Karthodenstrahlröhren

1.Funktionsweise Der wichtigste Baustein eines Monitors ist die Bildröhre. Im Hals der Bildröhre befinden sich 3 Elektronenkanonen, die jeweils einen Elektronenstrahl erzeugen. Jeder Elektronenstrahl strahlt genau eine Farbe an, nämlich rot, grün oder blau (RGB). Alle anderen Farben werden durch additive Farbmischung gebildet.

Die Elektronenstrahlen treffen auf die Leuchtschicht, auf der sich bestimmte Leuchtstoffe, die Phosphore, in den Farben rot, grün und blau (RGB) befinden. Damit jeder Elektronenstrahl nur die Phosphorinseln seiner Farbe trifft, schattet eine Maske aus Metall vor der Leuchtschicht die falschen Farbpunkte bzw. -streifen aus. Deswegen werden solche Bildröhren auch Schattenmaskenröhren genannt.

Die Elektronenstrahlen sind so angeordnet, daß sie sich in einer Ebene vor der Schattenmaske schneiden. Dies nennt man Konvergenz (zusammenlaufen in einem Punkt). Diese muß durch die Konvergenzspulen, die rechts und links von dem Bildröhrenhals angeordnet sind, eingestellt werden. Dabei müssen 2 verschiedene Einstellungen gemacht werden:


Einstellung der Konvergenz bei nicht abgelenkten Strahlen, d.h. in der Bildmitte (statische Konvergenz)




Allerdings gestaltet sich die Einstellung der dynamischen Konvergenz als sehr schwierig, da der Bildschirm und die Schattenmaske eine flachere Krümmung haben als der Ablenkkreis der Elektronenstrahlen. Weiterhin spielt die Farbreinheit eine große Rolle. Farbreinheit liegt dann vor, wenn jeder Elektronenstrahl seinen zugeordneten Farbpunkt genau in der Mitte trifft. Ist dies nicht der Fall, dann macht sich das in sogenannte Farbreinheitsfehlern bemerkbar. In einer weiße Fläche würde man dann Farbflecken von anderen Farben sehen. Farbreinheitsfehler können durch Magnetisierung oder durch thermische Ausdehnung der Schattenmaske hervorgerufen werden. Auch äußere Magnetfelder, wie sie z.B. Lautsprecher erzeugen, können Farbreinheitsfehler hervorrufen. Allerdings besitzt jeder Monitor einen Entmagnetisierungsschalter, der beim Einschalten eventuellen Restmagnetismus beseitigt. Dazu wird ein rasch abklingender 50 Hz- Wechselstrom durch Entmagnetisierungsspulen, die sich am Hals der Bildröhre befinden, geschickt. Außerdem werden die Schattenmasken aus Material gebaut, die sehr unempfindlich gegen hohe Temperaturen sind. Treten dennoch Farbreinheitsfehler auf, können diese durch drehbare Magnetringe (=Reinheitsmagnete), die sich am Röhrenhals befinden, korrigiert werden.

1. Lochmaskenröhre

Bei der Lochmaske besteht die Leuchtschicht sowie die Schattenmaske aus Löchern, die so angeordnet sind, daß sich hinter jedem Loch ein Dreieck aus einem Farbtripel befindet. Deswegen werden die Lochmaskenröhren auch Deltaröhren genannt. Ebenso sind die Elektronenkanonen nicht in einer Ebene angeordnet, sondern in dreieckiger Form. Somit wird also gewährleistet, daß jeder Elektronenstrahl nur den Punkt seiner Farbe trifft.

Der Vorteil der Lochmaske ist, daß es durch die dichte Anordnung der Farbtripel ein insgesamt weicheres Bild erzeugt. z.B. fällt bei diagonalen Linien der unerwünschte Treppchen-Effekt fast weg. Allerdings ist der Kontrast nicht so gut, da zwischen den einzelnen Punkten immer etwas Freiraum bleibt. Außerdem ist die Abschattung der Lochmaske sehr groß, denn nur ungefähr 17% der Elektronenstrahlen erreichen auch wirklich ihr Ziel. Somit muß eine große Energie aufgewendet werden, um ein möglichst helles Bild zu bekommen.

2. Streifenmaskenröhre

Bei den Streifenmaskenröhren besteht die Leuchtschicht aus durchgängig von oben nach unten verlaufenden Streifen, vor der sich eine Maske aus senkrecht gespannten Drähten befindet, die für die korrekte Abschattung sorgen.

Die Streifenmaskenröhre hat den Vorteil, daß der Elektronenstrahl weniger abgeschattet wird. Dies führt zu einer höheren Farbreinheit und Helligkeit. Allerdings werden bei der Streifenmaskenröhre sogenannte waagerechte Stabilisierungsdrähte benötigt, die verhindern, daß bei Erschütterungen die vertikalen Drähte anfangen zu schwingen. Diese hinterlassen auf einen hellen Hintergrund einen dünnen, schwarzen und gut sichtbaren Streifen. Bei einem 15 Zoll Monitor existiert nur 1 schwarzer Streifen. Ein 17 Zoll Monitor besitzt schon 2 schwarze Streifen. Außerdem erhält man wieder den Treppchen-Effekt bei schrägen Linien.

Die Streifenmaskenröhre wird von 2 Firmen eingesetzt. Sony nennt seine Entwicklung Trinitron. Diese Bildröhren besitzen nur eine Elektronenkanone, die alle 3 Elektronenstrahlen erzeugt. Mitsubishi dagegen setzt für ihr System Diamondtron das übliche Dreistrahl-System ein.

3. Croma Clear Bildröhre

Wie schon erwähnt, wurde die CromaClear Röhre von NEC entwickelt. Dabei gelang es zum erstenmal, die vom Fernseher bekannten Schlitzmasken auch in der für Computermonitore notwendigen Feinheit zu fertigen. Die Leuchtschicht ist genauso aufgebaut wie bei der Streifenmaskenröhre. Allerdings besteht die Schattenmaskenröhre nun aus ovalen Löchern (=Schlitze). Auch die Anordnung der Elektronenkanonen hat sich in Vergleich zu den Lochmaskenröhren geändert. Diese sind nun in einer Ebene angeordnet (In-Line). Dies hat den Vorteil, daß die Einstellung zur Farbreinheit nicht mehr so viele Schritte umfaßt. Die Elektronenkanonen müssen nämlich nur noch horizontal eingestellt werden, damit diese sich in einer Ebene vor der Schlitzmaske schneiden. Da die Elektronenkanonen schon in einer Ebene liegen und die Schattenmaske aus vertikalen Schlitzen besteht, ist es nicht mehr nötig die vertikale Ebene einzustellen.

Die Schlitzmaske vereinigt so die Vorteile der Loch- und Streifenmasken. Sie liefert eine erhöhte Lichtausbeute, da der Anteil an Leuchtfläche größer ist als bei der Lochmaskenröhre. Weiterhin hat man festgestellt, daß die CromaClear Röhre Bilder mit gutem Farbkontrast und einer sehr guten Schärfe bildet. Und sie ist im Gegensatz zur Streifenmaskenröhre unempfindlich gegen Erschütterungen.

1. Kriterien



1. Schirmdiagonale (Zoll " )

Gibt die Größe der Bildröhre an.

Spanne der gängigsten: 14² -21²

Standardbenutzer: 15²

2. Maximale Auflösung (Pixelanzahl)

Gibt die Pixelanzahl Spalten mal Zeilen an.

Spanne der gängigsten: 640x480 (VGA) - 1600x1280 (VESA)

Standardbenutzer: 1024x768 (XGA)

3. Bildwiederholfrequenz (Hertz Hz)

Gibt an, wie oft der Monitor das Bild in der Sekunde aktualisiert.

Spanne der gängigsten: 50 - 150

Standardbenutzer: 75 Hz (mind. 72Hz sonst flimmern!)

4. Zeilenfrequenz(Kilo Hertz kHz)

Gibt die Zeit, die für den Aufbau einer Bildschirmzeile benötigt wird an.

(= Zeilenanzahl x Bildwiederholfrequenz)

Spanne der gängigsten: 24 - 107

Standardbenutzer: 45-60

5. Videobandbreite (Mega Hertz MHz)

Gibt an, wie schnell der Monitor die einzelnen Bildpunkte aufbaut.

(= Zeilenfrequenz x Bildpunkte pro Zeile x 10% Austastlücke (nicht sichtbarer Bereich))

Spanne der gängigsten: 30 - 200

Standardbenutzer: 60 - 130

6. Gewicht (Kilogramm kg)

Gibt das Gewicht des Monitors an.

Spanne der gängigsten: 10 - 30 kg

Standardbenutzer: ca. 20 kg

7. Weitere Kriterien sind:

Maße (HxBxT)

Stromverbrauch (normal / Powersave)

Strahlungsnormen (MPRII / TCO)

Besonderheiten (OnScreen - Menü / P&P / Garantie...)

Ein Kriterium für Schattenmaskenröhren ist der Punktabstand, auch Dot Pitch genannt. Dieser Wert gibt den Abstand zwischen zwei gleichfarbigen Punkten auf der Leuchtschicht an. Dabei wird je nach Bauart anders gemessen:

Lochmaskenröhre:

Bei der Lochmaskenröhre wird er diagonal gemessen.

Streifenmaskenröhre:

Bei den Streifenmaskenröhren wird der Punktabstand horizontal angegeben.

Heutzutage ist ein Dot Pitch von 0,27 mm üblich. Aber je kleiner dieser Wert ist ein desto besseres Bild kann dargestellt werden. Allerdings gilt, daß ein 21 Zoll Monitor ein größeren Dot Pitch haben kann als ein 15 Zoll Monitor, um ein Bild mit derselben Schärfe darzustellen.