Matrixes - ce este? Tipuri de matrice

Astăzi este aproape imposibil să găsești o persoană care să folosească în continuare un monitor CRT sau un vechi televizor kinescope. Această tehnologie înlocuiește rapid și cu succes modelele LCD, care se bazează pe cristale lichide. Dar matricile nu sunt mai puțin importante. Ce sunt cristalele lichide și matricele? Veți învăța toate acestea din articolul nostru.

preistorie

Lumea a aflat mai întâi despre cristale lichide în 1888, când celebrul botanist Friedrich Rainitzer a descoperit existența unor substanțe ciudate în plante. El a fost uimit că unele substanțe, care inițial posedă o structură cristalină, își schimbă complet proprietățile atunci când sunt încălzite.

Deci, la o temperatură de 178 grade Celsius, substanța este mai întâi tulbure și apoi complet transformată în lichid. Dar deschiderea nu sa terminat. Sa dovedit că un lichid ciudat este manifestat electromagnetic ca un cristal. Apoi a apărut termenul "cristale lichide".

Principiul matricelor LCD

Aceasta este baza muncii matricei. Ce este o matrice? Acesta este un termen polisemantic. Unul dintre sensurile sale este un afișaj pentru laptop, un monitor LCD sau un ecran TV modern. Acum știm ce se bazează pe principiul muncii lor.

Și se bazează pe obișnuitul polarizarea luminii. Dacă vă aduceți aminte de cursul fizicii școlare, atunci se spune doar că unele substanțe sunt capabile să transmită lumina unui singur spectru. Acesta este motivul pentru doi polarizatori la un unghi de 90 de grade nu pot trece deloc. În cazul în care există un dispozitiv între ele care poate roti lumina, vom putea regla luminozitatea luminii și a altor parametri. În general, aceasta este cea mai simplă matrice.

Dispozitiv matrice simplificat

Ecranul LCD obișnuit va conține întotdeauna mai multe părți permanente:

• Becuri pentru iluminare.
• Reflectoare care asigură uniformitatea iluminării de mai sus.
• Polarizatoare.
• Substratul este realizat din sticlă, pe care sunt depuse contacte conductive.
• Unele dintre cele mai cunoscute cristale lichide.
• Un alt polarizator și substrat.

Fiecare pixel al acestei matrice este format dintr-un punct roșu, verde și albastru, combinația dintre care vă permite să primiți oricare dintre culorile disponibile. Dacă activați totul în același timp, rezultatul este alb. Apropo, care este rezoluția matricei? Acesta este numărul de pixeli pe acesta (de exemplu, 1280x1024).

Care sunt matricile?

Dacă sunt simplificate, atunci ele sunt pasive (simple) și active. Pasiv - cel mai simplu, în care pixelii sunt declanșați secvențial, de la linie la linie. În consecință, atunci când se încearcă reglarea producției de afișaje cu o diagonală mare, sa dovedit că este necesar să se mărească disproporționat lungimea conductorilor. Ca rezultat, nu numai că costul a crescut semnificativ, dar și tensiunea a crescut, ceea ce a dus la o creștere accentuată a numărului de interferențe. Prin urmare, matricile pasive pot fi utilizate numai în fabricarea unor monitoare ieftine, cu o diagonală mică.

Soiurile active ale monitoarelor, TFT, vă permit să controlați fiecare (!) Milioane de pixeli separat. Faptul este că fiecare pixel este controlat de un tranzistor separat. Pentru a preveni pierderea prematură a celulei, se adaugă un condensator separat. Desigur, datorită unei astfel de scheme a fost posibil să se reducă timpul de răspuns al fiecărui pixel de mai multe ori.

Justificarea matematică

În matematică, un obiect se numește o matrice, scrisă sub forma unui tabel ale cărui elemente se află la intersecția rândurilor și coloanelor sale. Trebuie remarcat faptul că matricele sunt în general utilizate pe scară largă în computere. Același afișaj poate fi tratat ca o matrice. Deoarece fiecare pixel are anumite coordonate. Astfel, orice imagine care se formează pe ecranul laptopului, există o matrice, în celule care conțin culorile fiecărui pixel.

Fiecare valoare ia exact 1 octet de memorie. Puțin? Din păcate, chiar și în acest caz, numai un cadru FullHD (1920 × 1080) va ocupa câteva MB. Și cât de mult timp durează un film pentru a dura 90 de minute? De aceea, imaginea este comprimată. Determinantul este de mare importanță în acest caz.

Apropo, care este determinantul unei matrice? Este un polinom care combină elementele matricei pătrate, astfel încât valoarea sa să fie păstrată atunci când transpun și combinații liniare de rânduri sau coloane. O matrice în acest caz este o expresie matematică care descrie dispunerea pixelilor în care culorile lor sunt codificate. Se numește pătrat deoarece numărul de rânduri și coloane din el este același.

De ce este atât de important? Ideea este că transformarea Haar este utilizată în codificare. De fapt, transformarea Haar este o rotație a punctelor în așa fel încât acestea să poată fi codificate convenabil și compact. Ca rezultat, obținem o matrice ortogonală, pentru decodificarea căreia se folosește determinantul.

Acum vom considera principalele tipuri de matrice (care este matricea însăși, am aflat deja).

TN + film

Unul dintre cele mai ieftine și mai frecvente modele de prezentări de astăzi. Este caracterizată printr-un timp de răspuns relativ rapid, dar mai degrabă o predare a culorii slabă. Problema este că cristalele din această matrice sunt aranjate astfel încât unghiurile de vizualizare să fie mici. Pentru a combate acest fenomen, a fost dezvoltat un film special, care permite un unghi de vizualizare ușor mai larg.

Cristalele din această matrice sunt aliniate într-o coloană, amintindu-le astfel soldaților la paradă. Cristalele sunt răsucite într-o spirală, astfel încât să se țină perfect perfect unul de celălalt. Pentru ca straturile să adere bine la substraturi, se realizează crestături speciale pe suprafața substraturilor.

Fiecare electrod este livrat cu un electrod care reglează tensiunea pe el. Dacă nu există tensiune, atunci cristalele se rotesc la 90 de grade, astfel încât lumina să treacă liber prin ele. Se pare o matrice obișnuită de pixeli albi. Ce este roșu sau verde? Cum funcționează?

De îndată ce se aplică tensiunea, spirala contractează și raportul de compresie direct depinde de amperaj. Dacă valoarea este maximă, atunci, în general, cristalele nu transmit lumină, rezultând un fundal negru. Pentru a obține o culoare gri și nuanțele sale, poziția cristalelor în spirală este ajustată astfel încât să treacă o anumită cantitate de lumină.

Apropo, în mod implicit, în aceste matrici, toate culorile sunt întotdeauna activate, rezultând un pixel alb. De aceea este atât de ușor să identificați un pixel ars care apare întotdeauna ca un punct luminos pe monitor. Considerând că extinderea culorilor matricelor de acest tip este întotdeauna o problemă, este, de asemenea, foarte dificil să se realizeze cartografierea culorilor negre.

Pentru a rezolva cumva situația, inginerii au plasat cristalele la un unghi de 210 °, ca urmare a creșterii calității prelungirii culorilor și a timpului de răspuns. Dar în acest caz nu a fost fără suprapunere: spre deosebire de matricile clasice TN, a existat o problemă cu nuanțele de alb, culorile s-au dovedit a fi neclară. Deci, a existat tehnologia DSTN. Esența este că afișajul este împărțit în două jumătăți, fiecare fiind controlat separat. Calitatea afișajului sa îmbunătățit dramatic, însă greutatea și costul monitorilor au crescut.

Asta este ceea ce este o matrice într-un notebook TN + tip de film.

S-IPS

Hitachi, așa cum ar fi trebuit să sufere din cauza dezavantajelor tehnologiei anterioare, a decis să nu mai încerce să o îmbunătățească, ci pur și simplu să inventeze ceva radical nou. În plus, în 1971, Gunther Baur a aflat că cristalele nu pot fi așezate sub formă de coloane răsucite, ci stivuite paralel unul pe celălalt pe un substrat de sticlă. Desigur, în acest caz, electrozii de transmisie sunt de asemenea fixați acolo.

Dacă prima filtru de polarizare nu există nici o tensiune, lumina trece liber prin ea, dar este întârziată pe al doilea substrat, planul de polarizare a cărui întotdeauna este localizat la un unghi de 90 de grade față de primul. Din acest motiv, nu numai că viteza de reacție a monitorului crește brusc, dar și culoarea neagră este într-adevăr negru și nu variația nuanței gri închis. În plus, demnitatea este mare unghiuri extinse recenzie.

Dezavantaje ale tehnologiei

Din păcate, rotația cristalelor, care sunt paralele între ele, durează mult mai mult. De aceea, timpul de răspuns pe modele vechi a atins o valoare cu adevărat ciclopeană, de 35-25 ms! Uneori a fost posibil să observați chiar și un tren de la cursor și este mai bine să uitați de scenele dinamice din jucării și filme.

Deoarece electrozii sunt localizați pe același substrat, este nevoie de mult mai multă energie electrică pentru a întoarce cristalele în direcția dorită. De aceea, toate monitoarele bazate pe matrice IPS primesc rar Star Energy Star pentru economie. Desigur, pentru iluminarea din spate, este de asemenea necesar să folosim lămpi mai puternice, ceea ce nu îmbunătățește în nici un caz situația cu creșterea consumului de energie electrică.

Manufacturabilitatea fabricării unor astfel de matrice este ridicată și, prin urmare, până de curând au fost foarte, foarte scumpe. Pe scurt, cu toate avantajele și dezavantajele, astfel de monitoare sunt excelente pentru designeri: calitatea predării lor de culoare este excelentă și, în unele cazuri, răspunsul poate fi sacrificat.

Asta este o matrice IPS.

MVA / PVA

Deoarece ambele tipuri de matrice de mai sus au defecte care nu pot fi eliminate, Fujitsu a dezvoltat o nouă tehnologie. De fapt, MVA / PVA este o versiune modificată a IPS. Principala diferență este reprezentată de electrozi. Acestea sunt situate pe al doilea substrat sub formă de un fel de triunghiuri. Această soluție vă permite să reacționați mai repede la cristale pentru a schimba tensiunea, iar redarea culorilor este mult mai bună.

Camere foto

Și care este matricea în cameră? În acest caz, este cunoscută și așa-numitul cristal conductor, care este, de asemenea, cunoscut ca un dispozitiv cuplat cu încărcătură (CCD). Cu cât sunt mai multe celule în matricea camerei, cu atât mai bine. Atunci când declanșatorul camerei se deschide, un flux de electroni trece prin matricea: cu cât mai mult, cu atât mai mult curentul este mai puternic. În consecință, nu se formează părți întunecate ale curentului. Zonele matricei care sunt sensibile la anumite culori, ca rezultat, formează o imagine completă.

Apropo, și ce este dimensiunea matricei, dacă vorbim despre computere sau laptopuri? Este simplu - așa-numitul ecran diagonal.