A laptopok technológiai korlátai | Mobil forradalom
A technológia világában folyamatosan történnek változások, és a hordozható számítógépek erre remek példát nyújtanak. Az első időkben, amikor a "hordozható" szó alatt nehéz és kényelmetlen gépeket értettünk, egészen napjainkig, amikor már zsebre vagy hátizsákba tehető eszközökkel dolgozunk. Ez a radikális fejlődés nem lett volna lehetséges kulcsfontosságú technológiai áttörések nélkül. Ebben a cikkben megvizsgáljuk az olyan alapvető technológiák fejlődését, mint a CMOS és az LCD, amelyek a nehézkes készülékeket kompakt és energiatakarékos eszközökké alakították. Ezek az innovációk teszik lehetővé, hogy ma bárhol, bármikor csatlakozzunk és produktívak legyünk, függetlenül attól, hol vagyunk.
A hordozható számítógépek technológiai korlátai - TARTALOM
- Vákuumszűrők cseréje
- Az LCD monitorokhoz vezető út
- Az első folyadékkristályokat órákban és számológépekben használták.
Vákuumszűrők cseréje
A legtöbb első hordozható gép ugyanazokat az alkatrészeket használta, mint az asztali számítógépek, csak úgy tervezték őket, hogy hordozhatóak legyenek. Az eredmény: nagy és nehéz gépek, amelyek nem tudtak akkumulátorról működni - inkább csak „szállíthatóak” voltak. Az akkori standard számítógépes alkatrészek és CRT képernyők nagy fogyasztásúak voltak, az akkumulátorok pedig alacsony kapacitásúak és nehezek. Olyan gépekkel is lehetett találkozni, amelyek autóipari technológiát, például ólomsavas akkumulátorokat használtak.
Szerencsére már akkor dolgoztak fejlettebb és sokkal takarékosabb technológiákon. Az első kulcsfontosságú technológia a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) gyártási technológia volt, amely sokkal kisebb üzemi feszültséget igényelt. A technológiát 1963-ban fejlesztette ki Frank Wanlass a Fairchild Semiconductor-nál, és 1967-ben szabadalmaztatta. A CMOS technológia alkalmas volt nagy integráltságú chipek fejlesztésére, és fokozatosan felváltotta a régebbi technológiákat, mint amilyen a TTL (Transistor-Transistor Logic) volt. 2010 után szinte minden chipet ezzel a technológiával gyártottak, de már a '80-as években előnyben részesítették a hordozható számítógépekben, mert alacsonyabb fogyasztásúak voltak.
Egy másik fontos technológia, amely lehetővé tette a mobil forradalmat, a folyadékkristályos kijelzők (LCD, Liquid Crystal Display) voltak. A folyadékkristályok története hosszú és bonyolult, egészen 1888-ig nyúlik vissza, amikor Friedrich Reinitzer német botanikus felfedezte, hogy a sárgarépából kivont koleszteril-benzoát két olvadásponttal rendelkezik, amelyeknél különböző módon változik a színe. A folyadékkristályok kutatását Otto Lehmann német tudós folytatta, aki bevezette a „folyadékkristályok” (Flüssige Kristalle) kifejezést, és leírta azok különböző osztályait.
Az LCD-monitorokhoz vezető tekervényes út
Sokáig nem volt világos, mire lehetne használni ezt a jelenséget, és csak kísérleteztek vele. 1927-ben azonban Vsevolod Fréderiks orosz tudós felfedezte, hogyan lehet a folyadékkristályokat elektromágneses tér hatására alakváltozásra és egyik állapotból a másikba kapcsolásra kényszeríteni. A szovjet hatóságok később úgy jutalmazták ezt a ma már Frederiks-átmenetnek nevezett felfedezést, hogy az NKVD letartóztatta - és meghalt, mielőtt hazaért volna a börtönből. Ha Fréderiks, aki Svájcban tanult, inkább Nyugaton maradt volna, talán részt vehetett volna ennek a technológiának a további fejlesztésében. Az első gyakorlati alkalmazás egy optikai kapcsoló volt, amelyet a Marconni Wireless Telegraph Company 1936-ban szabadalmaztatott.
1964-ben jelent meg az első működő kijelző folyadékkristályokkal, amely kihasználta, hogy az átlátszó folyadékkristály feszültség hatására átlátszatlanná válik. Ez a típusú kijelző DSM (Dynamic Scattering Mode) néven volt ismert, de nagy feszültséget igényelt, így még nem lehetett hordozható eszközökben használni. Az alkotója, George Heimeier, aki az RCA Laboratories-nál dolgozott, az első LCD kijelző megalkotójának számít, és munkáját az IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) IEEE Milestone elismerésével jutalmazta, amely az amerikai szervezet magas rangú kitüntetése.
Az első folyadékkristályokat órákban és számológépekben használták
Egy másik áttörést jelentő technológia, amely segítette az LCD kijelzők létrejöttét, a TFT (Thin Film Transistor) volt, ahol az irányító tranzisztorokat közvetlenül a képernyő panel felületére helyezték, így azok képesek voltak irányítani az egyes pixeleket. Az első ilyen kijelző 1968-ban Bernard Lechner kezei közül került ki a RCA Laboratories-nál. Végül 1970. december 4-én svájci tudósok, Hoffmann-LaRoche, Wolfgang Helfrich és Martin Schadt a Central Research Laboratories-ból szabadalmi bejelentést nyújtottak be, amely leírta a TN panelt (Twisted Nematic Field Effect). Az első alkalmazása ennek a típusú kijelzőnek az órák kis képernyői voltak – és ezzel megkezdődött a klasszikus digitális órák korszaka.
Az 1970-es években a folyadékkristályos kijelzők széles körben elterjedtek: megjelentek a számológépeken, zsebjátékokban, és kísérleteztek az első színes kijelzőkkel. A legfontosabb az volt, hogy az LCD panelek az 1980-as években még nem teljesen tökéletes technológiaként (például külön megvilágítást igényeltek), de már lehetővé tették a kompakt, lapos képernyők létrehozását, amelyek nem igényeltek túl nagy mennyiségű energiát.
Az utolsó jelentős technológia, amely áttörést hozott, a hatékony, nagy kapacitású akkumulátor volt. Ez egy bonyolult téma – és tulajdonképpen még nem értünk a végére, mert még mindig keressük a biztonságos, olcsó, nagy kapacitású akkumulátorokat, minimális öregedéssel – és az elektromos eszközök növekvő számával egyre több és jobb akkumulátorra van szükségünk, így az akkumulátorokkal később még külön fogunk foglalkozni.
i
Az Alza.hu további cikkei a Mobil forradalom sorozatból:
A hordozható számítógépek ötletei és prototípusai nem valósulhattak meg az energiaigényes képernyők és processzorok használata miatt. Ezen változtattak az LCD- és a CMOS-technológiák, amelyek lehetővé tették a kisebb és kompaktabb eszközök tervezését. Már csak az áramellátás kérdését kellett megoldani, amiről a mobilforradalomról szóló későbbi cikkünkben lesz szó.