Oggi è quasi impossibile trovare una persona che utilizzi ancora un monitor CRT o una vecchia TV CRT. Questa tecnica è stata rapidamente e con successo sostituita dai modelli LCD basati su cristalli liquidi. Ma le matrici non sono meno importanti. Cosa sono i cristalli liquidi e le matrici? Imparerai tutto questo dal nostro articolo.
Storia
Per la prima volta il mondo venne a conoscenza dei cristalli liquidi nel 1888, quando il famoso botanico Friedrich Reinitzer scoprì l'esistenza di strane sostanze nelle piante. Fu stupito che alcune sostanze, che inizialmente hanno una struttura cristallina, cambino completamente le loro proprietà quando riscaldate.
Quindi, a una temperatura di 178 gradi Celsius, la sostanza è diventata prima torbida e poi completamente trasformata in un liquido. Ma le scoperte non sono finite qui. Si è scoperto che lo strano liquido si manifesta elettromagneticamente come un cristallo. Fu allora che apparve il termine "cristallo liquido".
Come funzionano le matrici LCD
Questo è ciò su cui si basa la matrice. Cos'è una matrice? essotermine ambiguo. Uno dei suoi significati è un display per laptop, un monitor LCD o uno schermo TV moderno. Ora scopriremo su cosa si basa il principio del loro lavoro.
E si basa sulla solita polarizzazione della luce. Se ricordi il corso di fisica della scuola, allora dice solo che alcune sostanze sono in grado di trasmettere la luce di un solo spettro. Ecco perché due polarizzatori con un angolo di 90 gradi potrebbero non trasmettere affatto la luce. Nel caso in cui ci sia un dispositivo tra di loro in grado di accendere la luce, saremo in grado di regolare la luminosità del bagliore e altri parametri. In generale, questa è la matrice più semplice.
Disposizione della matrice semplificata
Un normale display LCD sarà sempre composto da diverse parti permanenti:
- Lampade di illuminazione.
- Riflettori che garantiscono l'uniformità dell'illuminazione di cui sopra.
- Polarizzatori.
- Substrato di vetro con contatti conduttivi.
- Una certa quantità dei famigerati cristalli liquidi.
- Un altro polarizzatore e substrato.
Ogni pixel di tale matrice è formato da punti rossi, verdi e blu, la cui combinazione consente di ottenere uno qualsiasi dei colori disponibili. Se li accendi tutti contemporaneamente, il risultato è bianco. A proposito, qual è la risoluzione della matrice? Questo è il numero di pixel su di esso (1280x1024, per esempio).
Cosa sono le matrici?
Per dirla semplicemente, sono passivi (semplici) e attivi. Passivo: il più semplice, in loroi pixel si attivano in sequenza, riga per riga. Di conseguenza, quando si è cercato di stabilire la produzione di display con una grande diagonale, si è scoperto che era necessario aumentare in modo sproporzionato la lunghezza dei conduttori. Di conseguenza, non solo il costo è aumentato in modo significativo, ma è aumentata anche la tensione, il che ha portato a un forte aumento del numero di interferenze. Pertanto, le matrici passive possono essere utilizzate solo nella produzione di monitor economici con una piccola diagonale.
Le varietà attive di monitor, TFT, ti consentono di controllare ciascuno (!) Dei milioni di pixel separatamente. Il fatto è che ogni pixel è controllato da un transistor separato. Per evitare che la cella perda prematuramente la carica, viene aggiunto un condensatore separato. Naturalmente, grazie a tale schema, è stato possibile ridurre significativamente il tempo di risposta di ciascun pixel.
Giustificazione matematica
In matematica, una matrice è un oggetto scritto come una tabella, i cui elementi sono all'intersezione delle sue righe e colonne. Va notato che le matrici sono generalmente ampiamente utilizzate nei computer. La stessa visualizzazione può essere interpretata come una matrice. Poiché ogni pixel ha determinate coordinate. Pertanto, qualsiasi immagine che si forma sul display del laptop è una matrice, le cui celle contengono i colori di ciascun pixel.
Ogni valore occupa esattamente 1 byte di memoria. Un po? Ahimè, anche in questo caso un solo frame FullHD (1920×1080) occuperà un paio di MB. Di quanto spazio hai bisogno per un film di 90 minuti? Ecco perchèl'immagine è compressa. In questo caso, il determinante è di grande importanza.
A proposito, qual è il determinante della matrice? È un polinomio che combina gli elementi di una matrice quadrata in modo tale che il suo valore sia preservato attraverso trasposizioni e combinazioni lineari di righe o colonne. In questo caso, una matrice è intesa come un'espressione matematica che descrive la disposizione dei pixel in cui sono codificati i loro colori. Si chiama quadrato perché il numero di righe e colonne al suo interno è lo stesso.
Perché è così importante? Il fatto è che la trasformata di Haar viene utilizzata nella codifica. In sostanza, la trasformazione di Haar riguarda la rotazione dei punti in modo tale che possano essere codificati in modo conveniente e compatto. Di conseguenza si ottiene una matrice ortogonale, per la cui decodifica viene utilizzato il determinante.
Ora esamineremo i principali tipi di matrice (abbiamo già scoperto qual è la matrice stessa).
TN+film
Uno dei modelli di display più economici e più comuni oggi. Ha un tempo di risposta relativamente veloce, ma una riproduzione dei colori piuttosto scarsa. Il problema è che i cristalli in questa matrice sono posizionati in modo tale che gli angoli di visione siano trascurabili. Per combattere questo fenomeno, è stata sviluppata una pellicola speciale che consente angoli di visione leggermente più ampi.
I cristalli in questa matrice sono disposti in una colonna, assomigliando così ai soldati in parata. I cristalli sono attorcigliati a spirale, grazie alla quale si aggrappano perfettamente l'uno all' altro. Affinché gli strati aderiscano bene ai supporti, specialitacche.
Un elettrodo è collegato a ciascun cristallo, che regola la tensione su di esso. Se non c'è tensione, i cristalli ruotano di 90 gradi, di conseguenza la luce li attraversa liberamente. Risulta il solito pixel bianco della matrice. Cos'è il rosso o il verde? Come funziona?
Non appena viene applicata la tensione, la spirale viene compressa e il grado di compressione dipende direttamente dall'intensità della corrente. Se il valore è massimo, i cristalli generalmente smettono di trasmettere luce, risultando in uno sfondo nero. Per ottenere il colore grigio e le sue sfumature, la posizione dei cristalli nella spirale è regolata in modo che facciano entrare un po' di luce.
A proposito, per impostazione predefinita, tutti i colori sono sempre attivati in queste matrici, risultando in un pixel bianco. Ecco perché è così facile identificare un pixel bruciato, che appare sempre come un punto luminoso sul monitor. Dato che le matrici di questo tipo hanno sempre problemi con la riproduzione del colore, è molto difficile ottenere anche la visualizzazione del nero.
Per rimediare in qualche modo alla situazione, gli ingegneri hanno posizionato i cristalli con un angolo di 210°, con conseguente miglioramento della qualità del colore e del tempo di risposta. Ma anche in questo caso c'erano delle sovrapposizioni: a differenza delle classiche matrici TN, c'era un problema con le sfumature del bianco, i colori risultavano sbiaditi. Così è nata la tecnologia DSTN. La sua essenza è che il display è diviso in due metà, ognuna delle quali è controllata separatamente. La qualità del display è notevolmente migliorata, maaumentato il peso e il costo dei monitor.
Questa è una matrice in un laptop di tipo TN+film.
S-IPS
Hitachi, avendo sofferto abbastanza per le carenze della tecnologia precedente, ha deciso di non provare più a migliorarla, ma semplicemente di inventare qualcosa di radicalmente nuovo. Inoltre, nel 1971 Günter Baur scoprì che i cristalli non possono essere collocati sotto forma di colonne tortili, ma posti paralleli tra loro su un substrato di vetro. Naturalmente, in questo caso, anche gli elettrodi trasmittenti sono attaccati lì.
Se non c'è tensione sul primo filtro polarizzatore, la luce lo attraversa liberamente, ma viene trattenuta sul secondo substrato, il cui piano di polarizzazione è sempre ad un angolo di 90 gradi rispetto al primo. A causa di ciò, non solo la velocità di risposta del monitor aumenta notevolmente, ma il colore nero è davvero nero e non una variazione di una tinta grigio scuro. Inoltre, gli angoli di visione estesi sono un grande vantaggio.
Difetti della tecnologia
Purtroppo, ma la rotazione dei cristalli, che sono paralleli tra loro, richiede molto più tempo. E quindi, il tempo di risposta sui modelli più vecchi ha raggiunto un valore davvero ciclopico, 35-25 ms! A volte era persino possibile osservare un loop dal cursore ed era meglio che gli utenti dimenticassero le scene dinamiche nei giocattoli e nei film.
Poiché gli elettrodi si trovano sullo stesso substrato, è necessaria molta più potenza per ruotare i cristalli nella direzione richiesta. E quindi tuttoI monitor IPS raramente guadagnano un Energy Star per l'economia. Naturalmente, per illuminare il supporto è necessario anche l'uso di lampade più potenti, e questo non migliora la situazione con un maggiore consumo di energia.
La producibilità di tali matrici è elevata e quindi, fino a poco tempo fa, erano molto, molto costose. In breve, con tutti i vantaggi e gli svantaggi, questi monitor sono ottimi per i designer: la loro qualità del colore è eccellente e in alcuni casi i tempi di risposta possono essere sacrificati.
Questo è un pannello IPS.
MVA/PVA
Dato che entrambi i suddetti tipi di sensori presentano difetti praticamente impossibili da eliminare, Fujitsu ha sviluppato una nuova tecnologia. In effetti, MVA / PVA è una versione modificata di IPS. La differenza principale sono gli elettrodi. Si trovano sul secondo substrato sotto forma di triangoli peculiari. Questa soluzione consente ai cristalli di rispondere più rapidamente alle variazioni di tensione e la resa cromatica diventa molto migliore.
Fotocamera
E cos'è una matrice in una fotocamera? In questo caso, questo è il nome del cristallo conduttore, noto anche come dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD). Più celle nella matrice della fotocamera, migliore è. Quando l'otturatore della fotocamera si apre, un flusso di elettroni attraversa la matrice: più ce ne sono, più forte è la corrente che si crea. Di conseguenza, non si forma corrente nelle parti scure. Aree della matrice che sono sensibili a determinati colori, inrisultato e formare un'immagine completa.
A proposito, qual è la dimensione della matrice, se parliamo di computer o laptop? È semplice: questo è il nome della diagonale dello schermo.
