frankreich kommt ein Spitzenmodell der Farbmonitortechnik, ein 20-Zoll-Grafik-Terminal mit 2048 x 2048 Punkten Auflösung. Es gestattet die Darstellung von 256 Farben aus einer Auswahl von 16,7 Millionen. Mit drei Prozessoren (68000, 68020 und 68881) bestückt, zeichnet es 45000 Vektoren pro Sekunde.

Zu Anfang der »Computerwelle« waren die meisten Bildschirm-Arbeitsplätze mit Grünmonitoren ausgestattet. Begründet wurde diese Maßnahme mit der leichteren Fertigung von grün phosphorisierender Leuchtschicht und dem Trugschluß, daß die grüne Farbe die Belastung der Augen herabsetzt. Neue Forschungsergebnisse beweisen allerdings, daß die Darstellung von positiven Zeichen, schwarze Schrift auf weißem Grund, eine Minimierung der Belastung bedeutet.

Aus diesem Grund lassen viele monochrome Monitore eine Farbumschaltung von Grün nach Schwarzweiß, Bernstein etc. zu. Verschiedene Experten äußerten vor einiger Zeit die Vermutung, daß die Bildschirme eine nicht zu unterschätzende Strahlenbelastung für den Menschen verursachen. Ganz nachzuweisen war die Schädlichkeit zwar nicht, doch eine gewisse Belastung des Bedieners ist auf jeden Fall gegeben. Mit neuartigen Erdungssystemen und Magnetfeldern deren Stromrichtung entgegen den Störfeldern verläuft, versuchen die Entwickler diese Strahlung zu vermindern.

Alle bisherigen Entwicklungen bezogen sich auf eine zweidimensionale Darstellung des betrachteten Objektes. Im Zuge steigender »Grafikanwendungen« reichten diese Dimensionen nicht mehr aus. Besonders im CAD-(Computer aided Design-)Bereich läßt sich die Funktion eines Bauteils oder die Simulation eines bewegten Objektes nur durch eine 3D-Darstellung verdeutlichen.

Um zwei- und dreidimensionale Grafiken in annehmbarer Geschwindigkeit auf den Bildschirm zu bringen, wurden die Monitore mit viel Elektronik versehen. Hochleistungs-Grafikprozessoren und schnelle statische Bildspeicher unterstützen die Programmierer bei ihrer Arbeit.

Denn die 3D-Darstellung ist weniger ein Problem der Mattscheibe als deren Realisierung auf dem Bildschirm. Gefragt ist hier, natürlich neben einer hohen Auflösung, die Rechenleistung. Ein solcher, den Host-Computer unterstützender, intelligenter Monitor wird im allgemeinen als Terminal bezeichnet.

Die LCD-Flachbildschirme markierten einen Wendepunkt. Sie öffneten Konstrukteuren völlig neue Perspektiven. Ihre herausragenden Merkmale sind die geringe Stromaufnahme, eine Voraussetzung für die Entwicklung der portablen, batteriebetriebenen Geräte. Anfänglich gab es große Probleme mit der Lebensdauer dieser Bildschirme. Die Entwickler konnten den Betrieb nur in einem bestimmten, sehr engen Temperaturbereich garantieren. Hohe Ausfallquoten waren die Folge. Ein Arbeiten im Dunklen, wie es in vielen »Hacker-Buden« (zwecks passender Atmosphäre) üblich ist, war ebenso unmöglich, da eine interne Beleuchtung des Displays noch nicht realisierbar war.

Doch in den letzten Jahren wurden erhebliche Verbesserungen in bezug auf Zuverlässigkeit und Betriebstemperatur erzielt. Problematisch erscheint die langsame Geschwindigkeit beim Bildaufbau, die bis heute noch nicht in den Griff zu bekommen ist. Alle Versuche, zum Beispiel mit »Hochmultiplexen« beim Ansteuern der Kristalle stellten nicht endgültig zufrieden. Die spezielle Eigenschaft der LC-Displays, Kontrastschwäche zu zeigen, wird durch die Verwendung von »super-twisted«-Zellen, die eine Reflexion des eingestrahlten Lichtes über 90 Grad hinaus bewirken, gemindert. Neuartige LC-Substanzen (zum Beispiel Smectik-A), wie sie momentan die Forschungslaboratorien von ITT und STC entwickeln, lassen interessante neue Ergebnisse erwarten. Diese Substanzen verfügen über eine interne Speicherfähigkeit und sind somit ideal für Desktop Publishing und CAD zu verwenden.

Nach der jetzigen Marktlage und den veröffentlichten Forschungsergebnissen findet sich in absehbarer Zeit wohl kein ernstzunehmender Konkurrent zur Kathodenstrahlröhre. Doch lassen bereits fertige Techniken auf dem Gebiet der LC-Flachbildschirme sowie der Aufwand, mit dem diese Techniken in allen Sparten der Industrie erforscht werden, auf angenehme Überraschungen in den nächsten Jahren schließen. (ts)


Hans Hoffmann
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