Avui és gairebé impossible trobar una persona que encara faci servir un monitor CRT o un televisor CRT antic. Aquesta tècnica va ser substituïda ràpidament i amb èxit pels models LCD basats en cristalls líquids. Però les matrius no són menys importants. Què són els cristalls líquids i les matrius? Tot això ho aprendràs al nostre article.
Historia de fons
Per primera vegada el món va conèixer els cristalls líquids l'any 1888, quan el famós botànic Friedrich Reinitzer va descobrir l'existència de substàncies estranyes a les plantes. Es va sorprendre que algunes substàncies, que inicialment tenen una estructura cristal·lina, canvien completament les seves propietats quan s'escalfen.
Així, a una temperatura de 178 graus centígrads, la substància es va ennuvolar primer i després es va convertir completament en líquid. Però els descobriments no van acabar aquí. Va resultar que l'estrany líquid es manifesta electromagnèticament com un cristall. Va ser llavors quan va aparèixer el terme "cristall líquid".
Com funcionen les matrius LCD
Això és en què es basa la matriu. Què és una matriu? aixòterme ambigu. Un dels seus significats és una pantalla portàtil, un monitor LCD o una pantalla de TV moderna. Ara descobrirem en què es basa el principi del seu treball.
I es basa en la polarització habitual de la llum. Si recordeu el curs de física de l'escola, només diu que algunes substàncies són capaces de transmetre llum d'un sol espectre. És per això que dos polaritzadors amb un angle de 90 graus poden no transmetre llum en absolut. En el cas que hi hagi algun dispositiu entre ells que pugui encendre la llum, podrem ajustar la brillantor de la resplendor i altres paràmetres. En general, aquesta és la matriu més senzilla.
Arranjament de matriu simplificat
Una pantalla LCD normal constarà sempre de diverses parts permanents:
- Làmpades d'il·luminació.
- Reflectors que asseguren la uniformitat de la il·luminació anterior.
- Polaritzadors.
- Sustrat de vidre amb contactes conductors.
- Una quantitat dels famosos cristalls líquids.
- Un altre polaritzador i substrat.
Cada píxel d'aquesta matriu està format per punts vermells, verds i blaus, la combinació dels quals us permet obtenir qualsevol dels colors disponibles. Si els encès tots alhora, el resultat és blanc. Per cert, quina és la resolució de la matriu? Aquest és el nombre de píxels que hi ha (1280x1024, per exemple).
Què són les matrius?
Per dir-ho simplement, són passius (simples) i actius. Passiu - el més senzill, en ellsels píxels s'encenen seqüencialment, línia per línia. En conseqüència, quan es va intentar establir la producció de pantalles amb una gran diagonal, va resultar que era necessari augmentar de manera desproporcionada la longitud dels conductors. Com a resultat, no només va augmentar significativament el cost, sinó que també va augmentar la tensió, fet que va provocar un fort augment del nombre d'interferències. Per tant, les matrius passives només es poden utilitzar en la producció de monitors econòmics amb una diagonal petita.
Les varietats actives de monitors, TFT, us permeten controlar cadascun (!) dels milions de píxels per separat. El fet és que cada píxel està controlat per un transistor independent. Per evitar que la cèl·lula perdi la càrrega prematurament, s'hi afegeix un condensador independent. Per descomptat, gràcies a aquest esquema, va ser possible reduir significativament el temps de resposta de cada píxel.
Justificació matemàtica
En matemàtiques, una matriu és un objecte escrit com una taula, els elements del qual es troben a la intersecció de les seves files i columnes. Cal tenir en compte que les matrius s'utilitzen generalment en ordinadors. La mateixa pantalla es pot interpretar com una matriu. Com que cada píxel té unes coordenades determinades. Així, qualsevol imatge que es formi a la pantalla del portàtil és una matriu, les cel·les de la qual contenen els colors de cada píxel.
Cada valor ocupa exactament 1 byte de memòria. Una mica? Per desgràcia, fins i tot en aquest cas, només un fotograma FullHD (1920 × 1080) necessitarà un parell de MB. Quant espai necessites per a una pel·lícula de 90 minuts? Aixo es perquéla imatge està comprimida. En aquest cas, el determinant és de gran importància.
Per cert, quin és el determinant de la matriu? És un polinomi que combina els elements d'una matriu quadrada de manera que el seu valor es conserva mitjançant transposició i combinacions lineals de files o columnes. En aquest cas, una matriu s'entén com una expressió matemàtica que descriu la disposició dels píxels en què estan codificats els seus colors. S'anomena quadrat perquè el nombre de files i columnes és el mateix.
Per què és tan important? El fet és que la transformada de Haar s'utilitza en la codificació. Essencialment, la transformada de Haar tracta de girar punts de manera que es puguin codificar de manera còmoda i compacta. Com a resultat, s'obté una matriu ortogonal, per a la descodificació de la qual s'utilitza el determinant.
Ara veurem els principals tipus de matriu (ja hem esbrinat quina és la matriu en si).
TN+pel·lícula
Un dels models de pantalles més barats i comuns actuals. Té un temps de resposta relativament ràpid, però una reproducció del color més aviat pobre. El problema és que els cristalls d'aquesta matriu estan situats de manera que els angles de visió són insignificants. Per combatre aquest fenomen, s'ha desenvolupat una pel·lícula especial que permet angles de visió una mica més amplis.
Els cristalls d'aquesta matriu estan disposats en una columna, semblant així als soldats en desfilada. Els cristalls estan retorçats en espiral, gràcies a la qual s'enganxen perfectament entre si. Perquè les capes s'adhereixin bé als substrats, especialosques.
A cada cristall es connecta un elèctrode, que regula la tensió. Si no hi ha tensió, els cristalls giren 90 graus, com a resultat de la qual cosa la llum passa lliurement a través d'ells. Resulta el píxel blanc habitual de la matriu. Què és vermell o verd? Com funciona?
Tan aviat com s'aplica la tensió, l'espiral es comprimeix i el grau de compressió depèn directament de la força del corrent. Si el valor és màxim, els cristalls generalment deixen de transmetre llum, donant lloc a un fons negre. Per obtenir el color gris i els seus matisos, s'ajusta la posició dels cristalls a l'espiral perquè deixin entrar una mica de llum.
Per cert, de manera predeterminada, tots els colors estan sempre activats en aquestes matrius, donant lloc a un píxel blanc. Per això és tan fàcil identificar un píxel cremat, que sempre apareix com un punt brillant al monitor. Atès que les matrius d'aquest tipus sempre tenen problemes amb la reproducció del color, és molt difícil aconseguir també una pantalla negra.
Per solucionar d'alguna manera la situació, els enginyers van col·locar els cristalls en un angle de 210°, donant lloc a una millor qualitat del color i temps de resposta. Però fins i tot en aquest cas, hi va haver alguns solapaments: a diferència de les matrius TN clàssiques, hi va haver un problema amb els tons de blanc, els colors van resultar rentats. Així va néixer la tecnologia DSTN. La seva essència és que la pantalla es divideix en dues meitats, cadascuna de les quals es controla per separat. La qualitat de la pantalla ha millorat dràsticament, peròva augmentar el pes i el cost dels monitors.
Això és el que és una matriu en un ordinador portàtil tipus pel·lícula TN+.
S-IPS
Hitachi, després d'haver patit prou les mancances de la tecnologia anterior, va decidir no intentar millorar-la més, sinó simplement inventar alguna cosa radicalment nova. A més, el 1971 Günter Baur va descobrir que els cristalls es poden col·locar no en forma de columnes retorçades, sinó col·locats paral·lels entre si sobre un substrat de vidre. Per descomptat, en aquest cas, els elèctrodes de transmissió també hi estan connectats.
Si no hi ha tensió al primer filtre polaritzador, la llum hi passa lliurement, però es reté al segon substrat, el pla de polarització del qual està sempre en un angle de 90 graus respecte al primer. A causa d'això, no només augmenta la velocitat de resposta del monitor, sinó que el color negre és realment negre i no una variació d'un to gris fosc. A més, els angles de visió ampliats són un gran avantatge.
Defectes de la tecnologia
Ai, però la rotació dels cristalls, que són paral·lels entre si, requereix molt més temps. I per tant, el temps de resposta en models antics va assolir un valor realment ciclòpi, 35-25 ms! De vegades fins i tot era possible observar un bucle des del cursor, i era millor que els usuaris s'oblidessin de les escenes dinàmiques de les joguines i les pel·lícules.
Com que els elèctrodes estan al mateix substrat, es necessita molta més potència per girar els cristalls en la direcció requerida. I per tant totEls monitors IPS poques vegades guanyen una estrella energètica per a l'economia. Per descomptat, per il·luminar el substrat també cal utilitzar làmpades més potents, i això no millora la situació amb un major consum d'energia.
La fabricabilitat d'aquestes matrius és alta i, per tant, fins fa poc, eren molt, molt cares. En resum, amb tots els avantatges i desavantatges, aquests monitors són ideals per als dissenyadors: la seva qualitat de color és excel·lent i el temps de resposta es pot sacrificar en alguns casos.
Això és el que és un panell IPS.
MVA/PVA
Com que els dos tipus de sensors anteriors tenen defectes que són pràcticament impossibles d'eliminar, Fujitsu ha desenvolupat una nova tecnologia. De fet, MVA / PVA és una versió modificada d'IPS. La diferència principal són els elèctrodes. Es troben al segon substrat en forma de triangles peculiars. Aquesta solució permet que els cristalls responguin més ràpidament als canvis de tensió i la reproducció del color es millora molt.
Càmera
I què és una matriu en una càmera? En aquest cas, aquest és el nom del cristall conductor, que també es coneix com a dispositiu acoblat a càrrega (CCD). Com més cel·les a la matriu de la càmera, millor serà. Quan s'obre l'obturador de la càmera, un corrent d'electrons travessa la matriu: com més n'hi ha, més intens és el corrent que es produeix. En conseqüència, no es forma cap corrent a les parts fosques. Àrees de la matriu que són sensibles a determinats colors, enresultat i formeu una imatge completa.
Per cert, quina mida té la matriu, si parlem d'ordinadors o portàtils? És senzill: aquest és el nom de la diagonal de la pantalla.
