Whitepaper: optimal performance with two or more computer screens

But while the use of two or more computer screens can improve performance, an important ergonomic concern, however, is that working with multiple monitors results in more neck rotation and discomfort in the neck and shoulder region.



This whitepaper provides an introduction to the impacts on performance and health when working with multiple computer screens. Section 1 summarises the legislation for visual display unit (VDU) work, and section 2 addresses the impacts. What follows is a practical selection guide that provides information about the most convenient way of using multiple computer screens for various work situations and tasks. The whitepaper concludes with information about which setup provides the most ergonomic benefits.

The legal requirements that a workplace has to meet when doing computer work can be found in EU Directive 90/270/EEC which has been the basis for the national legislation drawn up in each EU member state. According to Regulation 3 of the Health and Safety Regulations, the screen and keyboard may not be a single unit. In addition, it should be easy to adjust the angle and height of the screen. This legislation applies in the United Kingdom and in all EU member states.

Legislation stipulates no other requirements for how two or more monitors have to be used. To gain more insight into this, we examined various studies. The research findings show the impacts on health and performance when using two or more monitors.

Impacts on performance
Several studies have found that the use of two or more computer screens can substantially improve performance (University of Utah, 2008; Colvin, et al., 2004; Czerwinski, et al., 2003). The following two studies are good examples.

In the first study, which was conducted by Colvin, participants received five minutes of training before starting to work with multiple computer screens. All participants worked for one hour using a single monitor and then one hour using two or three monitors. Half of the group worked with two monitors and the other half with three monitors. The task consisted of correcting texts in Word, slide texts in PowerPoint and spreadsheets in Excel as based on a document indicating the changes to be made. These are complex but very common tasks involving VDU work. The findings showed a definite improvement in performance: 10% more production in the same period of time and 33% fewer errors (Colvin, et al., 2004).

The second study, which was conducted by researchers at the University of Utah, was a successor to the study by Colvin’s team. This study examined the effect of screen size and the number of monitors on performance measured as the time required to complete a task. In addition to the more commonly used computer screens measuring 18 to 22 inches, this team of researchers also included widescreen monitors, measuring 22, 26 and 30 inches diagonally. These widescreen monitors can effectively display two applications on a single screen, which is similar to working with two screens.

The research findings showed a definite correlation between the size of the monitor and production gain. The larger the monitor, the greater the production gain (Figure 2). The gain was also greater when using two monitors than when using just one that provided the same amount of surface as two. The greatest production gains were shown when using a 26-inch widescreen monitor and when using two 20-inch monitors: an increase of more than 40% in performance as compared to using a single 18-inch computer screen.

Surprisingly, the use of an even larger (30-inch) widescreen monitor resulted in less production gain than the use of a 26-inch monitor. This indicates that the maximum amount of information we can process on a monitor is limited.

To summarise: Working with more than one monitor results in a considerable gain in performance and production as compared to using a single monitor. The best performances resulted from using a single 26-inch widescreen monitor (displaying two applications side by side) or a dual-screen setup using two 20-inch monitors.

Impact on health
With two or more screens, the user’s attention has to shift back and forth between them. This setup often means that not only the user’s eyes but also his body turns to face one screen and then the other. Working with two screens side by side can thus lead to more frequent neck rotation and muscle strain in the neck and shoulder region (Alabdulmohsen, 2011).

However, using a large enough monitor and the best possible setup of the monitors can largely eliminate this additional muscle strain. This is because, according to research (Sommerich, et al, 2001), a 19-inch or larger screen results in a substantial reduction in neck and shoulder strain. This means that it is a question of creating a balance between the impact on health and a gain in performance.

Wanneer loont het om twee monitoren in plaats van één monitor te gebruiken? Onderzoek van Colvin en collega’s geven aan dat de kosten van aanschaf zeker opwegen tegen de prestatiewinsten. Tenminste, als een gebruiker meer dan 20% van zijn tijd aan taken besteedt waarin hij informatie uit meerdere bronnen samenvoegt (Colvin et al., 2004). Aangezien de monitoren sinds 2004 alleen maar goedkoper zijn geworden, zal het break even point tegenwoordig nog lager liggen dan 20%.

Indien twee of meer monitoren nodig zijn, rijst de vraag: wat is de optimale beeldschermopstelling? Hiertoe zijn twee zaken essentieel: 1. de kijkafstand, en 2. de positie van de schermen ten opzichte van elkaar en de gebruiker.

De kijkafstand
De optimale kijkafstand hangt deels af van de kwaliteit van het beeld (contrast, resolutie, helderheid etc.) en van de ogen (brilsterkte). Echter, voor het grootste deel wordt de optimale kijkafstand bepaald door de horizontale kijkhoek en de grootte van de tekens op het scherm. Met andere woorden; de afstand van de ogen tot het scherm.

Een relatief grote kijkafstand is voor de ogen minder belastend, omdat de ogen niet zo sterk hoeven te accommoderen. De voorwaarde voor het verder weg zetten van het scherm is wel dat de tekens op het scherm evenredig groter worden. Het nadeel daarvan is dat er minder informatie op het scherm past, waardoor je meer moet scrollen.

Kijkhoek en -afstand bij twee schermen
Bij twee grote beeldschermen naast elkaar is de tekengrootte op het scherm niet noodzakelijkerwijze groter dan bij kleine beeldschermen. De schermen hoeven dus niet automatisch verder van de ogen gezet te worden.
Het probleem is echter de horizontale kijkhoek: wat kan een gebruiker nog zien in de breedte voordat hij de nek moet draaien en er extra nek-schouder belasting optreedt? In de bioscoop is de eerste rij ook niet de meest gewilde plek. Verderop in de zaal, bij een grotere kijkafstand, bevindt het gehele scherm zich namelijk pas in de horizontale kijkhoek.

Volgens de NEN 894-2 ligt de optimale horizontale kijkhoek tussen de 0 en 15º en 0 en -15º (gebied A). De acceptabele kijkhoek ligt tussen de 0 en 30º en 0 en -30º (gebied B). Gebied C is niet meer goed zichtbaar, en als gevolg moeten gebruikers hun nek draaien om dat gedeelte goed te kunnen zien (zie figuur 3).

Bij gebruik van 24 inch schermen ligt een deel van het scherm al snel buiten dit bereik van 0-30º. In figuur 4 staan twee 24 inch beeldschermen gepositioneerd op een kijkafstand van 80 cm. Een deel van beide schermen bevindt zich buiten de aanbevolen kijkhoek van 30°. Bij het gebruik van twee 20 inch beeldschermen is de breedte per scherm zo’n 10 cm minder en liggen de schermen binnen de aanbevolen kijkhoek.

Om ergonomisch te werken met twee 22 of 24 inch beeldschermen is een kijkafstand nodig van meer dan 80 centimeter (zie tabel 1). Een monitorarm is waardevol omdat iedere gebruiker in iedere werkhouding een goede kijkafstand en kijkhoogte kan realiseren.


Kijkafstanden bij gebruik van twee schermen van verschillend formaat.

De ideale positie van de beeldschermen
De positie van de beeldschermen heeft dus grote invloed op de ergonomie. Het bepaalt immers mede de kijkhoek en –afstand. In de praktijk ziet u vaak twee beeldschermopstellingen. Indien beide schermen aan een monitorarm zitten is het mogelijk om eenvoudig te wisselen tussen deze twee opstellingen.

Beeldschermen recht naast elkaar
Deze opstelling is aan te bevelen indien men meer dan een derde van de tijd taken uitvoert waarbij gegevens uit meerdere bronnen verwerkt worden. Het is bij deze opstelling handig om een kleine hoek te gebruiken (van ongeveer 15°) om zo de horizontale kijkhoek te verkleinen. Daarnaast zouden de schermen ook (naar staand) gekanteld kunnen worden om zo de kijkhoek in horizontale richting te verkleinen.

Eén beeldscherm recht voor de gebruiker en een beeldscherm rechts of links geplaatst
Een hoofdscherm recht voor de gebruiker en een extra scherm links of rechts geplaatst (onder een hoek van 15°). Deze opstelling is aan te bevelen als men het merendeel van de taken op één monitor uitvoert. De mogelijke nadelen van extra nek-schouderbelasting worden dan ongedaan gemaakt als men de kijkafstand respecteert. De monitorgrootte is bij voorkeur 19 inch of groter, zodat de nekbuiging minimaal is en de prestatie optimaal.

Working with more than one computer screen results in considerable production gain. For four hours of VDU work a day, this gain easily amounts to more than 30 minutes a day. And, with screens up to 26 inches, the greater the screen, the greater the production gain. To prevent additional neck and shoulder strain resulting from the use of multiple screens, creating an ergonomic workplace with one or more monitor arms is recommended. A monitor arm makes it easy to adjust the viewing distance and the placement of the screens and also provides more room on the desk.