Ma szinte lehetetlen olyan embert találni, aki még mindig CRT-monitort vagy régi CRT-tévét használna. Ezt a technikát gyorsan és sikeresen felváltották a folyadékkristályokon alapuló LCD-modellek. De a mátrixok nem kevésbé fontosak. Mik azok a folyadékkristályok és mátrixok? Mindezt cikkünkből megtudhatja.
Háttörténet
A világ először 1888-ban szerzett tudomást a folyadékkristályokról, amikor a híres botanikus, Friedrich Reinitzer felfedezte furcsa anyagok létezését a növényekben. Csodálkozott, hogy egyes anyagok, amelyek kezdetben kristályos szerkezetűek, hevítés hatására teljesen megváltoztatják tulajdonságaikat.
Tehát 178 Celsius fokos hőmérsékleten az anyag először zavarossá vált, majd teljesen folyadékká alakult. De a felfedezések ezzel nem értek véget. Kiderült, hogy a furcsa folyadék elektromágnesesen kristályként nyilvánul meg. Ekkor jelent meg a „folyékony kristály” kifejezés.
Az LCD-mátrixok működése
Ezen alapul a mátrix. Mi az a mátrix? aztkétértelmű kifejezés. Egyik jelentése laptop kijelző, LCD monitor vagy modern TV képernyő. Most megtudjuk, min alapul a munkájuk elve.
És a fény szokásos polarizációján alapul. Ha emlékszel az iskolai fizika kurzusra, akkor ez csak azt mondja, hogy egyes anyagok csak egy spektrumú fényt képesek átadni. Ezért előfordulhat, hogy két 90 fokos szögben elhelyezett polarizátor egyáltalán nem engedi át a fényt. Abban az esetben, ha van közöttük valamilyen eszköz, amely el tudja forgatni a fényt, akkor a fényerőt és egyéb paramétereket tudjuk állítani. Általában ez a legegyszerűbb mátrix.
Egyszerűsített mátrixelrendezés
Egy normál LCD-kijelző mindig több állandó részből áll:
- Világító lámpák.
- Reflektorok, amelyek biztosítják a fenti megvilágítás egyenletességét.
- Polarizátorok.
- Üveg hordozó vezető érintkezőkkel.
- A hírhedt folyadékkristályok egy része.
- Egy másik polarizátor és hordozó.
Egy ilyen mátrix minden képpontja piros, zöld és kék pontokból áll, amelyek kombinációja lehetővé teszi a rendelkezésre álló színek bármelyikét. Ha mindegyiket egyszerre kapcsolja be, az eredmény fehér lesz. Egyébként mekkora a mátrix felbontása? Ez a rajta lévő képpontok száma (például 1280x1024).
Mik azok a mátrixok?
Leegyszerűsítve: passzívak (egyszerűek) és aktívak. Passzív - a legegyszerűbb, bennüka képpontok egymás után, soronként tüzelnek. Ennek megfelelően a nagy átlójú kijelzők gyártásának megalapozása során kiderült, hogy a vezetők hosszát aránytalanul meg kell növelni. Ennek eredményeként nemcsak a költségek nőttek jelentősen, hanem a feszültség is, ami az interferencia számának meredek növekedéséhez vezetett. Ezért a passzív mátrixok csak kis átlójú, olcsó monitorok előállításához használhatók.
A monitorok aktív változatai, a TFT, lehetővé teszik a több millió pixel mindegyikének (!) külön vezérlését. A helyzet az, hogy minden pixelt külön tranzisztor vezérel. Hogy a cella idő előtt ne veszítse el a töltést, külön kondenzátort adnak hozzá. Természetesen egy ilyen séma révén jelentősen csökkenthető volt az egyes pixelek válaszideje.
Matematikai indoklás
A matematikában a mátrix egy táblázatként felírt objektum, amelynek elemei a sorok és oszlopok metszéspontjában vannak. Meg kell jegyezni, hogy a mátrixokat általában széles körben használják a számítógépekben. Ugyanez a kijelző mátrixként is értelmezhető. Mivel minden pixelnek bizonyos koordinátái vannak. Így minden kép, amely a laptop kijelzőjén keletkezik, egy mátrix, amelynek cellái az egyes pixelek színeit tartalmazzák.
Minden érték pontosan 1 bájt memóriát foglal el. Egy kis? Sajnos ebben az esetben is csak egy FullHD képkocka (1920 × 1080) vesz igénybe pár MB-ot. Mennyi hely kell egy 90 perces filmhez? Ezérta kép tömörítve van. Ebben az esetben a determinánsnak nagy jelentősége van.
Apropó, mi a mátrix meghatározó? Ez egy olyan polinom, amely egy négyzetes mátrix elemeit úgy kombinálja, hogy az értéke a transzponálás és a sorok vagy oszlopok lineáris kombinációi révén megmarad. Ebben az esetben a mátrix matematikai kifejezésként értendő, amely leírja a pixelek elrendezését, amelyben a színeik kódolva vannak. Négyzetnek nevezik, mert a sorok és oszlopok száma megegyezik benne.
Miért olyan fontos ez? A tény az, hogy a Haar transzformációt használják a kódolásban. Lényegében a Haar transzformáció a pontok olyan elforgatásáról szól, hogy kényelmesen és kompaktan kódolhatók legyenek. Ennek eredményeként egy ortogonális mátrixot kapunk, amelynek dekódolásához a determinánst használjuk.
Most megnézzük a mátrix főbb típusait (már megtudtuk, mi a mátrix maga).
TN+film
Ma az egyik legolcsóbb és legelterjedtebb kijelzős modell. Viszonylag gyors a válaszideje, viszont meglehetősen gyenge a színvisszaadás. A probléma az, hogy ebben a mátrixban a kristályok úgy helyezkednek el, hogy a betekintési szögek elhanyagolhatóak. A jelenség leküzdésére egy speciális filmet fejlesztettek ki, amely valamivel szélesebb látószöget tesz lehetővé.
Ebben a mátrixban a kristályok egy oszlopba vannak rendezve, így a felvonuláson lévő katonákra hasonlítanak. A kristályok spirálba vannak csavarva, ennek köszönhetően tökéletesen szorosan tapadnak egymáshoz. Annak érdekében, hogy a rétegek jól tapadjanak az aljzatokhoz, speciálisbevágások.
Minden kristályhoz egy elektróda van csatlakoztatva, amely szabályozza a rajta lévő feszültséget. Ha nincs feszültség, akkor a kristályok 90 fokkal elfordulnak, aminek következtében a fény szabadon áthalad rajtuk. Kiderül, hogy a mátrix szokásos fehér pixele. Mi a piros vagy zöld? Hogyan működik?
Amint a feszültséget rákapcsolják, a spirál összenyomódik, és a tömörítés mértéke közvetlenül függ az áram erősségétől. Ha az érték maximális, akkor a kristályok általában megszűnnek fényt ereszteni, ami fekete hátteret eredményez. A szürke szín és árnyalatai eléréséhez a kristályok helyzetét a spirálban úgy kell beállítani, hogy egy kis fényt engedjenek be.
Egyébként alapértelmezés szerint ezekben a mátrixokban mindig minden szín aktiválva van, ami fehér pixelt eredményez. Ezért olyan könnyű azonosítani a kiégett pixelt, amely mindig fényes pontként jelenik meg a monitoron. Tekintettel arra, hogy az ilyen típusú mátrixoknak mindig vannak problémái a színvisszaadással, nagyon nehéz fekete megjelenítést is elérni.
A helyzet valahogy orvoslása érdekében a mérnökök a kristályokat 210°-os szögben helyezték el, ami jobb színminőséget és válaszidőt eredményezett. De még ebben az esetben is volt néhány átfedés: a klasszikus TN-mátrixokkal ellentétben a fehér árnyalataival volt gond, a színek kimosódtak. Így született meg a DSTN technológia. Lényege, hogy a kijelző két részre van osztva, amelyek mindegyike külön vezérelhető. A kijelző minősége drámaian javult, denövelte a monitorok súlyát és költségét.
Ez a mátrix egy TN+film típusú laptopban.
S-IPS
A Hitachi, miután eleget szenvedett a korábbi technológia hiányosságaitól, úgy döntött, nem próbál tovább javítani, hanem egyszerűen kitalál valami gyökeresen újat. Sőt, 1971-ben Günter Baur rájött, hogy a kristályokat nem csavart oszlopok formájában lehet elhelyezni, hanem egymással párhuzamosan egy üveghordozóra fektetve. Természetesen ebben az esetben az adóelektródák is oda vannak rögzítve.
Ha az első polarizációs szűrőn nincs feszültség, a fény szabadon áthalad rajta, de megmarad a második hordozón, amelynek polarizációs síkja mindig 90 fokos szöget zár be az elsőhöz képest. Ennek köszönhetően nemcsak a monitor válaszsebessége növekszik drámaian, hanem a fekete szín valóban fekete, nem pedig egy sötétszürke árnyalat variációja. Ezenkívül a megnövelt betekintési szögek nagy előnyt jelentenek.
Technológiai hibák
Jaj, de az egymással párhuzamos kristályok forgása sokkal több időt vesz igénybe. És ezért a válaszidő a régebbi modelleken valóban ciklopszerű értéket ért el, 35-25 ms! Néha még egy hurkot is megfigyelhetett a kurzorból, és jobb volt, ha a felhasználók megfeledkeztek a játékok és filmek dinamikus jeleneteiről.
Mivel az elektródák ugyanazon a hordozón vannak, sokkal több energiára van szükség ahhoz, hogy a kristályokat a kívánt irányba fordítsa. És ezért mindentAz IPS monitorok ritkán kapnak Energy Star-díjat a gazdaságosság miatt. Természetesen az alapfelület megvilágításához erősebb lámpák használata is szükséges, és ez a megnövekedett energiafogyasztás mellett nem javít a helyzeten.
Az ilyen mátrixok gyárthatósága magas, ezért egészen a közelmúltig nagyon-nagyon drágák voltak. Röviden, ezek a monitorok minden előnyükkel és hátrányukkal együtt kiválóak a tervezők számára: kiváló a színminőségük, és bizonyos esetekben a válaszidő is feláldozható.
Ez az IPS panel.
MVA/PVA
Mivel mindkét fenti típusú érzékelőnek vannak olyan hibái, amelyeket gyakorlatilag lehetetlen kiküszöbölni, a Fujitsu új technológiát fejlesztett ki. Valójában az MVA / PVA az IPS módosított változata. A fő különbség az elektródák. A második hordozón helyezkednek el, sajátos háromszögek formájában. Ez a megoldás lehetővé teszi, hogy a kristályok gyorsabban reagáljanak a feszültségváltozásokra, és a színvisszaadás sokkal jobb lesz.
Kamera
És mi az a mátrix a kamerában? Ebben az esetben ez a neve a vezetőkristálynak, amely töltéscsatolt eszközként (CCD) is ismert. Minél több cella van a kameramátrixban, annál jobb. Amikor a fényképezőgép zárja kinyílik, egy elektronfolyam halad át a mátrixon: minél több van, annál erősebb a fellépő áram. Ennek megfelelően a sötét részekben nem képződik áram. A mátrix bizonyos színekre érzékeny területei, beeredményt kap, és egy teljes képet alkot.
Amúgy mekkora a mátrix mérete, ha számítógépekről vagy laptopokról beszélünk? Ez egyszerű – ez a képernyő átlójának neve.
