ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΕΡΓΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΕΡΓΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΡΓΟΝΟΜΙΑ ΕΞΑΜΗΝΟ: 5 Ο ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 01/2007 ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΜΑΡΚΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Π/04082 ΜΟΒΣΕΣΙΑΝ ΣΕΡΚΟ Π/04086 ΚΑΛΛΗΣ ΝΙΚΟΣ Π/04050 ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Λ.ΛΑΙΟΣ Γ.ΣΚΡΟΥΜΠΕΛΟΣ 1

2 Η εργασία έγινε με σκοπό να δούμε την τεχνολογική και παράλληλα εργονομική ανάπτυξη-βελτίωση των οθονών των ηλεκτρονικών υπολογιστών όπως και των τηλεοράσεων.δυο μέσα τα οποία χρησιμοποιούντε καθημερινά και ευρέα μιάς και οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές και οι τηλεοράσεις έχουν γίνει απαραίτητοι στην σύγχρονη εποχή και ο μέσος άνθρωπος περνάει ώρες ατελείωτες μπροστά απ τις οθόνες!! Η εργασία περιλαμβάνει μια μικρή ιστορία-επεξήγηση των οθονών απ τις CRT στις LCD όσπου τέλος να καταλήξουμε στις PLASMA...Μία εργονομική εξέλιξη που βοηθά καθημερινά πολλά ατομα εργαζόμενοι πάνω σ έναν υπολογιστή όπως και παιδιά, νοικοκυρές κ.λ.π που περνούν αρκετές ώρες διασκεδάζοντας και χαλαρώνοντας με την τηλεόραση. Το αποτέλεσμα που επιτυγχάνουμε είναι να φτάνουμε σε μια εποχή που με ξεκούραστα πλέον και λιγότερο ραδιενεργά μάτια να μπορούμε να περνάμε ευχάριστα και ξεκούραστα τις ώρες μας μπροστά απο τις οθόνες είτε αυτές είναι της τηλεόρασης είτε του υπολογιστή...!!! Τέλος επιτυγχάνουμε τρομερή εξοικονομησή χώρου μιάς και οι τελευταίες οθόνες όπως θα δούμε παρακάτω εκμεταλέυουν πολύ λιγότερο χώρο!! 2

3 Αθήνα Ιανουάριος 2007 Οθόνες Μαρκάκης Δημήτρης Π/04082 Μοβσεσιάν Σέρκο Π/04086 Κάλλης Νίκος Π/

4 Περιεχόμενα Κεφάλαιο 1 Οθόνες CRT 3 Εισαγωγή - γενικά 3 Ο καθοδικός σωλήνας (cathode ray tube) 4 Έλεγχος & εσωτερικά ηλεκτρονικά 7 Τροφοδοσία 9 Διασύνδεση και καλωδίωση 10 Το κουτί της οθόνης 13 Κεφάλαιο 2 Οθόνες υγρών κρυστάλλων LCD 14 Γενικά 14 Τύποι υγρών κρυστάλλων 16 Πως είναι φτιαγμένο ένα απλό LCD 17 Ηλεκτρόδια τύπου Κοινού επιπέδου, Παθητικής Μήτρας και Ενεργού Μήτρας 20 Και το χρώμα πως δημιουργείται; 22 Κεφάλαιο 3 Πλάσμα (Plasma) 23 Τι είναι το πλάσμα; 23 Πώς γίνεται η απεικόνιση; 25 Κεφάλαιο 4 Έννοιες και ορολογίες 28 Εικονοστοιχεία (Pixels), κουκίδες (dots) & ανάλυση (Resolution) 28 Ρυθμός ανανέωσης και σάρωση 29 Βήμα κουκίδας (Dot Pitch) 33 Μαγνητισμός & απομαγνητισμός 34 Μάσκα σκίασης (shadow mask) & διάφραγμα πλέγματος (aperture grill) 34 Σύστημα διαχείρισης ισχύος οθόνης (DPMS) 37 Ολογράμματα 37 Οπτικές ίνες 39 Οθόνες που τυλίγονται ; 39 Κεφάλαιο 5 Συγκριτικά θέματα 41 Συντελεστές ποιότητας εικόνας 41 Ενδεικτική παρουσίαση οθονών 43 Βιβλιογραφία & πηγές στο internet 46 4

5 Οθόνες CRT Εισαγωγή - γενικά Η οθόνη είναι το μηχάνημα που παρουσιάζει την οπτική έξοδο από τον υπολογιστή, όπως δημιουργείται από την κάρτα γραφικών. Διαφέρει από τα άλλα μέρη ενός υπολογιστικού συστήματος, εξαιτίας της παθητικής φύσης της, καθώς δεν είναι υπεύθυνη να κάνει κανένα πραγματικό υπολογισμό, αλλά για να δείχνει τα αποτελέσματα των υπολογισμών. Με αυτό τον τρόπο η οθόνη είναι, από πολλές απόψεις, περισσότερο όμοια με τον εκτυπωτή από οτιδήποτε άλλο στον υπολογιστή. Οι οθόνες είναι σημαντικές όχι εξαιτίας του αντίκτυπού τους στην απόδοση, αλλά περισσότερο στη λειτουργικότητα του υπολογιστή. Μια οθόνη χαμηλής ποιότητας μπορεί να ενοχλεί στη χρήση ενός κατά τα άλλα καλού υπολογιστή, καθώς μια οθόνη στην οποία είναι ενοχλητικό να κοιτάζεις, μπορεί να κάνει δύσκολη τη χρήση του υπολογιστή. Παρά το γεγονός ότι δεν έχουν άμεσο αντίκτυπο στην απόδοση, πολλοί δαπανούν πολλά χρήματα για την οθόνη όταν αγοράζουν ένα νέο σύστημα. Ο λόγος είναι ότι, οι οθόνες είναι ένα από τα λίγα μέρη ενός υπολογιστή που κρατούν την αξία τους. Κάποια άλλα μέρη (για παράδειγμα ο επεξεργαστής), χάνουν την αξία τους πολύ γρήγορα καθώς αναπτύσσονται συνεχώς νέες τεχνολογίες, αλλά η τεχνολογία των οθονών αναπτύσσεται πολύ πιο αργά. Ο ρόλος της οθόνης στο υπολογιστικό σύστημα 5

6 Άνεση και Εργονομία: Δουλεύοντας με την κάρτα γραφικών, η οθόνη καθορίζει την ποιότητα της εικόνας που βλέπουμε όταν χρησιμοποιούμε τον υπολογιστή. Αυτό έχει αντίκτυπο στο πόσο άνετος είναι ο υπολογιστής στη χρήση. Χαμηλής ποιότητας οθόνες προκαλούν πόνο στα μάτια και μπορούν να μειώσουν δραστικά τις ώρες που ο χρήστης κάθεται στον υπολογιστή. Λογισμικό και υποστήριξη των δυνατοτήτων της κάρτας γραφικών: Η χρησιμοποίηση των δυνατοτήτων της κάρτας γραφικών, όπως η υψηλή ανάλυση και το μεγάλο βάθος των χρωμάτων, απαιτούν υποστήριξη από την οθόνη. Μια κάρτα γραφικών που μπορεί να παρέχει υψηλές αναλύσεις και αληθινά χρώματα σε μεγάλες συχνότητες ανανέωσης είναι άχρηστη, χωρίς μια οθόνη που δεν μπορεί να τα χειριστεί. Δυνατότητα Αναβάθμισης: Καθώς οι περισσότερες οθόνες μπορούν να αλλαχθούν και να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε υπολογιστή, είναι λογικό να τις διατηρούμε και σε νέα μηχανήματα ή να τις χρησιμοποιούμε μετά από αναβάθμιση. Καθώς διατηρούν την αξία τους, μια καλή οθόνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλά χρόνια και ενώ θα έχουν γίνει πολλές αλλαγές σε επεξεργαστές, στη μνήμη και γενικότερα σε άλλα μέρη που χάνουν γρήγορα την αξία τους. Ο καθοδικός σωλήνας (Cathode Ray Tube - CRT) Σε απλές γραμμές, μια οθόνη λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο που λειτουργεί μια τηλεόραση. Η αρχή λειτουργίας της βασίζεται πάνω στη χρήση μιας ηλεκτρονικής οθόνης, που ονομάζεται καθοδικός σωλήνας, που είναι το βασικότερο (και πιο ακριβό) μέρος ολόκληρης της οθόνης. Ο καθοδικός σωλήνας είναι καλυμμένος από φώσφορο, που εκπέμπει φως όταν πέσει πάνω του μια δέσμη ηλεκτρονίων. 6

7 Αυτό το υλικό είναι διευθετημένο σε ένα πίνακα από εκατομμύρια μικροσκοπικά κελιά, τα οποία ονομάζονται κουκίδες (dots). Αν κοιτάξετε από πολύ κοντά την οθόνη ή χρησιμοποιήσετε μεγεθυντικό φακό, θα διακρίνετε αυτές τις κουκίδες. Η επιφάνεια του καθοδικού σωλήνα Στη πίσω πλευρά του καθοδικού σωλήνα υπάρχει ένα σύνολο από ηλεκτρονικά πυροβόλα, που παράγουν δέσμες ηλεκτρονίων, όπως υποδηλώνει το όνομα τους. Για να παραχθεί μια εικόνα στην οθόνη, αυτά τα πυροβόλα αρχίζουν από την κορυφή της οθόνης και σαρώνουν πολύ γρήγορα από αριστερά στα δεξιά. Μετά, επιστρέφουν τελείως δεξιά και μια γραμμή κάτω και σαρώνουν ξανά και αυτό επαναλαμβάνεται μέχρι να καλυφθεί ολόκληρη η οθόνη. Στην εκτέλεση αυτού του σαρώματος, τα ηλεκτρικά πολυβόλα ελέγχονται από την κάρτα γραφικών, η οποία καθορίζει την ένταση της δέσμης των ηλεκτρονίων σε κάθε θέση της οθόνης. Όλα αυτά συμβαίνουν πολύ γρήγορα, και συνεπώς ολόκληρη η οθόνη σαρώνεται μέσα σε μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου. Υπάρχουν τρία ηλεκτρονικά πυροβόλα (σε μια έγχρωμη οθόνη) που ελέγχουν την ανάλυση του φωτισμού του κόκκινου, του πράσινου και του μπλε αντίστοιχα. Η επιφάνεια του καθοδικού σωλήνα είναι κανονισμένη να έχει αυτές τις κουκίδες τοποθετημένες τη μια δίπλα στην άλλη με ένα καθορισμένο τρόπο. Υπάρχουν διαφορετικές δέσμες για κάθε χρώμα που έρχονται από την κάρτα γραφικών και επιτρέπουν τα διαφορετικά χρώματα να έχουν διαφορετικές εντάσεις σε κάθε σημείο της οθόνης. Διαφοροποιώντας την ένταση της κόκκινης, πράσινης και μπλε ακτίνας, η δημιουργία του συνόλου των χρωμάτων είναι δυνατή. Τα τρία ηλεκτρονικά πυροβόλα 7

8 Η επιφάνεια του καθοδικού σωλήνα εκπέμπει λάμψη μόνο για μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου, πριν αρχίσει να ξεθωριάζει. Αυτό σημαίνει ότι η οθόνη πρέπει να απεικονίσει ξανά την εικόνα πολλές φορές το δευτερόλεπτο για να αποφευχθεί το τρεμόπαιγμα της οθόνης, καθώς θα αρχίσει να ξεθωριάζει και μετά ανανεώνεται. Αυτή η γρήγορη απεικόνιση ξανά και ξανά, ονομάζεται "ανανέωση" της οθόνης. Αναλογικοί και ψηφιακοί καθοδικοί σωλήνες Όλες οι οθόνες σήμερα αποκαλούνται αναλογικές, ενώ οι παλαιότερες συχνά αποκαλούνταν ψηφιακές. Αυτό προκαλεί κάποια σύγχυση. Δεν σχετίζονται οι υπολογιστές με ψηφιακές πληροφορίες; Πώς μπορεί η οθόνη να είναι αναλογική; Δεν είναι απόλυτα σωστό να υπονοούμε ότι η οθόνη είναι καθαρά αναλογική. Το κύκλωμα που την ελέγχει είναι ακόμα ψηφιακό. Αυτό που είναι αναλογικό, είναι τα σήματα των χρωμάτων, που λαμβάνονται από την κάρτα γραφικών (η οποία φυσικά είναι μέρος ολόκληρου του υπολογιστή και είναι επίσης ψηφιακή, εκτός από το κύκλωμα που δημιουργεί το σήμα εικόνας, που αποκαλείται RAMDAC). Αποστολή αναλογικού σήματος στην οθόνη Παλαιότερα, οι οθόνες χρησιμοποιούσαν ψηφιακά σήματα χρωμάτων, πράγμα που σήμαινε ότι κάθε χρώμα είχε μόνο ένα συγκεκριμένο, ρυθμισμένο από πριν, αριθμό επιπέδων που υποστηρίζονταν. Αυτό συνέβαινε στην περίπτωση της CGA και της EGA κάρτας γραφικών και των οθονών που συνεργάζονταν με αυτές. Αρχίζοντας με το VGA πρότυπο της IBΜ, η αλλαγή είχε γίνει στο αναλογικό χρώμα, για να επιτρέψει περισσότερες αποχρώσεις των τριών βασικών χρωμάτων. Ένα αναλογικό σήμα μπορεί να μια οποιαδήποτε συνεχή διακύμανση από τιμές, έτσι ο αριθμός διαφορετικών επιπέδων των χρωμάτων θεωρητικά είναι απεριόριστος. Πρακτικά, το τυπικό αναλογικό χρώμα χρησιμοποιεί μια διακύμανση από 256 διαφορετικές τιμές για κάθε χρώμα, αποδίδοντας συνολικά 16,7 εκατομμύρια διαφορετικά χρώματα. 8

9 Όλες οι σύγχρονες οθόνες και κάρτες γραφικών χρησιμοποιούν αναλογική σήμανση. Κατά τη διάρκεια της μεταβατικής φάσης στα τέλη της δεκαετίας του '80, όταν υπήρχαν πολλές VGA κάρτες, αλλά επίσης και πολλοί παλαιοί προσαρμοστές, κάποιες εταιρίες έφτιαχναν οθόνες που λειτουργούσαν και στα αναλογικά και στα ψηφιακά σήματα. Αυτοί συνήθως χρησιμοποιούσαν ένα διακόπτη στο πίσω μέρος του κουτιού για να επιλέξουν με ποιόν από τους δύο τύπους θα δουλέψουν. Το να αποκαλούμε μια οθόνη "αναλογική" ή "ψηφιακή", αναφέρεται στον τύπο του σήματος που χρησιμοποιεί. Καθώς οι αναλογικές οθόνες μπορούν να έχουν είτε αναλογικά, είτε ψηφιακά πλήκτρα ελέγχου, κάποιες εταιρίες αποκαλούν τις οθόνες τους "αναλογικές" ή "ψηφιακές" βασισμένες σε αυτό. Ωστόσο, αυτό είναι ανακριβές, καθώς στις περισσότερες περιπτώσεις η οθόνη είναι αναλογική, ανεξάρτητα αν τα πλήκτρα ελέγχου της είναι αναλογικά ή ψηφιακά Έλεγχος και εσωτερικά ηλεκτρονικά Η οθόνη ελέγχεται από ένα εξειδικευμένο ολοκληρωμένο κύκλωμα μέσα σε αυτή. Περιέχει τα "smatrs", για το διάβασμα της εισόδου από την κάρτα γραφικών και τον έλεγχο της εμφάνισης των πληροφοριών στον καθοδικό σωλήνα. Επίσης, αλληλεπιδρά (και ελέγχεται) από τα πλήκτρα ελέγχου στη μπροστινή συνήθως πλευρά της οθόνης. 9

10 Τα πλήκτρα ελέγχου στη μπροστινή πλευρά της οθόνης γενικά ανήκουν σε δύο κατηγορίες: τα αναλογικά και τα ψηφιακά (να σημειωθεί εδώ ότι αυτό δεν έχει καμία σχέση με το αν η οθόνη είναι ψηφιακή ή αναλογική, καθώς αυτό εξαρτάται από τον τύπο του σήματος που η οθόνη παίρνει ως είσοδο). Κάθε ένα από αυτά έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του. Τα αναλογικά πλήκτρα ελέγχου (συνήθως είναι τύπου επιλογέα στο μπροστινό μέρος της οθόνης) παρέχουν τον έλεγχο πάνω σε ρυθμίσεις όπως είναι η φωτεινότητα και η αντίθεση και είναι διαισθητικά και εύκολα στη χρήση. Τα ψηφιακά περικλείουν τη χρήση πιεζόμενων κουμπιών και ελέγχουν τις ρυθμίσεις χρησιμοποιώντας μια απεικόνιση στην οθόνη. Αυτά μπορεί να είναι είτε εύκολα είτε δύσκολα στο χειρισμό, πράγμα που εξαρτάται από το πως έχουν υλοποιηθεί. Κάποιες οθόνες χρησιμοποιούν ένα πλήκτρο για να επιλέξουν ποιο χαρακτηριστικό θα μεταβληθεί (φωτεινότητα, αντίθεση κτλ) και μετά δύο πλήκτρα, ένα για αύξηση και ένα για μείωση. Αυτό μπορεί να προκαλεί σύγχυση στη χρήση. Άλλα χρησιμοποιούν περισσότερα πλήκτρα και είναι περισσότερο διαισθητικά. Είναι περισσότερο θέμα προσωπικού γούστου, καθώς ο ψηφιακός έλεγχος φαίνεται πιο "κομψός". Υπάρχει ένα μεγάλο πλεονέκτημα που σχετίζεται με κάποιες οθόνες που χρησιμοποιούν ψηφιακά πλήκτρα ελέγχου. Πολύ συχνά όταν χρησιμοποιούνται πολλαπλές αναλύσεις (για παράδειγμα 640x480 και 800x600), η θέση και το μέγεθος της οθόνης (screen) θα αλλάξουν αλλάζοντας αναλύσεις. Πολλές καινούριες οθόνες με ψηφιακό έλεγχο θα σώσουν τη θέση και το μέγεθος των ρυθμίσεων, που σχετίζεται με κάθε ανάλυση που η οθόνη υποστηρίζει. Αυτή η "μνήμη" μπορεί να βοηθήσει το χρήστη να ρυθμίζει τις ρυθμίσεις τις οθόνης (screen), όποτε αλλάζει ανάλυση στην οθόνη. 10

11 Τελικά, όσο περισσότερα πλήκτρα ελέγχου υπάρχουν στην εξωτερική πλευρά της οθόνης, τόσο καλύτερα. Ουσιαστικά, όλες οι οθόνες έχουν ρυθμίσεις για τη φωτεινότητα, την αντίθεση, το οριζόντιο μέγεθος και θέση και το κάθετο μέγεθος και θέση. Κάποια σταματούν εκεί, ενώ άλλα προσθέτουν έλεγχο για την εστίαση και κάποιους άλλους συντελεστές της εικόνας. Αυτό είναι ευεργετικό καθώς για λόγους ασφάλειας, δεν θα έπρεπε να ανοιχθεί η οθόνη για να γίνουν ρυθμίσεις. Τελευταία έχει παρουσιαστεί ένας νέος τύπος ελέγχου, που προσπαθεί να ενώσει την απλότητα των αναλογικών οργάνων με την ακρίβεια, τα χαρακτηριστικά "μνήμης" και τις ρυθμίσεις του ψηφιακού ελέγχου. Κάποιες οθόνες έχουν τώρα ένα πλήκτρο ελέγχου που είναι έναν επιλογέα που λειτουργεί με το δάχτυλο με ένα πιεζόμενο πλήκτρο. Πατώντας το πλήκτρο εμφανίζεται στην οθόνη ένα μενού, και ο επιλογέας χρησιμοποιείται για να επιλέξει διάφορες ρυθμίσεις από το μενού και να αλλάξει τις τιμές τους. Τροφοδοσία Η οθόνη είναι το μόνο μέρος ενός τυπικού υπολογιστή που χρησιμοποιεί δικό της τροφοδοτικό, ενσωματωμένο μέσα της. Παλαιότερες οθόνες συχνά χρησιμοποιούσαν ένα ειδικό βύσμα που συνδεόταν σε μια υποδοχή στο πίσω μέρος του τροφοδοτικού του υπολογιστή. Αυτή η υποδοχή είναι απλά μια παράκαμψη από το καλώδιο τροφοδοσίας που χρησιμοποιεί ο υπολογιστής, συνεπώς οι οθόνες δεν τροφοδοτούνταν από το εσωτερικό του τροφοδοτικού του υπολογιστή. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της σύνδεσης είναι ότι, η τροφοδοσία της οθόνης σταματάει όταν κλείσει ο υπολογιστής. Αυτός ο τύπος τροφοδοσίας έχει σταματήσει τα τελευταία χρόνια, ωστόσο μπορούμε να αγοράσουμε φθηνούς προσαρμοστές που, θα μετατραπούν σε ένα τυπικό ηλεκτρικό καλώδιο σαν και αυτά που συνδέονται στο πίσω μέρος του υπολογιστή. Αρκετές οθόνες έχουν ένα διακόπτη για επιλογή τροφοδοσίας μεταξύ 110 και 220 Volt. Είναι φανερό ότι πρέπει να επιλέξουμε τη σωστή ηλεκτρική τάση, ανάλογα με το μέρος που ζούμε. Επίσης, μερικές οθόνες έχουν μια ηλεκτρική ασφάλεια στο πίσω μέρος, η οποία καίγεται όταν περάσει μεγαλύτερη ποσότητα ρεύματος ή υπάρχει κάποιο άλλο ηλεκτρικό πρόβλημα. 11

12 Καλώδιο τροφοδοσίας της οθόνης από το πίσω μέρος του υπολογιστή Διασύνδεση και καλωδίωση Η οθόνη είναι συνδεδεμένη με την κάρτα γραφικών μέσω ενός καλωδίου, το οποίο προσαρτάται σε ένα σύνδεσμο στο πίσω μέρος της. Υπάρχουν μερικοί διαφορετικοί σύνδεσμοι που χρησιμοποιούνται από τις οθόνες: Καλώδιο σύνδεσης 15-pin 15 Pin VGA (Τυπικός): Ο τυπικός τρόπος σύνδεσης οθόνης και κάρτας γραφικών σήμερα, είναι ένα 15-pin καλώδιο και σύνδεσμος, επίσης αποκαλείται και "VGA" εις μνεία του προτύπου που χρησιμοποιήθηκε πρώτο. Στην πραγματικότητα, όλες οι σύγχρονες κάρτες που αυτοαποκαλούνται VGA ή SVGA χρησιμοποιούν τον τυπικό 15-pin σύνδεσμο στην κάρτα γραφικών. Οι περισσότερες τυπικές οθόνες χρησιμοποιούν επίσης τον ίδιο 15-pin σύνδεσμο. Αρσενικός και θηλυκός 15-pin σύνδεσμος 12

13 1 Red out 2 Green out 3 Blue out 4 Unused 5 Ground 6 Red return (ground) 7 Green return (ground) 8 Blue return (ground) 9 Unused 10 Sync return (ground) 11 Monitor ID 0 in 12 Monitor ID 1 in or Data from display 13 Horizontal Sync out 14 Vertical Sync 15 Monitor ID 3 in or Data clock 9 Pin (Παλαιότερες VGA, EGA, CGA): Παλαιότερα χρησιμοποιούνταν ένα μικρότερο, 9-pin σύνδεσμο στην οθόνη, για να ταιριάζει στην 9-pin έξοδο της κάρτας γραφικών. Κάποιες από αυτές ήταν VGA, αλλά άλλες χρησιμοποιούσαν παλαιότερα πρότυπα, όπως CGA ή EGA. Υπάρχουν προσαρμοστές από 15 σε 9 pin διαθέσιμοι, που επιτρέπουν σε μια οθόνη που χρησιμοποιεί 9-pin σύνδεσμο να χρησιμοποιηθεί σε ένα υπολογιστή με 15-pin σύνδεσμο, αλλά οι περισσότερες από αυτές τις οθόνες είναι παλαιές και δεν μπορούν πάντα να συνεργαστούν με τις κάρτες γραφικών. Καλώδιο προσαρμοστή από 9-pin σε 15-pin 13

14 BNC Σύνδεσμοι: Κάποιες υψηλής απόδοσης οθόνες χρησιμοποιούν ειδικό ομοαξονικό καλώδιο, το οποίο έχει ένα τυπικό 15-pin σύνδεσμο για την κάρτα γραφικών, στη μια άκρη, αλλά χωρίζει σε χωριστά καλώδια με BNC συνδέσμους σε αυτά για την οθόνη. Υπάρχουν συνήθως 5 καλώδια, ένα για το κόκκινο, το πράσινο, το μπλε, τον οριζόντιο και τον κάθετο συγχρονισμό. Κάποιες οθόνες που έχουν BNC συνδέσμους, έχουν επίσης και ένα τυπικό 15-pin VGA και μπορούν να χρησιμοποιηθούν και οι δύο. Το BNC καλώδιο μπορεί να είναι ακριβό, αλλά παρέχει καλύτερη προστασία από θόρυβο και παρέμβαση σε σχέση με το τυπικό VGA καλώδιο. Συναντάται πολύ πιο συχνά στις μεγαλύτερες και πιο ακριβές μονάδες. Κάποιες παλαιότερες οθόνες απαιτούν ένα σήμα συγχρονισμού από τον υπολογιστή, για να γνωρίζουν ποια κατάσταση έπρεπε να έχουν όταν άνοιγαν. Στην περίπτωση που χρησιμοποιείται τέτοια οθόνη, θα πρέπει αυτή να ανοιχτεί μερικά δευτερόλεπτα μετά την εκκίνηση του υπολογιστή. Αυτό θα βεβαιώσει ότι η οθόνη βλέπει ένα σήμα εικόνας όταν ανοίγει και συνεπώς θα δουλέψει σωστά. Ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό που πολλοί άνθρωποι δεν δίνουν μεγάλη σημασία, είναι αν η οθόνη χρησιμοποιεί ενσωματωμένο ή ξεχωριστό καλώδιο δεδομένων. Οι οθόνες που χρησιμοποιούν ξεχωριστά καλώδια δεδομένων έχουν μια θηλυκή υποδοχή στο πίσω μέρος τους, όμοια με αυτή της κάρτας γραφικών και χρησιμοποιούν ένα αρσενικό καλώδιο για να ενώσουν τις δύο υποδοχές. Οι οθόνες που χρησιμοποιούν ενσωματωμένο καλώδιο δεδομένων, έχουν ένα καλώδιο να βγαίνει από την πίσω πλευρά της οθόνης και με ένα απλό αρσενικό σύνδεσμο να ταιριάζει στην υποδοχή της κάρτας ήχου. Και οι δύο περιπτώσεις λειτουργούν το ίδιο, αλλά αν πάθει κάποια ζημιά το καλώδιο, η οθόνη με το ενσωματωμένο θα πρέπει να επισκευαστεί, ενώ στην άλλη περίπτωση αρκεί να αλλαχθεί ένα καλώδιο. 14

15 BNC καλώδιο Το "κουτί", η θήκη της οθόνης Η οθόνη είναι καλυμμένη με ένα πλαστικό κουτί που την προστατεύει. Δεν υπάρχει τίποτα αξιοσημείωτο για το κουτί και δεν χρειάζεται να ειπωθεί σχεδόν τίποτα, εκτός από ένα πράγμα. Τα στοιχεία μέσα στην οθόνη δημιουργούν μεγάλη θερμοκρασία και κάθε κουτί έχει ειδικές χαραμάδες εξαερισμού (συνήθως πολλές), για την εξαγωγή της θερμότητας. Είναι πολύ σημαντικό αυτές να παραμένουν πάντα ανοιχτές, αλλιώς η οθόνη μπορεί να υπερθερμανθεί και να χαλάσει. 15

16 Οθόνες υγρών κρυστάλλων LCD Γενικά Όλοι μας χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή συσκευές που περιέχουν απεικονιστικές μεθόδους με υγρούς κρυστάλλους. Στους φορητούς μας υπολογιστές αλλά και σε οθόνες υπολογιστών γραφείου, στα ψηφιακά ρολόγια, στους φούρνους μικροκυμάτων, στις συσκευές αναπαραγωγής CD και αλλού. Τα LCD όπως συντομογραφικά αναφέρονται, προσφέρουν μερικά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες τεχνολογίες απεικόνισης. Είναι για παράδειγμα, αρκετά λεπτότερα, ελαφρύτερα και καταναλώνουν πολύ λιγότερη ενέργεια από τους παραδοσιακούς καθοδικούς σωλήνες. Αλλά τι ακριβώς είναι οι υγροί κρύσταλλοι; Η λέξη "υγρός κρύσταλλος" μοιάζει να έχει κάποια αντίφαση. Σκεφτόμαστε έναν κρύσταλλο ως ένα στερεό σκληρό υλικό ενώ ένα υγρό είναι κάτι ρευστό και συνεπώς τελείως διαφορετικό. Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων, LCD (Liquid Crystal Display) Screens, είναι επίπεδες, καθώς δεν περιέχουν καθοδικό σωλήνα. Αντί για τον καθοδικό σωλήνα η εικόνα σχηματίζεται πάνω σε ένα επίπεδο πλαστικό υλικό. Οι LCDs οθόνες επίσης αποκαλούνται και "μαλακές", καθώς οι εικόνες τους έχουν μια μαλακότερη ποιότητα σε σχέση με αυτές του καθοδικού σωλήνα. Η εικόνα δεν τρεμοπαίζει και έτσι προκαλεί λιγότερο πόνο στα μάτια. 16

17 Την ίδια στιγμή οι οθόνες υγρών κρυστάλλων είναι μακράν τα περισσότερο περιβαλλοντολογικά ασφαλή προϊόντα. Αυτές οι επίπεδες οθόνες παράγουν μηδενική ακτινοβολία και καταναλώνουν πολύ λιγότερη ενέργεια σε σχέση με τις καθιερωμένες οθόνες. Ένα μεγάλο πλεονέκτημα των οθονών καθοδικού σωλήνα είναι ότι δεν τρεμοπαίζουν. Φυσικά, οι καλύτερες οθόνες καθοδικού σωλήνα έχουν ένα μεγάλο ρυθμό ανανέωσης (85 Hz ή περισσότερα), που παρέχει μια πολύ σταθερή εικόνα, χωρίς αξιοπρόσεκτο τρεμοπαίξιμο. Αλλά οι οθόνες υγρών κρυστάλλων δεν τρεμοπαίζουν καθόλου. Επίσης οι οθόνες υγρών κρυστάλλων είναι πολύ ελαφρύτερες και καταλαμβάνουν πολύ λιγότερο χώρο σε σχέση με τις οθόνες καθοδικού σωλήνα. Υγροί κρύσταλλοι φως και ηλεκτρισμός Μαθαίνουμε στο σχολείο ότι υπάρχουν τρεις κοινές καταστάσεις της ύλης. Η στερεή, η υγρή και η αέρια. Ένα υλικό συμπεριφέρεται ως στερεό όταν τα μόριά του έχουν ένα σταθερό προσανατολισμό και συγκεκριμένες θέσεις το ένα ως προς το άλλο. Τα μόρια σ' ένα υγρό μπορούν να προσανατολιστούν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και να κινηθούν οπουδήποτε μέσα στο υγρό. Υπάρχουν όμως μερικές ουσίες οι οποίες μπορούν να υπάρχουν σε μια παράξενη κατάσταση που έχει εν μέρει τις ιδιότητες του στερεού και εν μέρει τις ιδιότητες του υγρού. Όταν βρίσκονται σ' αυτή την κατάσταση, τα μόριά τους είναι στραμμένα προς την ίδια διεύθυνση όπως σ' ένα στερεό, αλλά επίσης μετακινούνται σε διαφορετικές θέσεις του υλικού όπως σ' ένα υγρό. Αυτό σημαίνει ότι οι υγροί κρύσταλλοι δεν είναι ούτε στερεά ούτε υγρά. Υγροί κρύσταλλοι 17

18 Στην πράξη οι υγροί κρύσταλλοι έχουν μακροσκοπικές ιδιότητες πιο κοντά προς αυτές ενός υγρού. Χρειαζόμαστε ένα ικανό ποσό θερμότητας για ν' αλλάξουμε την κατάσταση μιας κατάλληλης ουσίας από στερεή σε υγρό κρύσταλλο, αλλά χρειαζόμαστε λίγο μόνο παραπάνω θερμότητα για να μετατρέψουμε τον ίδιο υγρό κρύσταλλο σε πραγματικό υγρό. Αυτό εξηγεί γιατί οι υγροί κρύσταλλοι είναι πολύ ευαίσθητοι με την θερμοκρασία και γιατί χρησιμοποιούνται συχνά ως θερμόμετρα και δείκτες ψυχολογικής διάθεσης. Εξηγεί επίσης γιατί η οθόνη ενός φορητού υπολογιστή παρουσιάζει μια παράδοξη εμφάνιση σε πολύ ψυχρό περιβάλλον ή σε μια πολύ ζεστή μέρα στην παραλία! Σύγκριση μεγέθους LCD και CRT Τύποι Υγρών κρυστάλλων Οι σιδηροηλεκτρικοί υγροί κρύσταλλοι (FLC), έχουν μια σπειροειδή νηματοειδή μορφή η οποία επιτρέπει πολύ γρήγορες αποκρίσεις στον προσανατολισμό των μορίων της τάξης του μικρο - δευτερολέπτου. Τα πιο πολλά μόρια των υγρών κρυστάλλων είναι ραβδόμορφα και διακρίνονται σε θερμοτροπικά και λυοτροπικά. 18

19 Οι οθόνες LCD βρίσκουν εφαρμογή σε αμέτρητες συσκευές. Οι ψηφιακές βιντεοκάμερες και φωτογραφικές μηχανές είναι μερικές από αυτές. Οι θερμοτροπικοί υγροί κρύσταλλοι αντιδρούν σε μεταβολές της θερμοκρασίας ή μερικές φορές της πίεσης. Η αντίδραση των λυοτροπικών υγρών κρυστάλλων, που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία καθαριστικών και σαπουνιών, εξαρτάται από τον τύπο του διαλύτη μέσα στον οποίο είναι διαλυμένοι. Οι θερμοτροπικοί υγροί κρύσταλλοι είναι είτε ισοτροπικοί είτε νηματοειδείς. Η ουσιαστική διαφορά τους είναι ότι τα μόρια στους ισοτροπικούς υγρούς κρυστάλλους έχουν τυχαία διάταξη, ενώ στους νηματοειδείς έχουν μια συγκεκριμένη διάταξη. Ο προσανατολισμός των μορίων στη νηματοειδή φάση βασίζεται στον κατευθυντή. Ο κατευθυντής μπορεί να είναι οτιδήποτε. Από ένα μαγνητικό πεδίο ως μια επιφάνεια που φέρει μικροσκοπικές αυλακώσεις. Πώς είναι φτιαγμένο ένα απλό LCD Τέσσερις παράγοντες συνδυάζονται για να κάνουν εφικτή την απεικόνιση με υγρούς κρυστάλλους. Το φως μπορεί να πολωθεί Οι υγροί κρύσταλλοι μπορούν να επιτρέψουν τη διέλευση και ν' αλλάξουν την πόλωση του φωτός. Η δομή των υγρών κρυστάλλων μπορεί να μεταβληθεί με το ηλεκτρικό ρεύμα. Υπάρχουν διαφανή υλικά που είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. 19

20 Άψογος συνδυασμός εμφάνισης και εργονομίας Για να δημιουργήσουμε ένα LCD, παίρνουμε δύο πλάκες από πολωτικό γυαλί. ένα ειδικό πολυμερές που δημιουργεί μικροσκοπικά αυλάκια στην επιφάνεια του γυαλιού, τρίβεται από την πλευρά του γυαλιού που δεν έχει το πολωτικό στρώμα. Τα αυλάκια πρέπει να είναι ευθυγραμμισμένα με την διεύθυνση πόλωσης του πολωτή. Προσθέτουμε τότε μια επικάλυψη νηματοειδών υγρών κρυστάλλων σε ένα από τα φίλτρα. Τα προκατασκευασμένα αυλάκια θα ευθυγραμμίσουν το πρώτο στρώμα των μορίων με τη διεύθυνση του πολωτή. Κάθε διαδοχικό στρώμα από ΤΝ μόρια έχει προσανατολισμό που είναι στραμμένος λίγο σε σχέση με τον προσανατολισμό του προηγούμενου στρώματος. Έτσι φθάνουμε σε ένα στρώμα με γωνία 90 0 σε σχέση με το αρχικό, και τότε προσθέτουμε την άλλη γυάλινη πλάκα με τη διεύθυνση του πολωτή της επίσης σε γωνία 90 0 σε σχέση με την πρώτη πλάκα. Έτσι το πρώτο και το τελευταίο στρώμα των υγρών κρυστάλλων ταιριάζουν με τις διευθύνσεις πόλωσης των δύο πολωτικών πλακών. Καθώς το φως συναντάει το πρώτο πολωτικό φίλτρο, πολώνεται. Τα μόρια σε κάθε στρώμα οδηγούν το φως που παραλαμβάνουν στο επόμενο στρώμα. Καθώς το φως περνάει μέσα από τα διαδοχικά στρώματα των υγρών κρυστάλλων αλλάζει επίσης το επίπεδο πόλωσής του ώστε να ταιριάζει με την διεύθυνση κάθε στρώματος. Όταν το φως φτάνει στην άλλη πλευρά των στρωμάτων υγρών κρυστάλλων, το επίπεδο πόλωσής του είναι το ίδιο με την κατεύθυνση των μορίων του τελικού στρώματος. Αν το τελικό στρώμα ταιριάζει με το επίπεδο πόλωσης του δεύτερου πολωτικού φίλτρου, τότε το φως θα περάσει μέσα από το φίλτρο. Ένα απλό LCD από κομπιουτεράκι 20

21 Αν εφαρμόσουμε ένα ηλεκτρικό πεδίο στα μόρια των υγρών κρυστάλλων αυτά αποσυστρέφονται. Όταν λοιπόν ευθυγραμμίζονται όλα, αλλάζουν και την γωνία πόλωσης του φωτός που περνάει διαμέσου των μορίων, έτσι ώστε να μην ταιριάζει πια με το επίπεδο πόλωσης της τελικής γυάλινης πλάκας-φίλτρου. Συνεπώς το φως στη περίπτωση αυτή δεν περνάει από την περιοχή του LCD, και η περιοχή αυτή γίνεται πιο σκοτεινή από τις γύρω της περιοχές. Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να φτιάξουμε το απλούστερο δυνατό LCD, με ένα μόνο ορθογώνιο ηλεκτρόδιο σ` αυτό. Τα διαδοχικά στρώματα θα είναι όπως στην παρακάτω εικόνα Ένας καθρέφτης (A) στο πίσω μέρος δίνει στο LCD την ανακλαστική ιδιότητα. Στη συνέχεια μια γυάλινη πλάκα (B) μ` ένα πολωτικό στρώμα στο κάτω μέρος της, και ένα συνηθισμένο επίπεδο ηλεκτρόδιο (C) φτιαγμένο από οξείδιο ινδίου-κασσιτέρου. Ένα συνηθισμένο ηλεκτρόδιο καλύπτει όλη την επιφάνεια του LCD. Πάνω από αυτό είναι το στρώμα των υγρών κρυστάλλων (D). Στη συνέχεια έρχεται μια άλλη πλάκα γυαλιού (E) μ ένα ηλεκτρόδιο σχήματος ορθογωνίου, στο κάτω μέρος της, και πάνω σ` αυτό ένα άλλο πολωτικό φίλτρο (F), σε ορθή γωνία με το πρώτο. Το ηλεκτρόδιο συνδέεται με μια ηλεκτρική πηγή πχ. μια μπαταρία. Όταν δεν υπάρχει ρεύμα, το φως που έρχεται από το δεξιό (μπροστινό) μέρος του LCD, χτυπάει απλά στον καθρέφτη, ανακλάται και επιστρέφει προς τα πίσω. Όταν όμως η μπαταρία εφαρμόζει τάση στα ηλεκτρόδια, οι υγροί κρύσταλλοι μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων αποσυστρέφονται, και εμποδίζουν τη διέλευση του φωτός από αυτή την περιοχή. Αυτό κάνει το LCD να εμφανίζει το ορθογώνιο ηλεκτρόδιο ως μια μαύρη περιοχή. 21

22 Το απλό LCD που παρουσιάσαμε απαιτεί μια εξωτερική πηγή φωτισμού. Τα υλικά των υγρών κρυστάλλων δεν εκπέμπουν φως από μόνα τους. Σ ένα ρολόι χειρός πχ. οι αριθμοί εμφανίζονται εκεί όπου τα μικρά ηλεκτρόδια φορτίζουν τους υγρούς κρυστάλλους και κάνουν τα διάφορα στρώματα να αποσυστρέφονται ούτως ώστε το φως δεν διαδίδεται μέσω των πολωτικών φίλτρων. Οι περισσότερες LCD οθόνες των υπολογιστών, έχουν λάμπες φθορισμού επάνω, στα πλάγια και μερικές φορές πίσω από την οθόνη των υγρών κρυστάλλων. Μια άσπρη επιφάνεια πίσω από το LCD διαχέει το φως ομοιόμορφα ώστε να έχουμε μια ομοιόμορφα φωτισμένη οθόνη. Κατά την πορεία του μέσα από φίλτρα, υγρούς κρυστάλλους και ηλεκτρόδια, αρκετό από το φως (συχνά πάνω από το μισό) απορροφάται και χάνεται. Επίπεδα οθόνης LCD Στο παράδειγμα που αναφέραμε παραπάνω, χρησιμοποιήσαμε ένα επίπεδο ηλεκτρόδιο και ένα απλό ραβδόμορφο ορθογώνιο ηλεκτρόδιο, τα οποία έλεγχαν ποιοι υγροί κρύσταλλοι αποκρίνονταν στο ηλεκτρικό πεδίο. Αν στο στρώμα που περιέχει το ορθογώνιο ηλεκτρόδιο προσθέσουμε και άλλα ηλεκτρόδια, μπορούμε να πετύχουμε πιο εξεζητημένες απεικονίσεις. Ηλεκτρόδια τύπου κοινού επιπέδου, παθητικής μήτρας και ενεργού μήτρας Τα LCD με κοινό επίπεδο ηλεκτρόδιο είναι καλά για απεικονίσεις όπου χρειάζεται να εμφανίζεται ξανά και ξανά η ίδια πληροφορία, και χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως ρολόγια χειρός, ή ενδείξεις χρόνου σε φούρνους μικροκυμάτων. 22

23 Στους υπολογιστές όμως χρησιμοποιούνται κυρίως δύο τύποι LCD. Οι τύποι με παθητική μήτρα και με ενεργητική μήτρα. Τα LCD με παθητική μήτρα χρησιμοποιούν ένα απλό πλέγμα για να εξασφαλίσουν το φορτίο σ' ένα συγκεκριμένο πίξελ της οθόνης. Η δημιουργία του πλέγματος γίνεται ως εξής. Αρχίζει με δύο στρώματα γυαλιού που λέγονται υποστρώματα. Το ένα υπόστρωμα περιέχει στήλες και το άλλο γραμμές φτιαγμένες από διαφανές αγώγιμο υλικό. Οι γραμμές και οι στήλες συνδέονται με ολοκληρωμένα κυκλώματα, τα οποία ελέγχουν πότε ένα φορτίο στέλνεται σε μια συγκεκριμένη γραμμή ή σε μια στήλη. Το υλικό του υγρού κρυστάλλου μπαίνει ανάμεσα στα δύο υποστρώματα σαν σάντουιτς, και ένα πολωτικό φίλτρο προστίθεται στην εξωτερική πλευρά κάθε υποστρώματος. Για να φωτίσουμε ένα συγκεκριμένο πίξελ, το ολοκληρωμένο κύκλωμα στέλνει ένα φορτίο στη σωστή στήλη του ενός υποστρώματος ενώ γειώνεται η κατάλληλη σειρά του άλλου υποστρώματος. Η σειρά και η στήλη τέμνονται στο επιθυμητό πίξελ, και έτσι εξασφαλίζεται η απαραίτητη διαφορά δυναμικού για να αποσυστραφούν οι υγροί κρύσταλλοι στο πίξελ αυτό. Η απλότητα του συστήματος παθητικής μήτρας έχει και κάποια σημαντικά μειονεκτήματα. Ειδικότερα έχει αργούς χρόνους απόκρισης και όχι και τόσο μεγάλη ακρίβεια στον έλεγχο της διαφοράς δυναμικού. Ο χρόνος απόκρισης αναφέρεται στην δυνατότητα του LCD να ανανεώνει την εικόνα επί της οθόνης. Ο πιο απλός τρόπος να αντιληφθούμε την αργή απόκριση μιας οθόνης LCD με παθητική μήτρα είναι να κουνήσουμε τον κέρσορα με το ποντίκι, γρήγορα από τη μια άκρη της οθόνης στην άλλη. Θα παρατηρήσουμε μια σειρά από "είδωλα" να ακολουθούν τον κέρσορα.. Ο μη ακριβής έλεγχος της τάσης επηρεάζει τη δυνατότητα να φωτίζεται μόνο ένα πίξελ κάθε φορά. Όταν εφαρμόζεται τάση για να αποσυστρέψει ένα πίξελ, τα γειτονικά πίξελ αποσυστρέφονται εν μέρει επίσης, πράγμα που κάνει την εικόνα θολή και χωρίς έντονο κοντράστ. Τα LCD με ενεργή μήτρα βασίζονται σε τρανζίστορ λεπτού στρώματος (TFT). Βασικά τα TFT είναι μικροσκοπικά τρανζίστορ και πυκνωτές που κάνουν τη δουλειά διακοπτών. Τοποθετούνται με μορφή μιας μήτρας πάνω σ' ένα γυάλινο υπόστρωμα. Για να προσδιορίσουμε ένα συγκεκριμένο πίξελ, καθιστούμε αγώγιμη την κατάλληλη σειρά και στη συνέχεια στέλνουμε ένα φορτίο στη σωστή στήλη. 23

24 Επειδή όλες οι άλλες γραμμές που τέμνει η συγκεκριμένη στήλη δεν άγουν, φορτίζεται μόνο ο πυκνωτής στο πίξελ που στοχεύουμε. Ο πυκνωτής έχει την ικανότητα να κρατήσει το φορτίο του έως τον επόμενο κύκλο ανανέωσης της απεικόνισης. Και αν ελέγχουμε προσεκτικά την τάση που εφαρμόζουμε στον υγρό κρύσταλλο, μπορούμε να τον κάνουμε να αποσυστραφεί μόνο εν μέρει, τόσο όσο χρειάζεται για ν' αφήσει να περάσει μερική ποσότητα από το φως. Με τον τρόπο αυτόν, δηλαδή με ακριβείς μικρές αυξήσεις της τάσης, τα LCD μπορούν να δημιουργήσουν όλη την κλίμακα των γκρι αποχρώσεων. Οι περισσότερες οθόνες σήμερα διαθέτουν 256 επίπεδα λαμπρότητας για κάθε πίξελ. Και το χρώμα πως δημιουργείται; Ένα LCD για να μπορεί να εμφανίσει χρώματα πρέπει να διαθέτει τρία υποπίξελ με κόκκινο, πράσινο, και μπλε χρωματικά φίλτρα για να χρωματίζεται κάθε πίξελ. Όπως εξηγήσαμε παραπάνω, με προσεκτικό έλεγχο και μικρές μεταβολές της τάσης, η ένταση φωτός καθενός υποπίξελ, μπορεί να κυμαίνεται σε 256 διαφορετικές τιμές. Συνδυάζοντας τα υποπίξελ παράγεται μια παλέτα από 16,8 εκατομμύρια χρώματα. (256 αποχρώσεις του κόκκινου Χ 256 αποχρώσεις του πράσινου Χ 256 αποχρώσεις του μπλε). Αυτές οι οθόνες χρειάζονται ένα πελώριο αριθμό από τρανζίστορ. Για παράδειγμα μια τυπική οθόνη φορητού υπολογιστή, υποστηρίζει ανάλυση μέχρι 1024Χ768. Αν πολλαπλασιάσουμε 1024 στήλες επί 768 γραμμές επί 3 υποπίξελ, παίρνουμε τρανζίστορ χαραγμένα πάνω σε μια πλάκα γυαλιού. Το μέγεθος της οθόνης περιορίζεται από την ποιότητα που επιβάλλει ο κατασκευαστής κατά τον έλεγχο ποιότητας των οθονών. Για να το θέσουμε πιο απλά, ο κατασκευαστής για να αυξήσει το μέγεθος της οθόνης πρέπει να προσθέσει και άλλα πίξελ και τρανζίστορ. Καθώς αυξάνει ο αριθμός των τρανζίστορ, αυξάνει και η πιθανότητα να βρεθούν αρκετά από αυτά ελαττωματικά επί της οθόνης. Οι κατασκευαστές των οθονών μεγάλου μεγέθους, απορρίπτουν περίπου το 40% των οθονών που βγάζει η γραμμή παραγωγής, ως ελαττωματικές. Το επίπεδο απόρριψης επηρεάζει ευθέως την τιμή της οθόνης, διότι η πώληση των καλών οθονών πρέπει να γίνει σε τέτοια τιμή ώστε να καλυφθεί το κόστος και των απορριφθέντων. Μόνο η βελτίωση των μεθόδων κατασκευής θα κάνει πιο προσιτές τις οθόνες μεγαλύτερου μεγέθους. Πολύ συχνή απεικόνιση αριθμών σε απλά LCD 24

25 Πλάσμα (Plasma) Τι είναι πλάσμα; Στις συμβατικές τηλεοράσεις ένα μεγάλο πλήθος από φωσφορίζουσες κουκίδες (τα pixels), φωτοβολούν σύμφωνα με τις εντολές που παίρνουν από το σήμα video. Στα περισσότερα συστήματα υπάρχουν και παραπάνω τρία βασικά χρώματα σε κάθε pixel της οθόνης, πράσινο, μπλε και κόκκινο και με σύνθεση αυτών των χρωμάτων σε διάφορες εντάσεις, παράγεται όλο το χρωματικό φάσμα. Η βασική ιδέα για την απεικόνιση με πλάσμα είναι να σχηματιστεί η εικόνα από το φως που εκπέμπουν μικροσκοπικές πηγές με τη βοήθεια του φαινομένου του φθορισμού. Το κεντρικό στοιχείο στο φαινόμενο αυτό του φθορισμού είναι ένα πλάσμα, δηλαδή αέριο που αποτελείται από ευκίνητα ιόντα, και από ελεύθερα ηλεκτρόνια. Ο τρόπος παραγωγής πλάσματος είναι ο ακόλουθος. Σε συνηθισμένο αέριο που αποτελείται ως γνωστόν από ουδέτερα άτομα, αν εισαχθούν αρκετά ελεύθερα ηλεκτρόνια και εφαρμοστεί συγχρόνως μια τάση, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια επιταχύνονται από την ηλεκτρική τάση, συγκρούονται με τα άτομα, και με τις κρούσεις αυτές ελευθερώνουν άλλα ηλεκτρόνια του ατόμου. Έτσι απομένουν τα θετικά φορτισμένα ιόντα (αφού έχουν χάσει ηλεκτρόνια), ενώ τα ηλεκτρόνια που ελευθερώθηκαν περιφέρονται ως ελεύθερα Σε πλάσμα μέσα από το οποίο περνάει ηλεκτρικό ρεύμα, τα αρνητικά φορτισμένα σωμάτια, κινούνται προς τις περιοχές του πλάσματος με θετικό φορτίο, ενώ τα θετικά φορτισμένα σωμάτια, κινούνται προς τις αρνητικά φορτισμένες περιοχές 25

26 Πώς εκπέμπεται το φως από τα άτομα 1- Μια σύγκρουση μ ένα σωμάτιο διεγείρει το άτομο. 2- Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα ηλεκτρόνιο να μεταπηδήσει σε μια τροχιά μεγαλύτερης ενέργειας 3- Όταν το άτομο αποδιεγερθεί και το ηλεκτρόνιο επιστρέψει στο αρχικό του ενεργειακό επίπεδο, ελευθερώνει την επιπλέον ενέργεια υπό μορφή φωτονίου. Κατά τις μετακινήσεις αυτές, τα σωματίδια συγκρούονται συνεχώς το ένα με το άλλο. Οι συγκρούσεις αυτές διεγείρουν τα άτομα του αερίου στο πλάσμα σε υψηλότερες ενεργειακές στάθμες, και όταν τελικά αυτά αποδιεγείρονται εκπέμπουν ορατό φως. Βλέπε και την παραπάνω εικόνα. Τα άτομα των στοιχείων Ξένον και Νέον, τα οποία είναι αυτά που χρησιμοποιούνται στις οθόνες πλάσματος, εκπέμπουν κυρίως φωτόνια της περιοχής του υπεριώδους όταν αποδιεγείρονται. Τα φωτόνια αυτά είναι αόρατα στο μάτι, αλλά μπορούν με τη σειρά τους να προκαλέσουν νέες διεγέρσεις οι οποίες οδηγούν τελικά σε εκπομπή ορατού φωτός, όπως θα δούμε και παρακάτω. 26

27 Πώς γίνεται η απεικόνιση; Τα αέρια Ξένον και Νέον σε μια τηλεόραση πλάσματος περιέχονται σε εκατοντάδες χιλιάδες μικροσκοπικά στοιχεία, που είναι τοποθετημένες μεταξύ δύο γυάλινων πλακών. Επιμήκη ηλεκτρόδια είναι επίσης εμφυτευμένα σαν σάντουιτς μεταξύ των πλακών και στις δύο πλευρές των κυψελίδων. Τα ηλεκτρόδια διεύθυνσης βρίσκονται πίσω από τα στοιχεία κατά μήκος της οπίσθιας γυάλινης πλάκας. Τα διαφανή ηλεκτρόδια απεικόνισης τα οποία περιβάλλονται από ένα μονωτικό διηλεκτρικό υλικό και καλύπτονται από προστατευτικό στρώμα οξειδίου του μαγνησίου, τοποθετούνται πάνω από τα στοιχεία, κατά μήκος της μπροστινής γυάλινης πλάκας. Και τα δύο σύνολα ηλεκτροδίων εκτείνονται κατά μήκος και πλάτος ολόκληρης της οθόνης. Τα ηλεκτρόδια απεικόνισης είναι διατεταγμένα σε οριζόντιες σειρές κατά μήκος της οθόνης και τα ηλεκτρόδια διεύθυνσης είναι διατεταγμένα σε κατακόρυφες στήλες. Όπως μπορούμε να δούμε στην παρακάτω εικόνα, τα κατακόρυφα και οριζόντια ηλεκτρόδια σχηματίζουν ένα βασικό πλέγμα. 27

28 Για να ιονίσουμε το αέριο σε ένα συγκεκριμένο στοιχείο, ο υπολογιστής που ελέγχει τη συσκευή, φορτίζει τα ηλεκτρόδια που τέμνονται στο στοιχείο που μας ενδιαφέρει. Κάνει δε αυτή τη διαδικασία φόρτισης, χιλιάδες φορές σ ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου, φορτίζοντας κάθε στοιχείο με τη σειρά. Όταν τα τεμνόμενα ηλεκτρόδια φορτιστούν (με μια διαφορά δυναμικού μεταξύ τους), ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω του αερίου του στοιχείου. Το ρεύμα αυτό δημιουργεί μια γρήγορη ροή φορτισμένων σωματιδίων, η οποία με τα φαινόμενα που περιγράψαμε παραπάνω, διεγείρει τα άτομα του αερίου. Κατά την αποδιέγερσή τους δε που ακολουθεί, εκπέμπονται υπεριώδη φωτόνια. Τα υπεριώδη φωτόνια που ελευθερώνονται αλληλεπιδρούν με φωσφορίζουσες ουσίες, που βρίσκονται ως επικάλυψη, στα εσωτερικά τοιχώματα των στοιχείων. Οι φωσφορίζουσες ουσίες είναι ουσίες που εκπέμπουν φως όταν επάνω τους προσπέσει άλλο φως. Όταν ένα υπεριώδες φωτόνιο χτυπήσει ένα φωσφορίζον άτομο στο στοιχείο, προκαλεί διέγερση ενός ηλεκτρονίου του ατόμου σε υψηλότερη ενεργειακή στάθμη. Κατά την αποδιέγερση που ακολουθεί και πάλι, ελευθερώνεται ενέργεια, αυτή τη φορά υπό μορφή ορατού φωτονίου. Οι φωσφορίζουσες ουσίες σε μια οθόνη πλάσματος έχουν επιλεγεί ώστε να εκπέμπουν έγχρωμο φως των τριών βασικών χρωμάτων. Κάθε pixel αποτελείται από τρία ξεχωριστά στοιχεία (τα υποπίξελ), το καθένα με διαφορετικού χρώματος φωσφορίζουσα ουσία. Ένα υποπίξελ έχει φωσφορίζουσα ουσία που εκπέμπει κόκκινο φως, το άλλο υποπίξελ έχει φωσφορίζουσα ουσία που εκπέμπει πράσινο φως, και το τρίτο υποπίξελ έχει φωσφορίζουσα ουσία που εκπέμπει μπλε φως, Τα χρώματα αυτά συνθέτονται και σχηματίζουν το συνολικό χρώμα του συγκεκριμένου πίξελ. 28

29 Μεταβάλλοντας τους παλμούς του ρεύματος που περνούν μέσα από τα διαφορετικά στοιχεία, το σύστημα ελέγχου μπορεί να αυξάνει ή να ελαττώνει την ένταση του χρώματος κάθε υποπίξελ, Με τον τρόπο αυτό δημιουργεί εκατοντάδες διαφορετικών συνδυασμών του κόκκινου, πράσινου και μπλε χρώματος. Έτσι το σύστημα ελέγχου μπορεί να παράγει σχεδόν οποιοδήποτε χρώμα σε όλο το φάσμα. Το κύριο πλεονέκτημα των οθονών με τεχνολογία πλάσματος είναι ότι μπορούμε να έχουμε εξαιρετικά μεγάλες οθόνες με υλικά πολύ μικρού σχετικά πάχους. Επειδή δε κάθε πίξελ φωτοβολεί ανεξάρτητα, η εικόνα έχει μεγάλη λαμπρότητα και φαίνεται καλά σχεδόν από οποιαδήποτε γωνία. Η ποιότητα της εικόνας δεν έχει φτάσει ακόμα τα πρότυπα αυτής των καθοδικών σωλήνων, αλλά οπωσδήποτε ανταποκρίνεται άνετα στις απαιτήσεις των περισσοτέρων θεατών. 29

30 Έννοιες και ορολογίες Εικονοστοιχεία (pixels) κουκίδες (dots) και ανάλυση (resolution) Η εικόνα που παρουσιάζεται στην οθόνη είναι φτιαγμένη από ένα πλέγμα από οριζόντιες και κατακόρυφες κουκίδες, που ονομάζονται εικονοστοιχεία (pixels). Ο αριθμός των εικονοστοιχείων που μπορούν να εμφανιστούν στην οθόνη, ονομάζεται ανάλυση της εικόνας (οθόνης) και εκφράζεται σαν ένα γινόμενο δύο αριθμών, όπως 800x600. Ανάλυση της εικόνας (οθόνης) Ενώ το εικονοστοιχείο είναι το μικρότερο στοιχείο μια εικόνας, δεν είναι και το μικρότερο στοιχείο μιας οθόνης. Καθώς ένα χρώμα σε μια έγχρωμη οθόνη πρέπει να δημιουργηθεί από τρία ξεχωριστά χρώματα, υπάρχουν συνεπώς μικρότερες κόκκινες, πράσινες και μπλε κουκίδες στην επιφάνεια του καθοδικού σωλήνα, που σχηματίζουν την εικόνα. Ο όρος κουκίδα χρησιμοποιείται για να αναφερθούμε στα μικρά εκείνα στοιχεία που δημιουργούν την εικόνα στην οθόνη. 30

31 Εικονοστοιχείο και κουκίδες Για να χρησιμοποιήσει διαφορετικές αναλύσεις μια οθόνη, πρέπει να είναι ικανή να υποστηρίζει την αυτόματη αλλαγή της κατάστασης ανάλυσης. Παλαιότερα, οι οθόνες ήταν φτιαγμένες για μια συγκεκριμένη ανάλυση, αλλά σήμερα οι περισσότερες οθόνες είναι ικανές να αλλάξουν την ανάλυσή τους κάτω από τον έλεγχο του λογισμικού. Αυτό επιτρέπει στο χρήστη να χρησιμοποιεί μεγαλύτερη ή μικρότερη ανάλυση, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής του. Όσο περνάει ο καιρός και οι άνθρωποι κάνουν όλο και περισσότερα με τους υπολογιστές, δημιουργείται η ανάγκη να χρησιμοποιούνται μεγάλες αναλύσεις. Μια υψηλότερη ανάλυση μας επιτρέπει να βλέπουμε περισσότερα "πράγματα" στην οθόνη μας και είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για λειτουργικά συστήματα, όπως τα Windows. Η μέγιστη ανάλυση που μπορεί μια οθόνη να έχει, περιορίζεται από το μέγεθος της οθόνης και τα χαρακτηριστικά του καθοδικού σωλήνα. Επιπλέον, η οθόνη πρέπει να έχει επαρκές εύρος ζώνης εισόδου για να επιτρέπει την ανανέωση της εικόνας, που γίνεται δύσκολη στις υψηλότερες αναλύσεις, γιατί στέλνονται πολύ περισσότερες πληροφορίες στην οθόνη. Ρυθμός ανανέωσης και σάρωση Η εικόνα που βλέπουμε στην οθόνη προκύπτει από τις κουκίδες του φωσφορικού υλικού. Κάθε κουκίδα είναι φωτισμένη με μια συγκεκριμένη ένταση, που βασίζεται το σήμα της εικόνας και χρησιμοποιεί τις κόκκινες, τις πράσινες και τις μπλε κουκίδες, για να επιτύχει τη δημιουργία μεγάλου αριθμού διαφορετικών χρωμάτων. Κάθε φορά που μια κουκίδα χτυπιέται από μια δέσμη ηλεκτρονίων στον καθοδικό σωλήνα, φωτίζεται για μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου και μετά ξεθωριάζει. 31

32 Για να διατηρηθεί μια σταθερή εικόνα, η ακτίνα ηλεκτρονίων πρέπει να σαρώνει ολόκληρη την επιφάνεια της οθόνης και μετά να γυρνάει για να την ξανά-απεικονίσει, πολλές φορές το δευτερόλεπτο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ανανέωση της οθόνης. Αν η δέσμη των ηλεκτρονίων απαιτεί πολύ ώρα για να επιστρέψει και να ξανά-απεικονίσει ένα εικονοστοιχείο, αυτό θα αρχίσει να ξεθωριάζει και μετά θα ξανά-αποκτά όλη τη φωτεινότητα του, όταν γίνεται ξανά η απεικόνιση του. Πάνω στην επιφάνεια της οθόνης αυτό γίνεται ορατό σαν "τρεμοπαίξιμο" στην εικόνα, το οποίο μπορεί να είναι ενοχλητικό για τα μάτια. Κανονική σάρωση Για να αποφευχθεί αυτό το τρεμοπαίξιμο, η εικόνα της οθόνης πρέπει να ανανεώνεται πάρα πολύ γρήγορα, έτσι ώστε το μάτι να μην μπορεί να αντιληφθεί αυτή την ανανέωση. Ο ρυθμός ανανέωσης, ισούται με τον αριθμό των ανανεώσεων της εικόνας ανά δευτερόλεπτο. Ο ρυθμός ανανέωσης για να αποφευχθεί το τρεμοπαίξιμο ποικίλει ανάλογα με το χρήστη, καθώς στηρίζεται στην ικανότητα του ματιού να παρατηρήσει τη δημιουργία της εικόνας πολλές φορές το δευτερόλεπτο. Κάποιοι άνθρωποι είναι περισσότερο ευαίσθητοι από άλλους. Να σημειωθεί ότι το τρεμοπαίξιμο εξαρτάται επίσης και από το μέγεθος της οθόνης. Είναι πιο εύκολο να το καταλάβουμε σε μεγαλύτερες οθόνες παρά σε μικρότερες, καθώς υπάρχει μεγαλύτερο πεδίο όρασης για το χρήστη. Γενικότερα μπορούμε να πούμε ότι: Οι περισσότεροι άνθρωποι παρατηρούν το τρεμοπαίξιμο σε ρυθμούς ανανέωσης μικρότερους από 60 Hz. Πολλοί έχουν πρόβλημα με το τρεμοπαίξιμο στα 60 Hz. Κάποιοι παρατηρούν το τρεμοπαίξιμο σε συχνότητες ανανέωσης μεταξύ 60 Hz και 72 Ηz 32

33 Ένα μικρό ποσοστό παρατηρεί το τρεμοπαίξιμο στη συχνότητα των 72 Hz. Ελάχιστοι καταλαβαίνουν κάτι με ρυθμούς ανανέωσης μεγαλύτερους από 72 Hz.. Υψηλότεροι ρυθμοί ανανέωσης προτιμούνται για μεγαλύτερη άνεση στην παρακολούθηση της οθόνης, ωστόσο μετά από ένα σημείο δεν υπάρχει ουσιαστική διαφορά. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι άνθρωποι δεν μπορούν να αντιληφθούν τη διαφορά μεταξύ ρυθμών ανανέωσης οι οποίοι είναι μεγαλύτεροι από 80 Hz. Να σημειωθεί εδώ, ότι διάφοροι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως για παράδειγμα το επίπεδο του φωτός μέσα στο δωμάτιο, μπορούν να επηρεάσουν το τρεμοπαίξιμο. Η υποστήριξη ενός συγκεκριμένου ρυθμού ανανέωσης εξαρτάται από δύο παράγοντες: υποστήριξη από την κάρτα γραφικών για να δημιουργήσει το σήμα ανανέωσης στην κατάλληλη ταχύτητα και υποστήριξη από την οθόνη να μπορεί να χειριστεί την ανανέωση. Η κάρτα γραφικών έχει διάφορους συντελεστές που αποφασίζουν την ικανότητά της να δημιουργήσει υψηλούς ρυθμούς ανανέωσης. Η ικανότητα της οθόνης να χειριστεί το δεδομένο ρυθμό ανανέωσης, είναι συνάρτηση του σχεδιασμού και του μεγέθους της, καθώς επίσης και του εύρους ζώνης της εισόδου της, ο περιορισμός για το πόσες πληροφορίες μπορεί να χειριστεί στέλνεται από την κάρτα γραφικών κάθε δευτερόλεπτο. Το εύρος ζώνης της εισόδου της πρέπει να είναι τουλάχιστον όσο είναι το εύρος ζώνης της εξόδου από την κάρτα γραφικών. 33

34 Κάθε οθόνη πρέπει να περιλαμβάνει σαν μέρος του εγχειριδίου της μια λίστα με όλες τις αναλύσεις που υποστηρίζει, καθώς και ποιος είναι ο μέγιστος ρυθμός ανανέωσης για κάθε ανάλυση. Αυτό σημαίνει ότι, δεν χρειάζεται ο χρήστης να μπλέκεται με τις λεπτομέρειες του εύρους ζώνης, την ταχύτητα σάρωσης και παρόμοια θέματα, το μόνο που έχει να κάνει είναι να διαβάσει το εγχειρίδιο της οθόνης και της κάρτας γραφικών, για να ξέρει αυτόματα τι αναλύσεις υποστηρίζονται και τα όρια ανανέωσης για κάθε μια. Η κάρτα γραφικών πρέπει να είναι ρυθμισμένη να μην προσπαθεί να κάνει ανανέωση με ένα ρυθμό που υπερβαίνει τα όρια της οθόνης. Για να αποφύγουν ενδεχόμενα προβλήματα, πολλές κάρτες γραφικών περιλαμβάνουν προγράμματα συστήματος, που είναι προγραμματισμένα με πληροφορίες σχετικές με τις δημοφιλείς οθόνες. Διαλέγουμε μια οθόνη και η κάρτα γραφικών αυτόματα ξέρει τι αναλύσεις υποστηρίζει, καθώς επίσης και τα όρια ανανέωσης για κάθε μια. Τα Windows παρέχουν μια βοήθεια σε αυτό, υποστηρίζοντας plug and play για τις οθόνες. Ανοίγουμε την οθόνη και τα Windows θα την εντοπίσουν, θα θέσουν το σωστό τύπο ανάλυσης και τον καλύτερο ρυθμό ανανέωσης, όλα αυτόματα. Όσο μεγαλώνει η ανάλυση, τόσο δυσκολότερο είναι να διατηρηθεί ένας καθώς πρέπει ρυθμός ανανέωσης, οι περισσότερες οθόνες φτάνουν σε ένα σημείο που δεν μπορούν να διατηρήσουν το ρυθμό ανανέωσης αρκετά ψηλά, για να επιτρέψει μια αποδεκτή εμφάνιση. Κάποιες οθόνες σε αυτό το σημείο χρησιμοποιούν μια τεχνική, που ονομάζεται πεπλεγμένη σάρωση, κάνοντας μια μικρή "απάτη" για να μπορούν να χρησιμοποιούν μεγαλύτερη ανάλυση, από αυτή που θα μπορούσαν διαφορετικά. Αντί να επανεμφανίζουν κάθε γραμμή στην οθόνη, όταν βρίσκονται σε αυτή τη μορφή λειτουργίας, τα πυροβόλα ηλεκτρονίων σαρώνουν εναλλακτικά τις γραμμές σε κάθε πέρασμα. Έτσι, στο πρώτο πέρασμα, ανανεώνονται οι μονές γραμμές και στο επόμενο πέρασμα οι ζυγές γραμμές και συνεχίζεται παρόμοια. Αυτό επιτρέπει στο ρυθμό ανανέωσης να "διπλασιαστεί", καθώς μόνο η μισή οθόνη ανανεώνεται κάθε φορά. 34

35 Πεπλεγμένη σάρωση Βήμα κουκίδας (Dot Pitch) Οι περισσότερες οθόνες έχουν μια συγκεκριμένη προδιαγραφή στο βήμα κουκίδας, συνήθως μεταξύ 0.25 και Αρκετά ακαθόριστα δε δηλώνουν πάντα ποια είναι η μονάδα για αυτή τη μέτρηση. Πρόκειται για mm (χιλιοστά). Ο καθοδικός σωλήνας όπως έχουμε πει, είναι φτιαγμένος από μικρά στοιχεία κόκκινων, πράσινων και μπλε φωσφορικών υλικών, που ονομάζονται κουκίδες. Το βήμα κουκίδας είναι η απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών συνόλων κόκκινων, πράσινων και μπλε κουκίδων. Το βήμα κουκίδας της οθόνης καθορίζει πόσο καλές είναι οι κουκίδες που σχηματίζουν την εικόνα. Όσο μικρότερο είναι το βήμα κουκίδας, τόσο πιο λεπτομερής είναι η εικόνα. Αν δούμε μια ίδια εικόνα σε δύο οθόνες 15'', εκ των οποίων η μια έχει βήμα κουκίδας 0.26 mm και η άλλη 0.31 mm, θα καταλάβουμε πολύ εύκολα τη διαφορά, καθώς η πρώτη οθόνη θα παρέχει πολύ καλύτερη ποιότητα εικόνας. 35

36 Μαγνητισμός και απομαγνητισμός Αν και δεν είναι χαρακτηριστικό του καθοδικού σωλήνα, αυτό το θέμα σχετίζεται με αυτόν. Η ποιότητα των εικόνων της οθόνης ειδικά το χρώμα, μπορεί να επηρεαστεί αρνητικά αν κάποια εσωτερικά εξαρτήματα μαγνητιστούν. Αυτό μπορεί να συμβεί από έκθεση σε ένα μαγνητικό πεδίο (τοποθετώντας ένα μαγνήτη, όπως είναι ένα μικρόφωνο κοντά στην επιφάνεια της οθόνης) ή διαμέσου κάποιας φυσικής διαταραχής μέσα στον καθοδικό σωλήνα και μερικές φορές ακόμα και από κάτι απλό, όπως αλλαγή του προσανατολισμού της. Ο μαγνητισμός γίνεται ορατός μέσω κηλίδων χρωμάτων στην οθόνη, ειδικά στις γωνίες. Η διαδικασία εξάλειψης του μαγνητισμού στον καθοδικό σωλήνα ονομάζεται απομαγνητισμός. Οι πιο σύγχρονες οθόνες περιλαμβάνουν ενσωματωμένα κυκλώματα απομαγνητισμού. Μερικές έχουν ένα χειροκίνητο διακόπτη για να ενεργοποιεί το κύκλωμα, κάποια το κάνουν αυτόματα και κάποια άλλα προσφέρουν και τις δύο επιλογές. Το κύκλωμα απομαγνητισμού χρησιμοποιεί μια σπείρα καλωδίων για να ουδετεροποιήσει τα μαγνητικά πεδία μέσα στον καθοδικό σωλήνα. Αν η οθόνη έχει ένα χειροκίνητο πλήκτρο απομαγνητισμού μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε όποτε έχετε προβλήματα μαγνητισμού (χρωμάτων). Απλά δεν πρέπει να το κάνουμε πολλές φορές στη σειρά, γιατί μπορεί να χαλάσει το κύκλωμα. Όταν γίνεται ο απομαγνητισμός, θα ακούσουμε ένα βόμβο και η εικόνα θα δονηθεί για μερικά δευτερόλεπτα. Πολλές οθόνες το κάνουν αυτό αυτόματα την ώρα που κλείνουν, σαν ένα μέτρο προληπτικής συντήρησης. Μάσκα σκίασης (Shadow mask) και διάφραγμα πλέγματος (aperture grill) Η οθόνη είναι φτιαγμένη από εκατομμύρια μικροσκοπικές κόκκινες, πράσινες και μπλε κουκίδες φωσφόρου, που φωτίζουν όταν χτυπιούνται από μια δέσμη ηλεκτρονίων που σαρώνει ολόκληρη την οθόνη, ώστε να δημιουργηθεί η εικόνα. Οι κουκίδες είναι πάρα πολύ μικρές και η ακτίνα των ηλεκτρονίων κινείται πολύ γρήγορα για να σαρώσει ολόκληρη την επιφάνεια, για να δημιουργήσει μια σταθερή εικόνα χωρίς τρεμοπαίξιμο. 36

37 Για να δημιουργήσει μια ακριβή και καθαρή εικόνα, είναι αναγκαίο να βεβαιωθούμε ότι η δέσμη ηλεκτρονίων για κάθε χρώμα χτυπάει μόνο τις σωστές κουκίδες για να δημιουργήσει το σωστό χρώμα. Ο συνηθισμένος τρόπος για να το καταφέρει αυτό, είναι η χρησιμοποίηση ενός λεπτού μεταλλικού πλέγματος που ονομάζεται μάσκα σκίασης (shadow mask).η μάσκα σκίασης είναι σχεδιασμένη με το ίδιο σχήμα όπως είναι η επιφάνεια του καθοδικού σωλήνα και η δέσμη των ηλεκτρονίων φωτίζει μέσω της μάσκας. Με τη σωστή τοποθέτηση της μάσκας, οι ακτίνες χτυπούν μόνο τις σωστές κουκίδες. Ένας εναλλακτικός τρόπος για να επιτευχθεί ο ίδιος σκοπός χρησιμοποιούνται καθοδικοί σωλήνες ειδικής κατασκευής. Αντί να χρησιμοποιούν μια μάσκα σκίασης χρησιμοποιούν ένα διάφραγμα πλέγματος. Αντί για ένα μεταλλικό πλέγμα, αυτός ο τύπος σωλήνα χρησιμοποιεί πολλές εκατοντάδες λεπτές μεταλλικές λουρίδες που κινούνται κάθετα από την κορυφή της οθόνης στον πάτο. Αυτές οι λουρίδες πετυχαίνουν το ίδιο αποτέλεσμα όπως και η μάσκα σκίασης, αναγκάζουν τη δέσμη των ηλεκτρονίων να φωτίζουν μόνο τα σωστά μέρη της οθόνης. Ο πιο συνηθισμένος τύπος σωλήνα που χρησιμοποιεί αυτό τον σχεδιασμό είναι ο δημοφιλής Trinitron της Sony, που χρησιμοποιείται από πολλές εταιρίες παραγωγής οθονών. 37

38 Συγκρίνοντας τις οθόνες που χρησιμοποιούν διάφραγμα πλέγματος σε σχέση με αυτές που χρησιμοποιούν μάσκα σκίασης, έχουν κάποια πλεονεκτήματα και ένα σημαντικό μειονέκτημα. Ένα πλεονέκτημα είναι ότι επιτρέπουν περισσότερη ποσότητα από τη δέσμη ηλεκτρονίων να περνά μέχρι το φώσφορο και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να δημιουργείται μια πιο φωτεινή εικόνα. Πολλοί επίσης λένε ότι, οι εικόνες σε αυτό τον τύπο σωλήνα είναι πιο ζωηρές. Τελικά, καθώς οι λουρίδες κινούνται ευθεία από την κορυφή της οθόνης στον πάτω, αυτός ο τύπος σωλήνα είναι επίπεδος κάθετα, κυρτώνει όταν κινούμαστε από τα αριστερά στο κέντρο και δεξιά, όχι όμως και όταν κινούμαστε από την κορυφή στο κέντρο και κάτω. Αρκετοί βρίσκουν ότι αυτό μειώνει το θάμπωμα και αποφέρει πιο ευχάριστες και πραγματικές εικόνες. Το κύριο μειονέκτημα της χρήσης του διαφράγματος πλέγματος είναι η ομάδα των λεπτών μεταλλικών λουρίδων δεν έχει την ίδια φυσική σταθερότητα, όπως ένα λεπτό φύλλο μετάλλου με τρύπες μέσα σε αυτό (μάσκα σκίασης). Αυτό σημαίνει ότι, οι μεταλλικές λουρίδες μπορεί να τείνουν και να πάλλονται. Για να διορθωθεί αυτό το πρόβλημα ένα, δύο ή τρία λεπτά σταθεροποιητικά καλώδια απλώνονται οριζόντια κατά μήκος της οθόνης (περισσότερα χρησιμοποιούνται για μεγαλύτερες οθόνες). Αυτό εξαλείφει οποιοδήποτε πρόβλημα με τη μετακίνηση των μεταλλικών λουρίδων, ωστόσο προκαλούν κάποιες δυσμενής επιδράσεις: την εμφάνιση πολύ αμυδρών γραμμών εκεί που βρίσκονται τα σταθεροποιητικά καλώδια. Διάφραγμα πλέγματος Αυτές οι γραμμές είναι πάρα πολύ αμυδρές και συχνά όχι ορατές, εκτός και αν προσπαθήσουμε για να τις δούμε, αλλά προκαλούν μεγάλη αμφισβήτηση καθώς πολλοί άνθρωποι δεν ξέρουν τι ακριβώς είναι. Συνήθως, εμφανίζουν μια ολόκληρη οθόνη από λευκά εικονοστοιχεία τη μέρα και παρατηρούν αυτές τις γραμμές, νομίζοντας ότι κάποιο πρόβλημα υπάρχει στην οθόνη τους. Αυτό είναι κάτι συνηθισμένο σε αυτό τον τύπο καθοδικού σωλήνα, ενοχλεί κάποιους ανθρώπους και αυτοί πρέπει να χρησιμοποιούν οθόνες καθοδικού σωλήνα με τη μέθοδο διαφράγματος πλέγματος. 38