ΑΠΛΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

(ΜΑΘΗΜΑ 7ο)

Οθόνες υγρών κρυστάλλων (liquid crystal displays LCD)

Η οθόνη είναι από τα σημαντικότερα περιφερειακά ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή, καθώς είναι εκείνη που φέρνει το χρήστη σε επαφή μαζί του.
Σήμερα στην αγορά κυριαρχούν οι μακρόστενες οθόνες LCD TFT .........

(με λόγο πλευρών 16:9 και 16:10) αφού η παλαιότερης τεχνολογίας CRT έχουν αποσυρθεί οριστικά και οι τετράγωνες LCD σπανίζουν. Η συνεχιζόμενη πτώση τιμών έχει κάνει προσιτές σε όλους οθόνες με διαστάσεις 20 ιντσών και άνω, ενώ είναι πλέον κοινά και τα μοντέλα με πάνελ μεγάλων αναλύσεων έως και 1920x1200 pixel. Τα πλεονεκτήματα μιας οθόνης LCD σε σχέση με μια CRT είναι η κατά πολύ χαμηλότερη κατανάλωση ρεύματος, τα πολύ μικρά ποσοστά ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπει, ο μικρός της όγκος καθώς και η ξεκούραστη θέαση που προσφέρει. Ο όρος TFT αναφέρεται στον τρόπο λειτουργίας της οθόνης και χαρακτηρίζει το σύνολο των μοντέλων που κυκλοφορούν.

Τελευταία έχουν κυκλοφορήσει μοντέλα οθονών TFT τύπου LED όπου ο φωτισμός του πάνελ δεν γίνεται με τις κλασικές λάμπες CCGL αλλά με LED, που υπόσχονται μικρότερη κατανάλωση και καλύτερη χρωματική απόδοση. Βασικά κριτήρια για την επιλογή της οθόνης δεν είναι μόνο η διάσταση και η τιμή της, αλλά και ο τύπος του πάνελ που χρησιμοποιεί καθώς και ο εξοπλισμός της.

Οθόνες CRT:
Παλαιοτέρα οι αναλογικές οθόνες ήταν τύπου καθοδικού σωλήνα (cathode ray tube CRT). Αποτελείτο από ένα μεγάλο γυάλινο σωλήνα και μερικά ηλεκτρονικά κυκλώματα. Θεωρείται ξεπερασμένη πλεον από την τεχνολογία και δεν θα αναφερθούμε σε αυτή.
Υγρός κρύσταλλος είναι ένα υγρό που ορισμένες φόρες συμπεριφέρεται ως στερεό. Όταν εκτίθενται σε ηλεκτρικό ρεύμα, τα μόρια του υγρού κρυστάλλου συστρέφονται η αποσυστρεφονται και παρατάσσονται σε μια σειρά, ανάλογα με το είδος του υγρού κρυστάλλου. Το φως που περναει μέσα από το υγρό διαθλάται από τους συνεστραμμένους κρυστάλλους και δημιουργεί ένα είδος «σάντουιτς» από πολωτικά φίλτρα με υγρό κρύσταλλο ανάμεσα τους. Το φως μπορεί είτε να διαπερνά το «σάντουιτς» (όταν τα συνεστραμμένα μόρια το διαθλούν για να περάσει από τα πολωτικά φίλτρα) είτε όχι (όταν τα μόρια αποσυστρεφονται ώστε να εμποδίζουν τη διάθλαση του φωτός).

Ο υγρός κρύσταλλος στις περισσοτερες οθόνες, αποσυστρεφεται όταν φορτίζεται με ηλεκτρισμό. Όταν η ποσότητα του ηλεκτρισμού που μεταβιβάζεται μέσω του υγρού μεταβάλλεται, τα μόρια αποσυστρέφονται περισσότερο η λιγότερο, επιτρέποντας έτσι τη διέλευση περισσότερου η λιγότερου φωτός. Αν πίσω από το σάντουιτς LCD τοποθετήσετε μια πηγή λευκού φωτός, μπορείτε να δημιουργήσετε διαφορετικές διαβαθμίσεις του γκρίζου με τον ίδιο ακριβώς τρόπο.
Αν τώρα διευθετήσετε ένα ηλεκτρονικό πλέγμα ώστε να δημιουργήσετε ένα κύκλωμα που θα ελέγχει τη συστροφή μικροσκοπικών τμημάτων του υγρού κρυστάλλου, με τα μικρά αυτά τμήματα διατεταγμένα σε γραμμές και στήλες, το αποτέλεσμα θα είναι η απεικόνιση. Κάθε χώρος του πλέγματος όπου τέμνεται μια γραμμή και μια στήλη αποτελεί ένα μικρό τμήμα του υγρού κρυστάλλου που μπορεί να ελέγχεται ανεξάρτητα από τα υπόλοιπα. Καθένας από αυτούς τους χώρους ελέγχει την εμφάνιση ενός σημείου φωτός στην οθόνη, το οποίο ονομάζεται πιξελ, ακριβώς δηλαδή ό,τι συμβαίνει και με τα σημεία φωτός σε μια ασπρόμαυρη τηλεόραση.
Για την παραγωγή χρώματος, απλώς απαιτούνται περισσότερα τέτοια σημεία.

Καταρχήν, χρειάζονται περισσότερα ηλεκτρονικά κυκλώματα και η κατανομή κάθε χώρου του υγρού κρυστάλλου στο πλέγμα σε τρεις ανεξάρτητους χώρους, οι οποίοι ονομάζονται υποπιξελ και ο ένας βρίσκεται δίπλα στον άλλο. Επίσης, πρέπει να υπάρχει μια συστοιχία μικροσκοπικών χρωματικών φίλτρων μέσα στο σάντουιτς, ώστε η τριάδα που αποτελείται από το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε φίλτρο να είναι στοιχισμένη πίσω από κάθε ομάδα τριών LCD. Όταν στέλνεται ηλεκτρισμός για την αποσυστροφη του υγρού κρυστάλλου πίσω από κάθε φίλτρο, σχηματίζονται σύνθετα χρώματα από το βασικό κόκκινο, μπλε, και πράσινο φιλτραρισμένο φως. Αυτές οι τριάδες χρώματος είναι πολύ μικρές και έτσι το ανθρώπινο μάτι βλέπει μεμονωμένα πιξελ και όχι ανεξάρτητες τριάδες φωτός.

Όπως ίσως φαντάζεστε, τα ηλεκτρονικά κυκλώματα που κάνουν όλη αυτή τη δουλειά πρέπει να είναι απίστευτα μικρά. Μάλιστα, για κάθε πιξελ οθόνης, πρέπει να υπάρχουν τρία τρανζίστορ (και πυκνωτές) τυπωμένα σε μια γυάλινη πλάκα. Σε οθόνες λοιπόν είναι δυνατόν να υπάρχουν περίπου 5 εκατομμύρια τρανζίστορ!!
Λογω του μικρού μεγέθους τους, απαιτείται μεγάλη προσπάθεια για να διασφαλιστεί η ανθεκτικότητα τους. Αν πάψου να λειτουργούν ορισμένα από τα τρανζίστορ, αχρηστεύεται ολόκληρη η οθόνη. Αν λοιπόν καταστρέφονται πολλά, η τιμή των υπολοίπων αυξάνεται για να καλύψει το κόστος των κατεστραμμένων.

Ανάλυση

Οι πιο συνηθισμένες προδιαγραφές που συναντάτε όταν ψάχνετε για οθόνη η κάρτα γραφικών είναι οι τρεις παράγοντες που καθορίζουν την ευκρίνεια και την ακρίβεια της εικόνας που θα βλέπετε: η ανάλυση (resolution), το βήμα κουκίδας (dot pitch) και το μέγεθος σημείου (spot size). Δυστυχώς, ο ορος ανάλυση έχει διαφορετική έννοια για τους εκτυπωτές και διαφορετική για την απεικόνιση. Τα πράγματα μπερδεύονται ακόμη πιο πολύ, επειδή ο ορος χρησιμοποιείται και για τη γενική περιγραφή τριών διαφορετικών στοιχείων, ένα από τα οποία ονομάζεται επίσης ανάλυση.
Όπως και με το βήμα κουκίδας η έννοια του μεγέθους σημείου δεν έχει σημασία στις επίπεδες οθόνες LCD. Το φως που βλέπετε σε μια οθόνη LCD είναι ο οπίσθιος φωτισμός που περνάει μέσα από χρωματικά φίλτρα και λάμπει μέσα από μια συστοιχία μικροσκοπικών παραθύρων υγρού κρυστάλλου. Το χρώμα που περνάει μέσα από κάθε παράθυρο και φτάνει στα μάτια σας δεν επηρεάζεται από το χρώμα των πιξελ η των υποπιξελ που βρίσκονται κοντά στο παράθυρο.
Η ανάλυση είναι σημαντική για κάθε είδους οθόνη. Στον κόσμο της απεικόνισης, η ανάλυση έχει να κάνει με τον αριθμό των πιξελ που μπορείτε να δείτε οριζόντια και κατακόρυφα στην οθόνη. Στις περισσοτερες επίπεδες οθόνες, η ανάλυση είναι σταθερή. Όσο πιο υψηλή είναι η ανάλυση τόσο πιο μικρά είναι τα πιξελ, και όσο πιο μικρά είναι τα πιξελ τόσο πιο μεγάλη ευκρίνεια έχει η εικόνα και τόσο πιο λείες είναι οι καμπύλες. Ποιο είναι το αποτέλεσμα; Το κείμενο είναι πιο ευανάγνωστο, και τα γραφικά και οι εικόνες έχουν μεγαλύτερη ευκρίνεια.
Σημαντικά θέματα σχετικά με την αναπαραγωγή ταινιών βίντεο
Αν σκοπεύετε να παρακολουθείτε υψηλής ποιότητας βίντεο (είτε ταινίες είτε κινούμενες εικόνες) στον υπολογιστή σας, πρέπει να λάβετε υπόψη σας δυο σημαντικά θέματα. Πρώτον, μη χρησιμοποιήσετε μια καθαρά αναλογική επίπεδη οθόνη, επειδή δεν θα έχετε τις αναμενόμενες επιδόσεις. Δεύτερον, η οθόνη που θα διαλέξετε πρέπει να υποστηρίζει όσο πιο υψηλή συχνότητα ανανέωσης γίνεται, προκειμένου να αποφύγετε τα όποια τρεμοπαίγματα. Η κάρτα γραφικών που θα διαλέξετε πρέπει να υποστηρίζει τις υψηλές συχνότητες ανανέωσης της οθόνης και να διαθέτει αρκετή ισχύ για να επιτρέπει τη σταθερή ροη βίντεο. Μάλιστα, το να επιλέξετε την κατάλληλη κάρτα γραφικών που υποστηρίζει την οθόνη είναι το ίδιο σημαντικό με το να αποφύγετε τη χρήση μιας καθαρά αναλογικής επίπεδης οθόνης.

Γιάννης Πετσέλης
Ηλεκτρονικός