Interfata video a calculatorului

Interfata video a calculatorului

Monitorul

6. Introducere

Monitorul reprezinta acea componenta a calculatorului care se ocupa cu prezentarea sub forma de imagini si text (afisarea), a informatiei generate de calculator.

Comanda afisarii informatiilor pe ecranul monitorului o realizeaza calculatorul, prin intermediul placii video. Monitorul este conectat la placa video a sistemului prin intermediul unui cablu video, care contine semnalele de culoare si de sincronizare necesare afisarii pe ecran a imaginilor dorite.

Fiind partea din calculator la care ne uitam cel mai mult; fiind cea mai scumpa piesa dintr-un calculator uzual si fiind si cel mai mare consumator de energie electrica din calculator, va trebui sa-i acordam o atentie speciala.

7. Clasificarea monitoarelor

Primele generatii de monitoare au fost de tip digital, primind de la calculator toata informatia necesara afisarii sub forma de semnale TTL. Din cauza multiplelor limitari introduse, cum ar fi numarul redus de culori disponibile pentru afisare, au aparut monitoarele analogice, realizate in mai multe variante constructive. Acestea au rezolvat problema nuantelor de afisare, fiind capabile sa genereze un numar nelimitat de nuante. De asemenea s-a diversificat oferta de ecrane, perfectionandu-se tehnologiile cristalelor lichide, plasma si altele.

O clasificare sumara a monitoarelor ce pot fi intalnite in practica este dupa cum urmeaza:

a.) dupa culorile de afisare:

• Monitoare monocrome: pot afisa doar doua culori - de obicei negru si una din culorile alb, verde sau ocru-galben.

• Cu niveluri de gri: pot afisa o serie de intensitati de culoare intre alb si negru.

• Monitoare color: utilizeaza combinarea a trei culori fundamentale (rosu, verde si albastru) cu diferite intensitati pentru a crea ochiului uman impresia unei palete foarte mari de nuante.

b.) dupa tipul semnalelor video:

Monitoare digitale: accepta semnale video digitale (TTL). Sunt conforme cu standardele mai vechi IBM CGA si EGA. Datorita arhitecturii lor interne, sunt limitate la afisarea unui numar fix de culori.

Monitoare analogice: pot afisa un numar nelimitat de culori, datorita faptului ca accepta semnal video analogic. Componentele uzuale ale semnalului video analogic sunt: sincronizarile pe orizontala si pe verticala, si semnalele momentane pentru culorile fundamentale rosu, verde si albastru. Sunt majoritare in prezent, fiind mai flexibile si mai ieftine ca cele digitale.

c.) dupa tipul grilei de ghidare a electronilor in tub:

• Cu masca de umbrire: ghidarea fluxurilor de electroni spre punctele de fosfor corespunzatoare de pe ecran este realizata de o masca metalica subtire prevazuta cu orificii fine. Este tipul de monitor cel mai utilizat in prezent.

• Cu grila de apertura: in locul mastii de umbrire, se afla o grila formata din fire metalice fine, verticale, paralele, bine intinse si foarte apropiate intre ele. Monitoarele de acest tip pot afisa imagini mai de calitate ca cele bazate pe masca de umbrire (stralucire, contrast).

d.) dupa tipul controalelor exterioare:

• Cu controale analogice: ajustarea afisajului se face prin actionarea de taste si butoane de tip analogic. Parametrii care pot fi modificati de utilizator sunt, de obicei, luminozitatea, contrastul, si pozitionarea imaginii pe verticala si pe orizontala.

• Cu controale digitale: ajustarea se face cu ajutorul unui set de taste si butoane speciale. Se pot modifica parametrii mentionati mai sus, plus: forma trapezoidala, curbarea marginilor laterale ale imaginii, dimensiunea pe orizontala si verticala a imaginii, si altele. Modificarea valorii unui anumit parametru se face in trepte discrete (cuante). Monitoarele mai recente ofera facilitati de memorare a ajustarilor facute in diferite moduri de lucru, in asa fel incat la trecerea dintr-un mod in altul sa nu mai fie necesara reajustarea parametrilor doriti.

e.) dupa tipul constructiv al ecranului:

• Monitoare cu tuburi catodice conventionale (CRT - Cathode Ray Tubes): sunt cele mai utilizate, mai ieftine si mai performante ecrane existente pe piata la ora actuala. Prezinta diferite variante constructive, cele mai des intalnite fiind tuburile cu masca de umbrire (shadow-mask CRT) si tuburile Trinitron, cu grila de apertura (aperture grille CRT).

• Dispozitive de afisare cu ecran plat (FPD - Fiat Panel Display): includ ecranele cu cristale lichide (LCD - Liquid Crystal Display) si ecranele cu plasma (PDP - Plasma Display Panel). In prezent sunt utilizate in laptop-uri datorita dimensiunilor si greutatii reduse. Din punct de vedere al performantelor, sunt net inferioare tuburilor catodice clasice.

8. Specificatiile de monitor dimensiunea ecranului si suprafata utila (viewable area)

Dimensiunea ecranului monitorului este unul dintre parametrii cei mai importanti. Se exprima in inch si reprezinta lungimea diagonalei ecranului. Domeniul de variatie este intre 9' si 39', cele mai populare dimensiuni fiind 14' si 17'.

Datorita carcasei monitorului care incaleca marginile ecranului si a grosimii sticlei ecranului, suprafata reala disponibila pentru afisare (suprafata utila) este mai mica decat diagonala specificata de producator. De exemplu, la un monitor cu diagonala de 14', suprafata utila este undeva intre 13' si 13.8'.

latimea de banda (bandwidth): Este o masura a cantitatii totale de date pe care monitorul le poate manipula intr-o secunda, si se masoara in MHz.

Latimea de banda maxima a monitorului ar trebui sa fie corelata cu tactul de afisare (dot clock) al placii video corespondente, pentru a exploata corect performantele celor doua elemente ale interfetei video.

O metoda aproximativa de calcul a latimii de banda minime necesare pentru un anumit mod video este data de ecuatia:

bandwidth = (1.05 x Y) x (1.3 x X) x R

unde: X x Y este adresabilitatea de pixel pentru respectivul mod video (denumita incorect si rezolutie); R este rata de reamprospatare utilizata; coeficientul 1.05 include perioada de revenire a razei de electroni pe verticala (vertical blanking interval); coeficientul 1.3 include perioada de revenire, la baleiajul pe orizontala (horizontal blanking interval).

Astfel, pentru urmatorul mod video:

1280 x 1024 la 60Hz

rezulta o latime de banda aproximativa de 107Mhz.

tactul de afisare (ceasul de punct, dot clock): Este tactul cu care placa video trimite informatiile grafice necesare afisarii unui pixel pe ecranul monitorului. Se masoara in MHz, si se mai numeste rata de pixel (pixel rate).

Exprima debitul de afisare al placii video, si ar trebui corelat cu latimea de banda a monitorului.

rata de reimprospatare pe orizontala (HSR - horizontal scan rate): Este o masura a numarului de linii orizontale baleiate de monitor intr-o secunda. Baleierea pe orizontala este controlata de placa video prin semnalul HSYNC (sincro pe orizontala), dar este limitata de monitor.

Lucrare: Studiul experimental al algoritmilor de criptare a datelor cu cheie simetrica Referat: Formalizarea documentelor de intrare

Monitoarele VGA si SVGA vor avea un HSR minim de 31.5KHz, pentru a putea afisa corect rezolutiile corespunzatoare.

rata de refresh (refresh rate, VSR - Vertica Scan Rate): Exprima numarul maxim de cadre ce pot fi afisate de monitor intr-o secunda, la o adresabilitate de pixel data. Este
controlata de placa video prin semnalul VSYNC (sincro pe verticala).

Pentru a putea fi considerat un monitor VGA sau SVGA, acesta va trebui sa furnizeze o rata minima de refresh de 60Hz. Aceasta valoare este dependenta de HSR, putand fi calculata cu formula:

VSR = HSR / Y - (durata de revenire pe verticala)

unde Y reprezinta adresabilitatea verticala de pixel.

Rezulta ca VSR inglobeaza si pe HSR, devenind un parametru ce descrie global viteza de lucru (de baleiere pe orizontala si pe verticala) a monitorului.

intreteserea cadrelor (interlacing): Este o tehnologie mai veche, provenita din televiziune, unde, initial se lucra cu 30 de cadre intregi de imagine pe
secunda. Din cauza ca rata de refresh de 30Hz produce palpairea imaginii afisate, s-a divizat semnalul video in doua campuri pentru un acelasi cadru, rezultand cate doua semicadre de imagine. Acest lucru s-a realizat prin afisarea intai a liniilor impare de baleiaj (semicadrul impar) pe durata 1/60 sec. dupa care, in urmatoarea 1/60 sec. se vor afisa liniile pare de baleiaj (semicadrul par). Datorita capacitatii creierului uman de a integra cele doua sub-imagini, va rezulta o afisare de rezolutie mare, la o rata de refresh efectiva de 60Hz. Se reduce astfel, considerabil palpairea imaginii afisate.

La monitoare, mai ales la cele mai recente, modul de lucru intretesut este utilizat doar cand rata maxima de improspatare a monitorului este depasita, in modul video curent. In restul situatiilor, monitoarele lucreaza implicit cu imagini neintretesute (NI - Nonlnterlaced Mode).

Afisarea cu rastru intretesut prezinta palpairi deranjante, observabile in special in cazul liniilor orizontale inguste din cauza alternantelor razei de baleiaj intre linie si culorile fundalului. De asemenea, fenomenul se poate remarca daca se urmaresc marginile superioara sau inferioara a unei ferestre dintr-un mediu grafic.

densitatea de punct (dot pitch): In cazul monitoarelor color, elementul de afisare este format de o triada de pucte de fosfor de pe ecran, cu culorile: rosu, verde, respectiv albastru.

Densitatea de punct se defineste ca fiind distanta dintre centrele a doua triade de puncte vecine de pe ecran. Aceasta este echivalenta cu distanta dintre oricare doua puncte vecine de fosfor, de aceeasi culoare, de pe ecran.

Cu cat densitatea de punct e mai mica, cu atat mai clar vor aparea detaliile mici de imagine afisata.

Valoarea uzuala a densitatii de punct pentru monitoare cu diagonala de 15' si mai mica, este de aproximativ 0.28 mm, iar pentru diagonale de 17' si mai mari, de aproximativ 0.31 mm.

rezolutia (resolution): Definitia corecta a rezolutiei este 'capacitatea unui monitor de a afisa detalii fine', si este proportionala mai ales cu: dimensiunea fasciculului de electroni din tubul catodic, ajustarea corecta a focalizarii, latimea de banda a monitorului si densitatea de punct a ecranului.

De obicei, termenul 'rezolutie' este utilizat eronat, pe post de 'adresabilitate de pixel'.

Rezolutia monitorului impune limite practice in adresabilitatea maxima de pixel ce poate fi utilizata la un moment dat, in sensul ca dimensiunea practica a pixelului scade pe masura ce se utilizeaza adresabilitati de pixel din ce in ce mai mari.

monitoare cu frecventa fixa / multisincrone: Generatiile mai vechi de monitoare analogice sunt cu frecventa fixa, insemnand faptul ca au fost proiectate sa lucreze la o singura rata de refresh (uzual, 60Hz). Utilizarea lor actuala este limitata din cauza cerintelor de timing foarte restrictive.

Monitoarele produse relativ mai recent, se pot sincroniza automat cu semnale video apartinand unui set de frecvente. Aceste monitoare sunt denumite multisincrone, sau Multisync. De fapt „Multisync” este o marca inregistrata a firmei NEC, dar a devenit un termen generic pentru a desemna monitoarele capabile sa se sincronizeze la mai mult de o frecventa video.

compatibilitate DPMS: DPMS, sau mai corect, VESA DPMS - Video Electronics Standards Association's Display Power Management System, este un standard care defineste tehnicile de reducere a consumului de energie electrica si de prevenire a arderii punctelor de fosfor ale ecranului monitorului.

Conform acestui standard, placa video va trebui sa semnalizeze monitorul in cazul in care sistemul nu e folosit o perioada de timp predefinita, si acesta va intra intr-un mod de stingere special (stingerea tunurilor de electroni, modul 'stand-by', sau chiar stingerea completa a monitorului).

Utilitatea standardului DPMS se verifica din doua puncte de vedere:

reducerea consumului de energie electrica: monitorul este cel mai mare consumator de curent electric dintr-un sistem de calcul. Oprirea functionarii acestuia pe durata neutilizarii sistemului este astfel justificata.

prevenirea arderii punctelor de fosfor ale monitorului: in intervalele de neutilizare ale sistemului, pe ecranul monitorului va fi afisata aceeasi imagine, provocand dupa o anumita perioada de timp arderea punctelor de fosfor ce formeaza imaginea, prin bombardarea lor continua cu electroni.

protectia anti-radiatie: Reducerea emisiilor de radiatie electromagnetica emanata de tubul catodic al monitorului este subiectul unor specificatii impuse de standardele suedeze MPR-II si TCO. Acestea fixeaza limite maxime pentru radiatiile electromagnetice de foarte-joasa-frecventa (VLF - Very Low-Frequency) si extrem-de-joasa-frecventa (ELF - Extremely Low-Frequency) emise de monitor.

Standardul MPR-II, mai putin restrictiv, nu determina o crestere simtitoare a pretului la monitoarele care i se conformeaza. Producatorii trebuie sa realizeze doar o mai buna ecranare interna a tubului cinescop, si sa adauge magneti de compensare a campurilor create de bobinele de deflexie.

Standardul TCO, mai restrictiv, impune limite si mai mici pentru radiatiile electromagnetice localizate in special in fata ecranului monitorului. Costurile necesare respectarii acestui standard sunt mai mari din cauza dificultatilor de ecranare a suprafetei de sticla a monitorului cu un invelis special.

tratarea anti-reflexie: Pentru a evita reflectarea luminii externe si fenomenul de oglindire, ecranele monitoarelor sunt tratate cu substante speciale, care disperseaza lumina incidenta din exterior.

Doua metode sunt in prezent utilizate: tratarea ecranului cu strat de silicati (silica coating) si ecran anti-reflector (ARP - Anti-Reflective Panel).

O atentie speciala trebuie acordata atingerii si curatirii ecranelor tratate anti-reflexie, deoarece straturile depuse in acest scop pe suprafata ecranului sunt foarte sensibile la contacte mecanice.

suport Plug-and-Play (PnP): Suportul Plug-and-Play usureaza munca de instalare si configurare a monitorului la sistemul de calcul gazda. Standardul PnP modifica conectorul video VGA standard cu 15 pini, prin includerea unui 'canal de date pentru afisare' (DDC - Display Data Channel), prin care monitorul comunica sistemului parametrii proprii de functionare (rata de refresh curenta, cea maxima, etc).

9. Tipuri constructive de ecrane si tuburi. Functionare.

9.1. Ecrane cu tub catodic (CRT - Cathode Ray Tube)

In anii 1950, firma 'RCA' scotea pe piata primul tub catodic color. De atunci, se produc tuburi catodice color cu performante din ce in ce mai bune, si la preturi din ce in ce mai scazute.

Ca urmare, ecranele bazate pe tub catodic, sunt azi majoritare pe piata, constituind totodata solutia cea mai accesibila pentru marea masa a cumparatorilor de tehnica de calcul.

Afisarea imaginii la aceste tuburi se face prin baleierea suprafetei ecranului, de la stanga la dreapta si de sus in jos, de catre unul sau mai multe raze de electroni, provenite de la cate un tun de electroni.

In cazul tuburilor color, exista 3 fascicule de electroni, cate unul pentru culoarea rosu, verde, respectiv albastru. Astfel, prin combinarea celor 3 culori fundamentale, in diferite intensitati, se poate obtine „impresia” oricarei nuante perceptibile de catre ochiul uman.

Ecranul este tratat pe interior cu depuneri punctiforme de fosfor colorat - rosu, verde, albastru. Acestea sunt dispuse consecutiv pe linii si coloane, formand triade de puncte (dot triads). Triadele rezultate au forma triunghiulara sau liniara (mai recent), depinzand si de modul de dispunere al tunurilor de electroni.

Pentru ca fasciculul emis de tunul de electroni corespunzator culorii rosu (de exemplu), sa lovesaca exact punctul rosu de fosfor dintr-o triada de pe ecran, este necesara existenta unei grile de ghidare. Din punct de vedere tehnologic s-au impus doua variante constructive mai importante:

1. Tuburi catodice cu masca de umbrire (Shadow-mask CRTs)

Pentru a obliga electronii proveniti de la fiecare tun al tubului, sa loveasca exact punctul de fosfor corespondent de pe ecran, se utilizeaza o foita subtire de tabla prevazuta cu mici orificii dispuse regulat (Fig. 1.).

Fig. 1. Schema de principiu a tubului cu masca de umbrire.

Numarul si dispunerea orificiilor in masca de umbrire determina dimensiunea de afisare a respectivului ecran (cate un orificiu pentru fiecare triada de puncte de fosfor de pe ecran).

Datorita faptului ca cele trei fascicule de electroni bombardeaza ecranul sub unghiuri de incidenta diferite, este posibila construirea si alinierea orificiilor din masca in asa fel incat electronii generati de un tun vor bombarda punctul corespunzator din triada, pe cand celelalte doua se vor afla in umbra.

Doar un procent de 20-30% din totalul electronilor emisi initial de tunuri ajunge sa treaca de masca de umbrire, si sa loveasca fosforul ecranului, astfel ca restul energiei este disipata sub forma de caldura de catre masca.

Masca de umbrire a fost initial construita din otel, care are tendinta de a absorbi energia electronilor blocati de masca. Ca rezultat, aceste tipuri de masti se incalzesc si se dilata sensibil in timpul sesiunilor lungi de functionare a monitorului, cauzand distorsiuni de culoare si stralucire ale afisarii.

Variantele mai recente, imbunatatite, de masti, sunt construite dintr-un aliaj numit 'invar' (64% fier & 36% nichel), care nu se dilata la temperaturile nominale de functionare ale tubului. Astfel, se elimina distorsiunile de culoare si stralucire ale afisarii, si permite utilizarea unor fascicule mai puternice de electroni, rezultand imagini mai stralucitoare.

O alta problema a acestui tip de masti o reprezinta fenomenul denumit 'astigmatism'. Cand razele de electroni sunt directionate catre colturile ecranului, lovesc masca de umbrire sub un anumit unghi, producand o proiectie eliptica pe suprafata de fosfor a ecranului. Rezulta distorsionarea culorilor si defocalizarea imaginii in acele zone.

Corectarea astigmatismului s-a reusit prin dispunerea celor trei tunuri electronice in acelasi plan (inline guns), si intercalarea unor lentile electromagnetice in traseul fiecarui fascicul de electroni, cu rolul de a le orienta si focaliza.

Prin asamblarea impreuna a tunurilor electronice si a lentilelor de focalizare s-a redus considerabil lungimea gatului tubului catodic, astfel incat suprafata ecranului poate fi construita plana, si nu sferica. in acest mod, printre alte avantaje, se reduce foarte mult din stralucirea reflectata de ecran, provenind de la iluminatul ambiental.

2. Tuburi catodice cu grila de apertura (Aperture grill CRTs)

Cele mai cunoscute produse din aceasta categorie sunt tuburile realizate in tehnologia Trinitron, introdusa in 1968 de firma Sony (pana in prezent, Sony a vandut peste 70 mii. de tuburi Trinitron).

Aceasta tehnologie presupune existenta a trei fascicule de electroni generate de un singur tun. Acestea traverseaza o serie de lentile electromagnetice convergente si de focalizare (Fig. 2.).

Fig. 2. Schema de principiu a tubului cu grila de apertura.

Grila de ghidare a fasciculelor de electroni este compusa din fire foarte subtiri de metal dispuse vertical, foarte apropiate unul de celalalt, creand un set de fante verticale fine. Printr-o fanta, fiecare fascicul de electroni bombardeaza exact linia de fosfor de culoarea corespondenta.

Datorita faptului ca firele grilei de apertura blocheaza electronii doar pe verticala, ecranul va fi bombardat de mai multi electroni ca in cazul mastii de umbrire. Rezulta ca o caracteristica principala a tuburilor cu grila de apertura afisarea de imagini mai stralucitoare si mai uniforme.

Un alt avantaj este posibilitatea de dispunere a liniilor consecutive de fosfor colorat la distante foarte mici una de cealalta. Rezulta o rezolutie de afisare mult imbunatatita.

Fantele verticale ce compun grila confera ecranului o forma cilindrica si nu sferica, eliminand astfel fenomenul de stralucire a ecranului prin reflectarea luminii din exterior.

De asemenea, rezolutia pe verticala a ecranului nu depinde de spatierea pe verticala a orificiilor din grila, ca la tuburile cu masca de umbrire, ci de dimensiunea fasciculelor de electroni si de cea a punctelor de fosfor de pe ecran.

Problema dilatarii si deplasarii fantelor din masca datorate incalzirii excesive a materialului ce o compune, dispare aici.

Pentru a mentine firele verticale din grila de apertura perfect aliniate, sunt necesare unul sau mai multe fire orizontale de tensiune (tension wires). Astfel, depinzand de dimensiunea ecranului, se vor intalni: 1 fir de tensiune pozitionat la 1/3 din dimensiunea pe verticala a ecranului, pentru ecrane cu diagonale mai mici de 17'; 2 fire de tensiune pentru diagonala intre 17' - 21'; si 3 fire pentru diagonale mai mari de 21'.

Uzual, aceste fire sunt vizibile utilizatorului avizat, ca niste linii orizontale fine, de culoare gri. Acest dezavantaj este minor comparativ cu calitatea afisarii oferita de tuburile cu grila de apertura.

Patentul original pentru tehnologia grilelor de apertura detinut de firma Sony, a expirat, permitand si altor companii (Mitsubishi, Panasonic) sa imbunatateasca tehnologia Trinitron initiala.

9.2. Ecrane plate (FPD - Fiat Panel Display)

Tehnologia ecranelor plate evolueaza foarte rapid. Momentan ecranele plate reprezinta inca o soutie scumpa din cauza dificultatilor de fabricare (randamentul tipic: aprox. 65%, adica 4 ecrane din 10 fabricate sunt rebuturi).

Marea majoritate a dispozitivelor FPD functioneaza pe principiul adresarii matriceale, adica, pentru aprinderea unui punct de pe ecran, se activeaza randul si coloana corespunzatoare dintr-o matrice de elemente de afisare.

Cele mai comune variante constructive FPD sunt ecranele cu cristale lichide (LCD - Liquid Crysrtal Display) si ecranele cu plasma (PDP - Plasma Display Panel).

1. Ecranul cu cristale lichide

Elementul de baza il reprezinta solutia de cristale lichide (cristale de cyanobiphenyl). Aceste cristale sunt dipoli electrici, pozitionati intamplator intr-o solutie lichida. La aplicarea unui camp electric, cristalele se orienteaza in conformitate cu liniile de camp. Aceasta proprietate este exploatata in diferite moduri pentru a afisa informatie cu ajutorul cristalelor lichide.

O varianta uzuala este cea care polarizeaza lumina incidenta pe cristalele lichide, cu ajutorul unor ecrane polarizante (Fig. 3.).

Fig. 3. LCD cu polarizarea luminii.

In situatia de repaus, adica in absenta campului electric, cristalele sunt orientate haotic in solutie, reflectand inapoi un procent foarte mare din lumina incidenta pe dispozitiv. De aceea, fundalul afisajelor LCD este deschis la culoare (luminos).

Cand se aplica un camp electric prin intermediul celor doua ecrane conductoare, cristalele se orienteaza intr-un plan paralel cu liniile de camp si perpendicular pe suprafata dispozitivului. Lumina ce cade pe afisaj este polarizata la un anumit unghi de primul ecran, trece de cristale, si ajunge pe suprafata celui de al doilea ecran polarizant. Acesta o reflecta, dupa ce o polarizeaza cu un defazaj de 90°. Revenind la primul ecran, lumina este blocata in totalitate din cauza diferentei de faza existente. Astfel ca zona supusa campului electric va aparea inchisa la culoare.

In acest mod se pot afisa informatii ce vor apare negru pe un fundal deschis, rezultand modul monocrom de afisare.

Pentru a obtine o afisare in nuante de gri, activarea cristalelor lichide (aplicarea campului electric) este modulata. Astfel, pentru ca un element de imagine sa para 50% negru (gri mediu), semnalul de activare va fi un tren de impulsuri cu un factor de umplere de 1/2 (deci elementul respectiv va fi activat 50%) din timpul total de afisare).

Numarul de nuante de gri este insa limitat in principal de timpul de raspuns al cristalelor lichide; uzual se pot obtine 16 nuante de gri.

Ecranele color se bazeaza pe acelasi principiu de formare a nuantelor ca la tuburile catodice: compunerea a trei culori fundamentale (rosu, verde, abastru) cu diferite intensitati. Evident ca LCD-urile color necesita de trei ori mai multe elemente discrete ca cele monocrome.

Un element comun la toate ecranele LCD este cerinta de iluminare externa, deoarece ecranul cu cristale lichide nu genereaza lumina ca si tubul catodic.

Variantele uzuale de ecrane LCD cuprind: ecranele cu matrice pasiva, ecranele cu matrice activa, si ecranele feroelectrice.

Modelele cu matrice pasiva activeaza un element de imagine (pixel) prin adresarea sa matriceala, pe linii si coloane. Astfel, pentru un ecran VGA cu matrice pasiva sunt necesare 640 de tranzistoare pentru linii si 480 pentru coloane. Afisarea imaginii pe intregul ecran se realizeaza prin baleiere coloana cu coloana in timp ce randul curent este activat in prealabil (mod similar cu cel de la tuburile catodice). Dezavantajul consta in faptul ca un pixel va fi activat o perioada scurta de timp, rezultand un contrast slab. O alta problema este timpul lent de raspuns: 40- 200ms, inadecvat pentru multe aplicatii. Ca avantaj se poate mentiona pretul redus.

Ecranele LCD cu matrice activa utilizeaza cate un comutator (tranzistor) separat pentru fiecare element de imagine. Deci pentru un ecran VGA, sunt necesare 640x480 de tranzistoare. De obicei toate elementele necesare afisarii cu matrice activa sunt integrate intr-un singur circuit.

Posibilitatea adresarii fiecarui pixel in parte imbunatateste mult contrastul si viteza de raspuns a ecranelor cu matrice activa. Ecranele LCD cu matrice activa se produc in diferite variante constructive: TFT - Thin-Film Transistors; MTM - Metal-Insulator-Metal; PALC – Plasma Adressed Liquid Crystal.

Ecranele LCD feroelectrice utilizeaza un tip special de cristale lichide, care isi pastreaza polaritatea dupa ce au fost activate. Astfel se reduce mult activitatea de reimprospatare, si, de asemenea, se reduce fenomenul de palpaire a imaginii. Timpul de raspuns este foarte bun (sub lOOns). Dezavantajul lor este pretul inca mare, fiind foarte dificil de fabricat.

2. Ecranele cu plasma (PDP - Plasma Display Panels)

Tehnologia utilizata in realizarea ecranelor cu plasma este in dezvoltare de mai multi ani, si promite foarte mult in domeniul afisarii informatiei.

Un strat de gaz special este interpus intre doua ecrane transparente, pe care exista fixate randuri respectiv coloane de electrozi sub forma de pelicule transparente (Fig. ).

Fig.  Ecranul cu plasma.

Prin activarea unei anumite perechi de electrozi rand-coloana, gazul de la intersectia lor se ionizeaza, emitand lumina. Tipul gazului determina culoarea de afisare.

Imaginile afisate prezinta contrast si stralucire excelente, si, in plus, scalarea la dimensiuni mai mari se poate face usor. Nu sunt in totalitate rezolvate problemele legate de afisarea in nivele de gri si color.

9.3. Ecranele tactile (touch screens)

Ecranele tactile nu propun o alta solutie de afisare a informatiei, ci adauga un element nou la tehnologiile existente: posibilitatea de selectare si manipulare a informatiei de pe ecran, cu mana.

Domeniile de utilizare sunt multiple, de la biblioteci si mari magazine, pana la restaurante si statii de metrou; in general oriunde este vorba de informarea comoda si directa a publicului.

In prezent s-au impus patru tehnologii de fabricare a ecranelor tactile: capacitive, acustice (SAW – Sound Acoustic Wave), rezistive si infrarosii.

1. Ecranele tactile capacitive

Pe sticla monitorului este aplicat un film subtire si transparent de substanta conductoare electric. Deasupra filmului conductiv, se aplica un nou strat de sticla, izolator. Electrozi pozitionati in colturile ecranului, si conectati la filmul conductiv, preiau sarcinile electrice induse in mod capacitiv pe film.

In momentul in care degetul atinge suprafata ecranului tactil, induce sarcini electrice pe filmul conductiv, care sunt preluate sub forma de curenti de catre controllerul ecranului, care calculeaza pozitia curenta a degetului.

De remarcat ca aceasta tehnologie se poate aplica si pentru transformarea unui monitor normal, intr-unui tactil, prin realizarea unui upgrade.

2. Ecranele tactile acustice

Tehnologia SAW (Sound Acoustic Wave) adauga in plus, fata de cea capacitiva, posibilitatea detectarii nivelelor (gradientilor) de presiune, si permite lucrul cu manusi (care sunt izolatoare electrice). in plus, functionarea nu e afectata de zgarierea suprafetei de sticla protectoare a ecranului. Este, in schimb, sensibila la picaturi de lichide sau urme de grasime pe ecran.

Se poate instala usor pe un monitor normal, de catre utilizator, fara a fi necesara asistanta tehnica.

Functionarea se bazeaza pe emiterea de unde sonore de-a lungul suprafetei ecranului. in momentul in care degetul se interpune in calea semnalului, i se calculeaza pozitia prin cooronatele x si y, si presiunea – prin coordonata z.

3. Ecranele tactile rezistive

Cea mai veche si mai populara, tehnologia rezistiva se bazeaza pe interpretarea presiunii de apasare pe ecran. Elementul de baza este un sistem suprapus de site metalice, sau un strat plastic conductiv de puncte de presiune, dispuse pe sticla exterioara a ecranului monitorului. Pozitia punctului de contact este determinata prin calcularea curentilor electrici ce apar in dispozitivul-senzor amintit.

Desi sunt sensibile la zgarieturi, ecranele tactile rezistive sunt ieftine, prezinta timpi de raspuns buni, detecteaza gradienti de presiune, si se pot utiliza manusi. Se preteaza foarte bine in aplicatii medicale sau medii industriale, cat si la sisteme de informare a publicului (banci, burse, biblioteci, etc).

4. Ecranele tactile cu infrarosii

Sunt utilizate mai rar, mai ales in medii de laborator, deoarece sunt prea lente, prea sensibile la impuritatile din aer si la elementele straine de pe suprafata ecranului, si nu ofera rezolutii suficiente pentru uz general.

Tehnologia se bazeaza pe utilizarea unei rame cu diode si senzori de infrarosu, care sesizeaza prezenta oricarui obiect interpus in calea unei raze infrarosii din retea.