Hoy en día es casi imposible encontrar a una persona que aún use un monitor CRT o un televisor CRT antiguo. Esta técnica fue reemplazada rápida y exitosamente por modelos LCD basados en cristales líquidos. Pero las matrices no son menos importantes. ¿Qué son los cristales líquidos y las matrices? Aprenderá todo esto de nuestro artículo.
Trasfondo
Por primera vez el mundo aprendió sobre los cristales líquidos en 1888, cuando el famoso botánico Friedrich Reinitzer descubrió la existencia de sustancias extrañas en las plantas. Le sorprendió que algunas sustancias, que inicialmente tienen una estructura cristalina, cambien completamente sus propiedades cuando se calientan.
Entonces, a una temperatura de 178 grados centígrados, la sustancia primero se volvió turbia y luego se convirtió completamente en un líquido. Pero los descubrimientos no terminaron ahí. Resultó que el extraño líquido se manifiesta electromagnéticamente como un cristal. Fue entonces cuando apareció el término "cristal líquido".
Cómo funcionan las matrices LCD
En esto se basa la matriz. ¿Qué es una matriz? esotérmino ambiguo. Uno de sus significados es una pantalla de computadora portátil, un monitor LCD o una pantalla de TV moderna. Ahora descubriremos en qué se basa el principio de su trabajo.
Y se basa en la polarización habitual de la luz. Si recuerdas el curso de física de la escuela, entonces solo dice que algunas sustancias son capaces de transmitir luz de un solo espectro. Es por eso que dos polarizadores en un ángulo de 90 grados pueden no transmitir luz en absoluto. En el caso de que haya algún dispositivo entre ellos que pueda encender la luz, podremos ajustar el brillo del resplandor y otros parámetros. En general, esta es la matriz más simple.
Disposición matricial simplificada
Una pantalla LCD normal siempre constará de varias partes permanentes:
- Lámparas de iluminación.
- Reflectores que aseguran la uniformidad de la iluminación superior.
- Polarizadores.
- Sustrato de vidrio con contactos conductores.
- Alguna cantidad de los notorios cristales líquidos.
- Otro polarizador y sustrato.
Cada píxel de dicha matriz está formado por puntos rojos, verdes y azules, cuya combinación le permite obtener cualquiera de los colores disponibles. Si los enciende todos al mismo tiempo, el resultado es blanco. Por cierto, ¿cuál es la resolución de la matriz? Este es el número de píxeles que tiene (1280x1024, por ejemplo).
¿Qué son las matrices?
En pocas palabras, son pasivos (simples) y activos. Pasivo: el más simple, en ellos.los píxeles se disparan secuencialmente, línea por línea. En consecuencia, al intentar establecer la producción de pantallas con una gran diagonal, resultó que era necesario aumentar desproporcionadamente la longitud de los conductores. Como resultado, no solo aumentó significativamente el costo, sino que también aumentó el voltaje, lo que provocó un fuerte aumento en el número de interferencias. Por lo tanto, las matrices pasivas solo pueden usarse en la producción de monitores económicos con una pequeña diagonal.
Las variedades activas de monitores, TFT, le permiten controlar cada (!) de los millones de píxeles por separado. El hecho es que cada píxel está controlado por un transistor separado. Para evitar que la celda pierda carga prematuramente, se le agrega un capacitor separado. Por supuesto, gracias a este esquema, fue posible reducir significativamente el tiempo de respuesta de cada píxel.
Justificación matemática
En matemáticas, una matriz es un objeto escrito como una tabla, cuyos elementos están en la intersección de sus filas y columnas. Cabe señalar que las matrices generalmente se usan ampliamente en las computadoras. La misma pantalla se puede interpretar como una matriz. Dado que cada píxel tiene ciertas coordenadas. Por lo tanto, cualquier imagen que se forma en la pantalla del portátil es una matriz, cuyas celdas contienen los colores de cada píxel.
Cada valor ocupa exactamente 1 byte de memoria. ¿Un poquito? Por desgracia, incluso en este caso, solo un cuadro FullHD (1920 × 1080) ocupará un par de MB. ¿Cuánto espacio necesitas para una película de 90 minutos? Es por esola imagen está comprimida. En este caso, el determinante es de gran importancia.
Por cierto, ¿cuál es el determinante de la matriz? Es un polinomio que combina los elementos de una matriz cuadrada de tal manera que su valor se conserva mediante transposición y combinaciones lineales de filas o columnas. En este caso, una matriz se entiende como una expresión matemática que describe la disposición de píxeles en la que se codifican sus colores. Se llama cuadrado porque el número de filas y columnas es el mismo.
¿Por qué es tan importante? El hecho es que la transformada de Haar se usa en la codificación. Esencialmente, la transformada de Haar se trata de rotar puntos de tal manera que puedan codificarse de manera conveniente y compacta. Como resultado, se obtiene una matriz ortogonal, para cuya decodificación se utiliza el determinante.
Ahora veremos los principales tipos de matriz (ya hemos descubierto qué es la matriz en sí).
TN+película
Uno de los modelos de pantalla más baratos y comunes en la actualidad. Tiene un tiempo de respuesta relativamente rápido, pero una reproducción del color bastante pobre. El problema es que los cristales en esta matriz están ubicados de modo que los ángulos de visión son despreciables. Para combatir este fenómeno, se ha desarrollado una película especial que permite ángulos de visión ligeramente más amplios.
Los cristales en esta matriz están dispuestos en una columna, asemejándose a soldados en un desfile. Los cristales están retorcidos en espiral, gracias a lo cual se adhieren perfectamente entre sí. Para que las capas se adhieran bien a los sustratos, especialmuescas.
Se conecta un electrodo a cada cristal, que regula el voltaje en él. Si no hay voltaje, los cristales giran 90 grados, como resultado de lo cual la luz pasa libremente a través de ellos. Resulta el píxel blanco habitual de la matriz. ¿Qué es rojo o verde? ¿Cómo funciona?
Tan pronto como se aplica el voltaje, la espiral se comprime y el grado de compresión depende directamente de la intensidad de la corriente. Si el valor es máximo, los cristales generalmente dejan de transmitir luz, lo que da como resultado un fondo negro. Para obtener el color gris y sus matices, se ajusta la posición de los cristales en la espiral para que dejen pasar algo de luz.
Por cierto, por defecto, todos los colores siempre están activados en estas matrices, lo que da como resultado un píxel blanco. Por eso es tan fácil identificar un píxel quemado, que siempre aparece como un punto brillante en el monitor. Dado que las matrices de este tipo siempre tienen problemas con la reproducción del color, es muy difícil lograr una visualización en negro también.
Para remediar la situación de alguna manera, los ingenieros colocaron los cristales en un ángulo de 210°, lo que resultó en una mejor calidad de color y tiempo de respuesta. Pero incluso en este caso, hubo algunas superposiciones: a diferencia de las matrices TN clásicas, hubo un problema con los tonos de blanco, los colores resultaron estar descoloridos. Así nació la tecnología DSTN. Su esencia es que la pantalla se divide en dos mitades, cada una de las cuales se controla por separado. La calidad de visualización ha mejorado drásticamente, peroaumentó el peso y el costo de los monitores.
Esto es una matriz en un portátil tipo TN+film.
S-IPS
Hitachi, habiendo sufrido lo suficiente por las deficiencias de la tecnología anterior, decidió no intentar mejorarla más, sino simplemente inventar algo radicalmente nuevo. Además, en 1971, Günter Baur descubrió que los cristales no se pueden colocar en forma de columnas retorcidas, sino paralelos entre sí sobre un sustrato de vidrio. Por supuesto, en este caso, los electrodos transmisores también están conectados allí.
Si no hay voltaje en el primer filtro polarizador, la luz pasa libremente a través de él, pero queda retenida en el segundo sustrato, cuyo plano de polarización siempre forma un ángulo de 90 grados con respecto al primero. Debido a esto, no solo aumenta drásticamente la velocidad de respuesta del monitor, sino que el color negro es realmente negro y no una variación de un tinte gris oscuro. Además, los ángulos de visión ampliados son una gran ventaja.
Defectos de la tecnología
Ay, pero la rotación de los cristales, que son paralelos entre sí, lleva mucho más tiempo. Y por lo tanto, el tiempo de respuesta en los modelos más antiguos alcanzó un valor verdaderamente ciclópeo, ¡35-25 ms! A veces, incluso era posible observar un bucle desde el cursor, y era mejor que los usuarios se olvidaran de las escenas dinámicas en los juguetes y las películas.
Debido a que los electrodos están en el mismo sustrato, se requiere mucha más energía para girar los cristales en la dirección requerida. y por lo tanto todoLos monitores IPS rara vez obtienen un Energy Star por economía. Por supuesto, para iluminar el sustrato también se requiere el uso de lámparas más potentes, y esto no mejora la situación con un mayor consumo de energía.
La capacidad de fabricación de tales matrices es alta y, por lo tanto, hasta hace poco, eran muy, muy caras. En resumen, con todas las ventajas y desventajas, estos monitores son excelentes para los diseñadores: su calidad de color es excelente y, en algunos casos, se puede sacrificar el tiempo de respuesta.
Esto es un panel IPS.
MVA/PVA
Dado que los dos tipos de sensores anteriores tienen defectos que son prácticamente imposibles de eliminar, Fujitsu ha desarrollado una nueva tecnología. De hecho, MVA/PVA es una versión modificada de IPS. La principal diferencia son los electrodos. Están ubicados en el segundo sustrato en forma de triángulos peculiares. Esta solución permite que los cristales respondan más rápido a los cambios de voltaje y la reproducción del color se vuelve mucho mejor.
Cámara
¿Y qué es una matriz en una cámara? En este caso, este es el nombre del cristal conductor, que también se conoce como dispositivo de carga acoplada (CCD). Cuantas más celdas haya en la matriz de la cámara, mejor será. Cuando se abre el obturador de la cámara, una corriente de electrones pasa a través de la matriz: cuanto más hay, más fuerte es la corriente que se produce. En consecuencia, no se forma corriente en las partes oscuras. Zonas de la matriz que son sensibles a ciertos colores, enresultado y formar una imagen completa.
Por cierto, ¿cuál es el tamaño de la matriz, si hablamos de computadoras o portátiles? Es simple: este es el nombre de la diagonal de la pantalla.
