Danas je gotovo nemoguće pronaći osobu koja bi još uvijek koristila CRT monitor ili stari CRT TV. Ova tehnika je brzo i uspješno zamijenjena LCD modelima baziranim na tekućim kristalima. Ali matrice nisu ništa manje važne. Što su tekući kristali i matrice? Sve ćete to naučiti iz našeg članka.
Pozadina
Prvi put svijet je saznao za tekuće kristale 1888. godine, kada je poznati botaničar Friedrich Reinitzer otkrio postojanje čudnih tvari u biljkama. Začudilo ga je da neke tvari, koje u početku imaju kristalnu strukturu, potpuno mijenjaju svojstva kada se zagrijavaju.
Dakle, na temperaturi od 178 Celzijevih stupnjeva, tvar se prvo zamutila, a zatim se potpuno pretvorila u tekućinu. No otkrićima tu nije bio kraj. Pokazalo se da se čudna tekućina elektromagnetski manifestira kao kristal. Tada se pojavio izraz "tekući kristal".
Kako funkcioniraju LCD matrice
Na tome se temelji matrica. Što je matrica? tovišeznačan pojam. Jedno od njegovih značenja je zaslon prijenosnog računala, LCD monitor ili moderan TV ekran. Sada ćemo saznati na čemu se temelji princip njihovog rada.
I temelji se na uobičajenoj polarizaciji svjetlosti. Ako se sjećate školskog tečaja fizike, onda to samo govori da su neke tvari sposobne prenijeti svjetlost samo jednog spektra. Zato dva polarizatora pod kutom od 90 stupnjeva možda uopće ne propuštaju svjetlost. U slučaju kada se između njih nalazi neka naprava koja može uključiti svjetlo, moći ćemo podesiti jačinu sjaja i druge parametre. Općenito, ovo je najjednostavnija matrica.
Pojednostavljeni matrični raspored
Uobičajeni LCD zaslon uvijek će se sastojati od nekoliko trajnih dijelova:
- Lumpice za osvjetljenje.
- Reflektori koji osiguravaju ujednačenost gornjeg osvjetljenja.
- polarizatori.
- Staklena podloga s vodljivim kontaktima.
- Neka količina ozloglašenih tekućih kristala.
- Još jedan polarizator i supstrat.
Svaki piksel takve matrice je formiran od crvenih, zelenih i plavih točaka, čija kombinacija vam omogućuje da dobijete bilo koju od dostupnih boja. Ako ih sve upalite u isto vrijeme, rezultat je bijeli. Usput, koja je rezolucija matrice? Ovo je broj piksela na njemu (1280x1024, na primjer).
Što su matrice?
Pojednostavljeno rečeno, oni su pasivni (jednostavni) i aktivni. Pasivni - najjednostavniji, u njimapikseli se pale uzastopno, red po red. Sukladno tome, pri pokušaju uspostavljanja proizvodnje displeja s velikom dijagonalom pokazalo se da je potrebno nerazmjerno povećati duljinu vodiča. Kao rezultat toga, ne samo da se trošak značajno povećao, već se povećao i napon, što je dovelo do naglog povećanja broja smetnji. Stoga se pasivne matrice mogu koristiti samo u proizvodnji jeftinih monitora s malom dijagonalom.
Aktivne vrste monitora, TFT, omogućuju vam da zasebno kontrolirate svaki (!) od milijuna piksela. Činjenica je da svaki piksel kontrolira zasebni tranzistor. Kako bi se spriječilo da ćelija prerano izgubi naboj, dodaje joj se zasebni kondenzator. Naravno, zbog takve sheme bilo je moguće značajno smanjiti vrijeme odziva svakog piksela.
Matematičko opravdanje
U matematici, matrica je objekt napisan kao tablica, čiji su elementi na sjecištu njegovih redaka i stupaca. Treba napomenuti da se matrice općenito široko koriste u računalima. Isti prikaz može se protumačiti kao matrica. Budući da svaki piksel ima određene koordinate. Dakle, svaka slika koja se formira na zaslonu prijenosnog računala je matrica, čije ćelije sadrže boje svakog piksela.
Svaka vrijednost zauzima točno 1 bajt memorije. Malo? Jao, čak iu ovom slučaju, samo jedan FullHD okvir (1920 × 1080) trebat će nekoliko MB. Koliko vam prostora treba za film od 90 minuta? Zatoslika je komprimirana. U ovom slučaju, determinanta je od velike važnosti.
Usput, koja je determinanta matrice? To je polinom koji kombinira elemente kvadratne matrice na način da se njegova vrijednost čuva transpozicijom i linearnim kombinacijama redaka ili stupaca. U ovom slučaju, matrica se shvaća kao matematički izraz koji opisuje raspored piksela u kojima su njihove boje kodirane. Zove se kvadrat jer je broj redaka i stupaca u njemu isti.
Zašto je ovo toliko važno? Činjenica je da se Haar transformacija koristi u kodiranju. U suštini, Haarova transformacija se odnosi na rotiranje točaka na takav način da se mogu prikladno i kompaktno kodirati. Kao rezultat, dobiva se ortogonalna matrica za čije se dekodiranje koristi determinanta.
Sada ćemo pogledati glavne vrste matrice (već smo saznali što je sama matrica).
TN+film
Jedan od najjeftinijih i najčešćih modela zaslona danas. Ima relativno brzo vrijeme odziva, ali prilično lošu reprodukciju boja. Problem je što su kristali u ovoj matrici smješteni tako da su kutovi gledanja zanemarivi. Za borbu protiv ovog fenomena razvijen je poseban film koji omogućuje malo šire kutove gledanja.
Kristali u ovoj matrici poredani su u stupac, nalikujući tako vojnicima na paradi. Kristali su uvijeni u spiralu, zahvaljujući kojoj se savršeno čvrsto prianjaju jedan uz drugi. Kako bi slojevi dobro prianjali uz podloge, specijalzarezi.
Na svaki kristal je spojena elektroda koja regulira napon na njemu. Ako nema napona, tada se kristali okreću za 90 stupnjeva, zbog čega svjetlost slobodno prolazi kroz njih. Ispada uobičajeni bijeli piksel matrice. Što je crveno ili zeleno? Kako funkcionira?
Čim se napon stavi, spirala se komprimira, a stupanj kompresije izravno ovisi o jačini struje. Ako je vrijednost maksimalna, tada kristali općenito prestaju prenositi svjetlost, što rezultira crnom pozadinom. Da biste dobili sivu boju i njene nijanse, položaj kristala u spirali se podešava tako da propuštaju malo svjetla.
Usput, prema zadanim postavkama, sve boje su uvijek aktivirane u ovim matricama, što rezultira bijelim pikselom. Zato je tako lako prepoznati izgorjeli piksel, koji se uvijek pojavljuje kao svijetla točka na monitoru. S obzirom da matrice ovog tipa uvijek imaju problema s reprodukcijom boja, vrlo je teško postići i crni prikaz.
Kako bi nekako popravili situaciju, inženjeri su postavili kristale pod kutom od 210°, što je rezultiralo poboljšanom kvalitetom boje i vremenom odziva. Ali čak iu ovom slučaju bilo je nekih preklapanja: za razliku od klasičnih TN-matrica, postojao je problem s nijansama bijele boje, ispostavilo se da su boje isprane. Tako je rođena DSTN tehnologija. Njegova je bit u tome što je zaslon podijeljen na dvije polovice, od kojih se svaka kontrolira zasebno. Kvaliteta prikaza dramatično se poboljšala, alipovećao težinu i cijenu monitora.
Ovo je matrica u prijenosnom računalu tipa TN+film.
S-IPS
Hitachi je, nakon što je dovoljno patio od nedostataka prethodne tehnologije, odlučio da je više ne pokušava poboljšati, već jednostavno izmisliti nešto radikalno novo. Štoviše, 1971. Günter Baur je otkrio da se kristali ne mogu postaviti u obliku tordiranih stupova, već paralelno jedan s drugim na staklenoj podlozi. Naravno, u ovom slučaju, elektrode za prijenos su također tamo pričvršćene.
Ako na prvom polarizacijskom filteru nema napona, svjetlost slobodno prolazi kroz njega, ali se zadržava na drugom supstratu čija je ravnina polarizacije uvijek pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na prvu. Zbog toga ne samo da se brzina odziva monitora dramatično povećava, već je crna boja stvarno crna, a ne varijacija tamnosive nijanse. Osim toga, prošireni kutovi gledanja su velika prednost.
Mane tehnologije
Jao, ali rotacija kristala, koji su međusobno paralelni, traje mnogo više vremena. Stoga je vrijeme odziva na starijim modelima doseglo uistinu kiklopsku vrijednost, 35-25 ms! Ponekad je čak bilo moguće promatrati petlju iz kursora, a korisnicima je bilo bolje zaboraviti na dinamične scene u igračkama i filmovima.
Budući da su elektrode na istoj podlozi, potrebno je mnogo više snage za okretanje kristala u željenom smjeru. I stoga sveIPS monitori rijetko dobivaju Energy Star za ekonomičnost. Naravno, za osvjetljavanje podloge potrebna je i upotreba snažnijih svjetiljki, a to ne popravlja situaciju s povećanom potrošnjom energije.
Proizvodljivost takvih matrica je visoka, pa su stoga donedavno bile vrlo, vrlo skupe. Ukratko, uz sve prednosti i nedostatke, ovi su monitori izvrsni za dizajnere: kvaliteta boja im je izvrsna, a vrijeme odziva se u nekim slučajevima može žrtvovati.
Ovo je IPS ploča.
MVA/PVA
Budući da obje gore navedene vrste senzora imaju nedostatke koje je gotovo nemoguće ukloniti, Fujitsu je razvio novu tehnologiju. Zapravo, MVA / PVA je modificirana verzija IPS-a. Glavna razlika su elektrode. Nalaze se na drugoj podlozi u obliku osebujnih trokuta. Ovo rješenje omogućuje kristalima da brže reagiraju na promjene napona, a prikaz boja postaje mnogo bolji.
Kamera
A što je matrica u fotoaparatu? U ovom slučaju, ovo je naziv kristala vodiča, koji je također poznat kao uređaj s nabojem (CCD). Što je više ćelija u matrici kamere, to je bolje. Kada se zatvarač fotoaparata otvori, struja elektrona prolazi kroz matricu: što ih je više, to je jača struja koja se javlja. Sukladno tome, u tamnim dijelovima se ne stvara struja. Područja matrice koja su osjetljiva na određene boje, urezultat i formirajte cjelovitu sliku.
Usput, koja je veličina matrice, ako govorimo o računalima ili prijenosnim računalima? Jednostavno je - ovo je naziv dijagonale zaslona.
