Danes je skoraj nemogoče najti osebo, ki bi še vedno uporabljala CRT monitor ali star CRT TV. To tehniko so hitro in uspešno nadomestili modeli LCD na osnovi tekočih kristalov. Toda matrice niso nič manj pomembne. Kaj so tekoči kristali in matrice? Vse to se boste naučili iz našega članka.
Zadnja zgodba
Prvič je svet izvedel za tekoče kristale leta 1888, ko je slavni botanik Friedrich Reinitzer odkril obstoj čudnih snovi v rastlinah. Presenečen je bil, da nekatere snovi, ki imajo sprva kristalno strukturo, pri segrevanju popolnoma spremenijo svoje lastnosti.
Torej, pri temperaturi 178 stopinj Celzija je snov najprej postala motna, nato pa se je popolnoma spremenila v tekočino. A odkritja se tu niso končala. Izkazalo se je, da se čudna tekočina elektromagnetno manifestira kot kristal. Takrat se je pojavil izraz "tekoči kristal".
Kako delujejo LCD matrice
Na tem temelji matrica. Kaj je matrica? todvoumen izraz. Eden od njegovih pomenov je zaslon prenosnika, LCD monitor ali sodoben TV zaslon. Zdaj bomo izvedeli, na čem temelji princip njihovega dela.
In temelji na običajni polarizaciji svetlobe. Če se spomnite šolskega tečaja fizike, potem le pove, da so nekatere snovi sposobne prenesti svetlobo samo enega spektra. Zato dva polarizatorja pod kotom 90 stopinj morda sploh ne prepuščata svetlobe. V primeru, ko je med njima neka naprava, ki lahko obrača luč, bomo lahko prilagodili svetlost sijaja in druge parametre. Na splošno je to najpreprostejša matrica.
Poenostavljena matrična ureditev
Navadni LCD zaslon bo vedno sestavljen iz več stalnih delov:
- svetilke za osvetlitev.
- Reflektorji, ki zagotavljajo enakomernost zgornje osvetlitve.
- polarizatorji.
- Steklena podlaga s prevodnimi kontakti.
- Nekaj razvpitih tekočih kristalov.
- Še en polarizator in substrat.
Vsak piksel takšne matrice je sestavljen iz rdečih, zelenih in modrih pik, katerih kombinacija vam omogoča, da dobite katero koli od razpoložljivih barv. Če jih vklopite vse hkrati, je rezultat bel. Mimogrede, kakšna je ločljivost matrike? To je število slikovnih pik na njem (na primer 1280x1024).
Kaj so matrice?
Preprosto povedano, so pasivni (preprosti) in aktivni. Pasivni - najpreprostejši, v njihpiksli se sprožijo zaporedno, vrstica za vrstico. V skladu s tem se je pri poskusu vzpostavitve proizvodnje zaslonov z veliko diagonalo izkazalo, da je treba nesorazmerno povečati dolžino vodnikov. Posledično se niso občutno povečali le stroški, temveč se je povečala tudi napetost, kar je povzročilo močno povečanje števila motenj. Zato se lahko pasivne matrice uporabljajo samo pri proizvodnji poceni monitorjev z majhno diagonalo.
Aktivne različice monitorjev, TFT, vam omogočajo nadzor vsakega (!) od milijonov slikovnih pik posebej. Dejstvo je, da vsako slikovno piko nadzoruje ločen tranzistor. Da celica ne bi predčasno izgubila naboja, ji je dodan ločen kondenzator. Seveda je bilo zaradi takšne sheme mogoče občutno zmanjšati odzivni čas posamezne slikovne pike.
Matematična utemeljitev
V matematiki je matrika predmet, zapisan kot tabela, katere elementi so na presečišču njenih vrstic in stolpcev. Treba je opozoriti, da se matrike na splošno pogosto uporabljajo v računalnikih. Isti prikaz je mogoče razlagati kot matriko. Ker ima vsak piksel določene koordinate. Tako je vsaka slika, ki se oblikuje na zaslonu prenosnika, matrica, katere celice vsebujejo barve vsakega slikovnega pika.
Vsaka vrednost zavzame točno 1 bajt pomnilnika. Malo? Žal, tudi v tem primeru bo samo en okvir FullHD (1920 × 1080) vzel nekaj MB. Koliko prostora potrebujete za 90-minutni film? Zatoslika je stisnjena. V tem primeru je determinanta zelo pomembna.
Mimogrede, kaj je matrična determinanta? Je polinom, ki združuje elemente kvadratne matrike na način, da se njegova vrednost ohrani s transpozicijo in linearnimi kombinacijami vrstic ali stolpcev. V tem primeru se matrika razume kot matematični izraz, ki opisuje razporeditev slikovnih pik, v katerih so kodirane njihove barve. Imenuje se kvadrat, ker je število vrstic in stolpcev v njem enako.
Zakaj je to tako pomembno? Dejstvo je, da se Haarjeva transformacija uporablja pri kodiranju. V bistvu gre pri Haarovi transformaciji za vrtenje točk na tak način, da jih je mogoče priročno in kompaktno kodirati. Kot rezultat se dobi ortogonalna matrika, za dekodiranje katere se uporablja determinanta.
Zdaj si bomo ogledali glavne vrste matrik (smo že ugotovili, kaj je sama matrika).
TN+film
Eden najcenejših in najpogostejših modelov zaslonov danes. Ima razmeroma hiter odzivni čas, vendar precej slabo barvno reprodukcijo. Težava je v tem, da so kristali v tej matriki nameščeni tako, da so koti gledanja zanemarljivi. Za boj proti temu pojavu je bil razvit poseben film, ki omogoča nekoliko širše zorne kote.
Kristali v tej matriki so razporejeni v stolpcu in tako spominjajo na vojake na paradi. Kristali so zviti v spiralo, zahvaljujoč kateri se popolnoma tesno oprimejo drug drugega. Da se sloji dobro oprimejo podlage, posebnezareze.
Na vsak kristal je priključena elektroda, ki uravnava napetost na njem. Če napetosti ni, se kristali vrtijo za 90 stopinj, zaradi česar svetloba prosto prehaja skozi njih. Izkazalo se je, da je običajna bela slikovna pika matrice. Kaj je rdeče ali zeleno? Kako deluje?
Takoj, ko se pojavi napetost, se spirala stisne, stopnja stiskanja pa je neposredno odvisna od jakosti toka. Če je vrednost največja, potem kristali na splošno prenehajo prepuščati svetlobo, kar povzroči črno ozadje. Za pridobitev sive barve in njenih odtenkov je položaj kristalov v spirali prilagojen tako, da prepuščajo nekaj svetlobe.
Mimogrede, privzeto so vse barve v teh matrikah vedno aktivirane, kar ima za posledico bel piksel. Zato je tako enostavno prepoznati požgano piko, ki se na monitorju vedno prikaže kot svetla pika. Glede na to, da imajo tovrstne matrice vedno težave z barvno reprodukcijo, je zelo težko doseči tudi črn prikaz.
Da bi nekako odpravili situacijo, so inženirji postavili kristale pod kotom 210°, kar je povzročilo izboljšano kakovost barv in odzivni čas. Toda tudi v tem primeru je bilo nekaj prekrivanj: za razliko od klasičnih TN-matrik je prišlo do težave z odtenki bele, barve so se izkazale za izprane. Tako se je rodila tehnologija DSTN. Njegovo bistvo je, da je zaslon razdeljen na dve polovici, od katerih se vsaka krmili posebej. Kakovost zaslona se je močno izboljšala, vendarpovečala težo in stroške monitorjev.
To je matrica v prenosnem računalniku tipa TN+film.
S-IPS
Hitachi, ki je dovolj trpel zaradi pomanjkljivosti prejšnje tehnologije, se je odločil, da je ne bo poskušal več izboljšati, ampak preprosto izumil nekaj radikalno novega. Poleg tega je leta 1971 Günter Baur ugotovil, da kristalov ni mogoče postaviti v obliki zvitih stebrov, temveč vzporedno drug z drugim na stekleno podlago. Seveda so v tem primeru tam pritrjene tudi oddajne elektrode.
Če na prvem polarizacijskem filtru ni napetosti, svetloba prosto prehaja skozi njega, vendar se zadrži na drugem substratu, katerega ravnina polarizacije je vedno pod kotom 90 stopinj glede na prvi. Zaradi tega se ne samo, da se odzivna hitrost monitorja dramatično poveča, ampak je črna barva res črna in ne različica temno sivega odtenka. Poleg tega so razširjeni koti gledanja velika prednost.
Pomanjkljivosti tehnologije
Žal, a vrtenje kristalov, ki so vzporedni drug z drugim, traja veliko več časa. Zato je odzivni čas na starejših modelih dosegel resnično ciklopsko vrednost, 35-25 ms! Včasih je bilo mogoče celo opazovati zanko s kazalca in je bilo bolje, da so uporabniki pozabili na dinamične prizore v igračah in filmih.
Ker so elektrode na istem substratu, je za obračanje kristalov v želeni smeri potrebno veliko več moči. In zato vseMonitorji IPS redko zaslužijo Energy Star zaradi varčnosti. Seveda je za osvetlitev substrata potrebna tudi uporaba močnejših svetilk, kar pa ne izboljša razmer s povečano porabo energije.
Proizvodnost takšnih matrik je visoka, zato so bile do nedavnega zelo, zelo drage. Skratka, z vsemi prednostmi in slabostmi so ti monitorji odlični za oblikovalce: njihova barvna kakovost je odlična, v nekaterih primerih pa je mogoče žrtvovati odzivni čas.
To je plošča IPS.
MVA/PVA
Ker imata obe zgornji vrsti senzorjev pomanjkljivosti, ki jih je skoraj nemogoče odpraviti, je Fujitsu razvil novo tehnologijo. Pravzaprav je MVA / PVA spremenjena različica IPS. Glavna razlika so elektrode. Nahajajo se na drugem substratu v obliki svojevrstnih trikotnikov. Ta rešitev omogoča kristalom, da se hitreje odzovejo na spremembe napetosti, barvno upodabljanje pa postane veliko boljše.
kamera
In kaj je matrica v fotoaparatu? V tem primeru je to ime kristala prevodnika, ki je znan tudi kot nabojno sklopljena naprava (CCD). Več celic v matriki kamere, boljša je. Ko se zaklop kamere odpre, tok elektronov prehaja skozi matriko: več ko jih je, močnejši je tok, ki se pojavi. V skladu s tem se v temnih delih ne tvori tok. Območja matrice, ki so občutljiva na določene barve, vrezultat in oblikujte celotno sliko.
Mimogrede, kakšna je velikost matrice, če govorimo o računalnikih ali prenosnih računalnikih? Preprosto je - to je ime diagonale zaslona.
