[PLUS] Hintergrundwissen: Wie funktionieren Monitore? Von LCD bis OLED und Micro LED
PCGH Plus: An nahezu jedem PC arbeitet heutzutage ein Flüssigkristallbildschirm. Doch wie wird aus dem elektrischen Signal der Grafikkarte ein optisches für das Auge? Der Artikel stammt aus PC Games Hardware 04/2021.
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So funktionieren LCD-Monitore
Ein LCD (Liquid Crystal Display, dt.: Flüssigkristallbildschirm) besteht immer aus dem Signaleingang, einem Netzteil, der Ansteuerelektronik, der Hintergrundbeleuchtung sowie dem Flüssigkristallpanel. Alle Komponenten sind zwischen einem Rahmen und der Rückwand untergebracht (siehe Illustration oben). Gehen wir die Stationen der Reihe nach durch:
Das LCD wird heute in der Regel digital über HDMI oder Displayport mit dem PC verbunden. Durch die digitale Verbindung ist eine bessere Bildqualität als bei der mittlerweile veralteten analogen möglich, da die Wandlung der digitalen Bildsignale in analoge und die Rückwandlung im Display entfallen. Bei HDMI kommt das Protokoll TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) zum Einsatz. Es rechnet die 8-Bit-Farbinformationen pro Kanal der Grafikkarte in ein 10-Bit-Format um. Dies sorgt für eine bessere Fehlerkorrektur, erhöht aber auch die notwendige Bandbreite. HDMI 2.0 unterstützt neben HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection), einem Verschlüsselungsprotokoll für kopiergeschützte Videoinhalte, eine Bandbreite von bis zu 18 Gbit/s. Die 4K-UHD-Auflösung kann HDMI 2.0 maximal in 8 Bit und mit einer Bildwiederholrate von 60 Hertz ohne Hilfsmittel wie die Farbunterabtastung übertragen. Abhilfe schafft hier HDMI 2.1, das im Gegensatz zum Vorgänger eine Bandbreite von 48 Gbit/s unterstützt und dadurch zum Beispiel 4K-UHD-Inhalte mit 120 Hz oder 8K mit 60 Hz übertragen kann. Adaptive Synchronisierung wird durch variable Bildwiederholraten (VRR) ebenfalls unterstützt. Für Konsolen ist die Technik ein Novum. Bei der Xbox Series S /X kommt sie bereits zum Einsatz. Displayport setzt wie andere populäre Schnittstellen (PCI-Express, Serial ATA) auf LVDS ("Low Voltage Differential Signaling") für die physische Schicht der Datenübertragung, welches höhere Datenmengen erlaubt. In den aktuellen Implementierungen ist ein Kompatibilitätsmodus enthalten, der den einfachen Einsatz von HDMI-Adaptern erlaubt. Noch in diesem Jahr erwarten wir die Version 2.0, die die Bandbreite von 32,4 Gigabit pro Sekunde, die auf vier Datenleitungen mit je 8,1 GBit/s verteilt sind, auf bis zu 80 Gbit/s erhöht. Maximal sind 16K (15.360 × 8.460 Pixel) bei 60 Hz und 10 Bit pro Farbkanal vorgesehen. Dazu muss der Datenstrom jedoch mittels DSC (Display Stream Compression) komprimiert werden. DSC kommt derzeit bei Displayport 1.4 zum Einsatz und ist zum Beispiel notwendig, um 8K (7.680 × 4.320 Pixel) bei 60 Hz und 10 Bit Farbtiefe übertragen zu können.
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Folgende Themen finden Sie im Artikel:
- Drehende Flüssigkristalle
- Wie ein LCD-Bildschirm funktioniert
- Hintergrundbeleuchtung
- TN-Panels
- IPS-Panels
- VA-Panels
- Über Full Array Local Dimming (FALD) zu Mini-LED
- OLEDs
- Micro-LED
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