Šiandien beveik neįmanoma rastiasmuo, kuris vis dar naudojasi CRT monitoriumi arba senu kineskopiniu televizoriumi. Šį metodą greitai ir sėkmingai pakeitė skystųjų kristalų pagrindu pagaminti LCD modeliai. Tačiau ne mažiau svarbios matricos. Kas yra skystieji kristalai ir matricos? Visa tai sužinosite iš mūsų straipsnio.
Priešistorė
Apie skystuosius kristalus pasaulis pirmą kartą sužinojo 1888 mmetų, kai garsus botanikas Friedrichas Reinitzeris atrado keistų medžiagų egzistavimą augaluose. Jis stebėjosi, kad kai kurios medžiagos, kurios iš pradžių turi kristalinę struktūrą, kaitinamos visiškai pakeičia savo savybes.
Taigi, esant 178 laipsnių Celsijaus temperatūraiIš pradžių ši medžiaga tapo drumsta, o paskui visiškai virto skysčiu. Bet atradimai tuo nesibaigė. Paaiškėjo, kad keistas skystis elektromagnetiniu požiūriu pasireiškia kaip kristalas. Tada atsirado terminas „skystieji kristalai“.
LCD matricų veikimo principas
Matricos darbas remiasi tuo.Kas yra matrica? Tai dviprasmiškas terminas. Viena iš jo reikšmių yra nešiojamojo kompiuterio ekranas, LCD ekranas arba modernus televizoriaus ekranas. Dabar mes sužinosime, kuo remiasi jų darbo principas.
Ir tai pagrįsta įprasta šviesos poliarizacija.Jei prisimenate mokyklos fizikos kursą, tada jame tik sakoma, kad kai kurios medžiagos gali perduoti tik vieno spektro šviesą. Štai kodėl du 90 laipsnių poliarizatoriai gali visai nepraleisti šviesos. Tuo atveju, kai tarp jų yra koks nors prietaisas, galintis pasukti šviesą, galėsime reguliuoti švytėjimo ryškumą ir kitus parametrus. Apskritai tai yra paprasčiausia matrica.
Supaprastintas matricos išdėstymas
Tipiškame skystųjų kristalų ekrane visada bus kelios nuolatinės dalys:
- Apšvietimo lempos.
- Atšvaitai, užtikrinantys minėto apšvietimo vienodumą.
- Poliarizatoriai.
- Stiklo pagrindas su laidžiais kontaktais.
- Tam tikras kiekis žinomų skystų kristalų.
- Kitas poliarizatorius ir substratas.
Kiekvienas tokios matricos pikselis yra suformuotas išraudoni, žali ir mėlyni taškai, kurių derinys leidžia jums gauti bet kurią iš galimų spalvų. Jei viską įjungsite tuo pačiu metu, rezultatas bus baltas. Beje, kas yra matricos skiriamoji geba? Tai yra jame esančių taškų skaičius (pavyzdžiui, 1280x1024).
Kokios matricos yra?
Paprasčiau tariant, jie yra pasyvūs (paprasti)ir aktyvus. Pasyvus - paprasčiausias, juose pikseliai paleidžiami nuosekliai, nuo eilutės iki eilutės. Atitinkamai, bandant nustatyti didelių įstrižainių ekranų gamybą, paaiškėjo, kad būtina neproporcingai padidinti laidininkų ilgį. Dėl to ne tik labai išaugo kaina, bet ir padidėjo įtampa, dėl kurios smarkiai padidėjo trukdžių skaičius. Todėl pasyviosios matricos gali būti naudojamos tik gaminant nebrangius mažos įstrižainės monitorius.
Aktyvūs monitorių tipai, TFT, leidžiavaldyti kiekvieną (!) milijonų taškų atskirai. Faktas yra tas, kad kiekvieną pikselį valdo atskiras tranzistorius. Kad ląstelė neprarastų laiko per anksti, prie jos pridedamas atskiras kondensatorius. Žinoma, dėl tokios schemos buvo galima žymiai sumažinti kiekvieno pikselio atsako laiką.
Matematinis pagrindimas
Matematikoje objektas vadinamas matrica,parašyta lentelės forma, kurios elementai yra jos eilučių ir stulpelių sankirtoje. Reikėtų pažymėti, kad matricos paprastai plačiai naudojamos kompiuteriuose. Tas pats ekranas gali būti interpretuojamas kaip matrica. Kadangi kiekvienas taškas turi konkrečias koordinates. Taigi, bet kuris nešiojamojo kompiuterio ekrane rodomas vaizdas yra matrica, kurios ląstelėse yra kiekvieno taško spalvos.
Kiekviena vertė užima lygiai 1 baitą atminties.Mažai? Deja, net ir šiuo atveju tik vienas „FullHD“ rėmelis (1920 × 1080) užims porą MB. Kiek vietos reikia 90 minučių filmui? Štai kodėl vaizdas suglaudinamas. Šiuo atveju didelę reikšmę turi lemiamas veiksnys.
Beje, kas yra matricą lemiantis veiksnys?Tai yra polinomas, kuris sujungia kvadratinės matricos elementus taip, kad jo vertė būtų išsaugota perkeliant ir linijinėse eilučių ar stulpelių kombinacijose. Šiuo atveju matrica yra matematinė išraiška, apibūdinanti taškų, kuriuose užkoduotos jų spalvos, vietą. Jis vadinamas kvadratu, nes eilučių ir stulpelių skaičius yra vienodas.
Kodėl tai taip svarbu?Faktas yra tas, kad kodavimas naudoja Haaro transformaciją. Iš esmės Haar transformacija yra taškų sukimas taip, kad juos būtų galima patogiai ir kompaktiškai užkoduoti. Rezultatas yra stačiakampė matrica, kuriai tiesiog naudojamas dekodavimas determinanto.
Dabar mes pažvelgsime į pagrindinius matricos tipus (mes jau supratome, kas yra pati matrica).
TN + plėvelė
Vienas iš pigiausių ir labiausiai paplitusiųdemonstravimo modeliai šiandien. Jo reakcijos laikas yra gana greitas, tačiau spalvų perteikimas yra prastas. Problema ta, kad šios matricos kristalai yra išdėstyti taip, kad žiūrėjimo kampai būtų nereikšmingi. Siekiant kovoti su šiuo reiškiniu, buvo sukurtas specialus filmas, leidžiantis šiek tiek išplėsti žiūrėjimo kampus.
Šios matricos kristalai yra išdėstyti stulpelyje, taigilabiausiai primena kareivius parade. Kristalai susukti į spiralę, dėl kurios jie puikiai tvirtai laikosi vienas kito. Kad sluoksniai gerai sukibtų su pagrindais, ant pastarųjų paviršiaus daromi specialūs įdubimai.
Prie kiekvieno kristalo prijungtas elektrodas,reguliuojantį jo įtampą. Jei nėra įtampos, tada kristalai pasukami 90 laipsnių kampu, todėl šviesa laisvai praeina per juos. Pasirodo, įprastas baltas matricos pikselis. Kas yra raudona ar žalia? Kaip tai veikia?
Kai tik įjungiama įtampa, spiralėsuspaustas, o suspaudimo laipsnis tiesiogiai priklauso nuo srovės stiprumo. Jei vertė yra didžiausia, tada kristalai apskritai nustoja perduoti šviesą, todėl gaunamas juodas fonas. Norėdami gauti pilką spalvą ir jos atspalvius, kristalų padėtis spiralėje sureguliuojama taip, kad būtų praleistas tam tikras šviesos kiekis.
Beje, pagal nutylėjimą šios matricos visadavisos spalvos yra suaktyvintos, todėl pikselis yra baltas. Štai kodėl taip lengva nustatyti sudegusį pikselį, kuris monitoriuje visada rodomas kaip ryškus taškas. Atsižvelgiant į tai, kad šios rūšies matricos visada turi problemų dėl spalvų atkūrimo, labai sunku pasiekti ir juodos spalvos atkūrimą.
Inžinieriai, norėdami kaip nors ištaisyti padėtįpadėjo kristalus 210 ° kampu, todėl pagerėjo spalvų kokybė ir reakcijos laikas. Bet net ir šiuo atveju tai nebuvo be perdangų: skirtingai nei klasikinės TN matricos, kilo problemų dėl baltų atspalvių, spalvos pasirodė išplautos. Taip gimė DSTN technologija. Jo esmė ta, kad ekranas yra padalintas į dvi puses, kurių kiekviena valdoma atskirai. Ekrano kokybė smarkiai pagerėjo, tačiau padidėjo monitorių svoris ir kaina.
Tai yra matrica TN + filmo tipo nešiojamame kompiuteryje.
S-IPS
Hitachi, su kuriuo buvo sunkuankstesnės technologijos trūkumų, nusprendžiau nebandyti jos tobulinti, o tiesiog išrasti kažką radikaliai naujo. Be to, 1971 m. Gunteris Bauras sužinojo, kad kristalai gali būti dedami ne susuktų kolonų pavidalu, o lygiagrečiai vienas kitam ant stiklo pagrindo. Žinoma, šiuo atveju ten pritvirtinti ir perduodantys elektrodai.
Jei pirmojo poliarizacinio filtro nėraįtampa, šviesa laisvai praeina per ją, tačiau uždelsta ant antrojo pagrindo, kurio poliarizacijos plokštuma visada yra 90 laipsnių kampu pirmojo atžvilgiu. Dėl to dramatiškai padidėja ne tik monitoriaus reakcijos greitis, bet ir juoda spalva yra tikrai juoda, o ne tamsiai pilkos spalvos atspalvis. Be to, platūs žiūrėjimo kampai yra puikus pranašumas.
Technologijos trūkumai
Deja, bet kristalų posūkyje tailygiagrečiai vienas kitam, tai užtrunka daug ilgiau. Todėl senesnių modelių atsako laikas pasiekė tikrai ciklopinę vertę - 35–25 ms! Kartais net buvo galima stebėti žymeklio taką, o vartotojams buvo geriau pamiršti dinamiškas žaislų ir filmų scenas.
Kadangi elektrodai yra ant to paties pagrindo,kristalams pasukti reikiama kryptimi reikia daug daugiau elektros. Todėl visi IPS pagrįsti monitoriai retai gauna „Energy Star“ taupumą. Žinoma, norint apšviesti pagrindą, reikalingos ir galingesnės lempos, ir tai jokiu būdu nepagerina padėties padidėjus elektros energijai.
Tokių matricų gaminamumas yra didelis,ir todėl dar neseniai jie buvo labai labai brangūs. Žodžiu, su visais privalumais ir trūkumais tokie monitoriai puikiai tinka dizaineriams: jų spalvų kokybė yra puiki, o kai kuriais atvejais galima paaukoti atsakymo laiką.
Štai kokia yra IPS matrica.
MVA / PVA
Kadangi abu minėti matricų tipai turitrūkumų, kurių praktiškai neįmanoma pašalinti, „Fujitsu“ sukurta nauja technologija. Tiesą sakant, MVA / PVA yra modifikuota IPS versija. Pagrindinis skirtumas yra elektrodai. Jie yra ant antrojo pagrindo savitų trikampių pavidalu. Šis sprendimas leidžia kristalams greičiau reaguoti į įtampos pokyčius, o spalvų perteikimas tampa daug geresnis.
Fotoaparatai
O kas yra matrica fotoaparate?Šiuo atveju tai yra laidininko kristalo, kuris taip pat žinomas kaip įkrovos sujungimo įtaisas (CCD), pavadinimas. Kuo daugiau ląstelių kameros matricoje, tuo ji geresnė. Atidarius fotoaparato užraktą, per matricą praeina elektronų srautas: kuo daugiau jų yra, tuo stipresnė gaunama srovė. Atitinkamai tamsiose dalyse srovė nesusidaro. Matricos sritys, jautrios tam tikroms spalvoms, dėl to suformuoja visavertį vaizdą.
Beje, koks matricos dydis, jei kalbėtume apie kompiuterius ar nešiojamus kompiuterius? Tai paprasta - tai ekrano įstrižainės pavadinimas.
