Ma szinte lehetetlen megtalálniolyan személy, aki továbbra is CRT-monitort vagy régi CRT-tévét használna. Ezt a technikát gyorsan és sikeresen felváltották a folyadékkristály-alapú LCD-modellek. De a mátrixok ugyanolyan fontosak. Mik azok a folyadékkristályok és mátrixok? Mindezt cikkünkből megtudhatja.
őstörténet
A világ először 1888-ban szerzett tudomást a folyadékkristályokrólévben, amikor a híres botanikus Friedrich Reinitzer felfedezte a furcsa anyagok létezését a növényekben. Csodálkozott, hogy egyes anyagok, amelyek kezdetben kristályos szerkezettel rendelkeznek, hevítéskor teljesen megváltoztatják tulajdonságaikat.
Tehát 178 Celsius fokos hőmérsékletenElőször ez az anyag zavarossá vált, majd teljesen folyadékká alakult. De a felfedezések ezzel nem értek véget. Kiderült, hogy az elektromágneses szempontból furcsa folyadék kristályként jelenik meg. Ekkor jelent meg a "folyadékkristály" kifejezés.
Az LCD mátrixok működési elve
A mátrix munkája ezen alapul.Mi az a Mátrix? Ez egy kétértelmű kifejezés. Egyik jelentése laptop kijelző, LCD monitor vagy modern TV képernyő. Most megtudjuk, mi a munkájuk elve.
És a fény szokásos polarizációján alapul.Ha emlékszel az iskolai fizika kurzusra, akkor csak annyit mond, hogy egyes anyagok csak egy spektrumú fényt képesek átadni. Ez az oka annak, hogy két 90 fokos 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 mátrix elrendezés
Egy tipikus LCD-kijelzőnek mindig több állandó alkatrésze van:
- Háttérvilágítású lámpák.
- Reflektorok, amelyek a fent említett megvilágítás egységességét biztosítják.
- Polarizátorok.
- Üveghordozó vezető érintkezőkkel.
- Számos hírhedt folyadékkristály.
- Egy másik polarizátor és hordozó.
Egy ilyen mátrix minden képpontja ebből van kialakítvapiros, zöld és kék pontok, amelyek kombinációja lehetővé teszi az elérhető színek bármelyikét. Ha mindent egyszerre kapcsol be, az eredmény fehér lesz. Egyébként mekkora a mátrix felbontása? Ennyi pixel van rajta (például 1280x1024).
Milyen mátrixok vannak?
Egyszerűen fogalmazva: passzívak (egyszerűek)és aktív. Passzív - a legegyszerűbb, bennük a pixelek egymás után, sorról sorra kerülnek ki. Ennek megfelelően a nagy átlójú kijelzők gyártásának megalapozása során kiderült, hogy a vezetők hosszát aránytalanul meg kell növelni. Ennek eredményeként nemcsak a költségek emelkedtek jelentősen, hanem a feszültség is, ami az interferencia számának meredek növekedéséhez vezetett. Ezért a passzív mátrixok csak kis átlójú, olcsó monitorok előállításához használhatók.
Aktív típusú monitorok, TFT, lehetővé teszika milliónyi képpont mindegyikét (!) külön kezelje. 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 miatt jelentősen csökkenthető volt az egyes pixelek válaszideje.
Matematikai indoklás
A matematikában egy objektumot mátrixnak neveznek,táblázat formájában írva, melynek elemei sorainak és oszlopainak metszéspontjában vannak. Meg kell jegyezni, hogy a mátrixokat általában széles körben használják a számítógépekben. Ugyanez a kijelző mátrixként is értelmezhető. Mivel minden pixelnek meghatározott koordinátái vannak. Így minden laptop kijelzőjén megjelenő kép 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) foglal el pár MB-ot. Mennyi hely kell egy 90 perces filmhez? Ezért van a kép tömörítve. Ebben az esetben nagy jelentősége van a meghatározónak.
Egyébként mi az a mátrix determináns?Ez egy olyan polinom, amely egy négyzetes mátrix elemeit úgy kombinálja, hogy értéke megmarad a transzponálás során és a sorok vagy oszlopok lineáris kombinációiban. Ebben az esetben a mátrix egy matematikai kifejezés, amely leírja a pixelek elrendezését, amelyben a színeik kódolva vannak. Négyzetnek nevezik, mert a sorok és oszlopok száma azonos.
Miért olyan fontos?Az a tény, hogy a kódolás a Haar transzformációt használja. Lényegében a Haar-transzformáció a pontok olyan elforgatása, hogy azok kényelmesen és kompaktan kódolhatók legyenek. Az eredmény egy ortogonális mátrix, amelyhez csak a determináns dekódolását használjuk.
Most megnézzük a mátrix fő típusait (mi maga a mátrix, már megtudtuk).
TN + film
Az egyik legolcsóbb és legelterjedtebbmai kijelzős modellek. Viszonylag gyors a válaszideje, viszont elég 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 lehetővé teszi a látószögek enyhe szélesítését.
Ebben a mátrixban a kristályok egy oszlopba rendeződnek, ígyleginkább a felvonuláson szereplő katonákra emlékeztet. A kristályok spirálba vannak csavarva, aminek köszönhetően tökéletesen tapadnak egymáshoz. Annak érdekében, hogy a rétegek jól tapadjanak az aljzatokhoz, az utóbbiak felületén speciális mélyedéseket készítenek.
Minden kristályhoz egy elektróda van csatlakoztatva,szabályozza rajta a feszültséget. Ha nincs feszültség, akkor a kristályokat 90 fokkal elforgatják, aminek következtében a fény szabadon áthalad rajtuk. Kiderül, hogy a mátrix szokásos fehér pixele. Mi a piros vagy zöld? Hogyan működik?
Amint feszültséget kapcsolunk, a spirálösszenyomva, és a tömörítés mértéke közvetlenül függ az áram erősségétől. Ha az érték maximális, akkor a kristályok teljesen leállítják a fényt, ami fekete hátteret eredményez. A szürke szín és árnyalatai eléréséhez a kristályok helyzetét a spirálban úgy kell beállítani, hogy bizonyos mennyiségű fény áthaladjon.
Egyébként alapértelmezés szerint ezekben a mátrixokban mindig ez vanminden szín aktiválva van, így a pixel fehér lesz. 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 elérni a fekete színvisszaadást is.
A helyzet valahogy orvoslása érdekében a mérnökök210°-os szögben helyezte el a kristályokat, ami jobb színminőséget és válaszidőt eredményezett. De még ebben az esetben sem volt átfedések nélkül: a klasszikus TN-mátrixokkal ellentétben a fehér árnyalataival volt probléma, 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, de a monitorok súlya és költsége nőtt.
Ez egy mátrix egy TN + film típusú laptopban.
S-IPS
Hitachi, miután nehéz dolguk voltA korábbi technológia hátrányai miatt úgy döntöttem, hogy nem próbálom tovább javítani, hanem egyszerűen kitalálok valami gyökeresen újat. Sőt, 1971-ben Gunter Baur rájött, hogy a kristályokat nem csavart oszlopok formájában, hanem egymással párhuzamosan lehet elhelyezni egy üveghordozón. Természetesen ebben az esetben az adóelektródák is oda vannak rögzítve.
Ha az első polarizációs szűrő nem rendelkezikfeszültség, a fény szabadon halad át rajta, de késik a második hordozón, melynek polarizációs síkja mindig 90 fokos szöget zár be az elsőhöz képest. Emiatt nemcsak a monitor reakciósebessége növekszik ugrásszerűen, hanem a fekete szín is valóban fekete, és nem a sötétszürke árnyalat variációja. Emellett nagy előnyt jelent a széles látószög.
A technológia hátrányai
Jaj, de a kristályok fordulóján aztegymással párhuzamosan, sokkal tovább tart. És ezért a válaszidő a régebbi modelleken valóban ciklopszerű értéket ért el, 35-25 ms! Néha még a kurzorból is meg lehetett figyelni egy nyomot, és jobb volt, ha a felhasználók megfeledkeztek a játékok és filmek dinamikus jeleneteiről.
Mivel az elektródák ugyanazon a hordozón helyezkednek el,sokkal több áramra van szükség ahhoz, hogy a kristályokat a kívánt irányba fordítsa. Ezért az összes IPS-alapú monitor ritkán kap Energy Star minősítést a gazdaságossága miatt. Természetesen nagyobb teljesítményű lámpákra is szükség van a hordozó megvilágításához, és ez a megnövekedett fogyasztás mellett semmit sem javít a helyzeten.
Az ilyen mátrixok gyárthatósága magas,és ezért egészen a közelmúltig nagyon-nagyon drágák voltak. Egyszóval minden előnyével és hátrányával együtt az ilyen monitorok tökéletesek a tervezők számára: kiváló a színminőségük, és esetenként a válaszidő is feláldozható.
Ilyen az IPS mátrix.
MVA / PVA
Mivel mindkét fenti típusú mátrix rendelkezikolyan hiányosságokat, amelyeket gyakorlatilag lehetetlen kiküszöbölni, új technológiát fejlesztettek ki a Fujitsunál. 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.
Kamerák
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 kamera mátrixában, annál jobb. A fényképezőgép zárjának kinyitásakor elektronáram halad át a mátrixon: minél több van, annál erősebb a keletkező áram. Ennek megfelelően a sötét részekben nem keletkezik áram. A mátrix bizonyos színekre érzékeny területei ennek eredményeként teljes értékű képet alkotnak.
Egyébként mekkora a mátrix, ha számítógépekről vagy laptopokról beszélünk? Ez egyszerű – ez a képernyő átlójának neve.
