Матрици - какво е това? Видове матрици

Днес е почти невъзможно да се намери човек, който все още ще използва CRT монитор или стар кинескоп. Тази технология бързо и успешно замени LCD модели, които се основават на течни кристали. Но матриците са не по-малко важни. Какви са течните кристали и матрици? Ще научите всичко това от нашата статия.

праистория

Първият свят научил за течните кристали през 1888 г., когато известен ботанист Фридрих Рейджизер открил съществуването на странни вещества в растенията. Той бил удивен, че някои вещества, първоначално притежаващи кристална структура, напълно променят свойствата си, когато се нагряват.

Така че, при температура от 178 градуса по Целзий веществото е първа мътна и след това напълно се превръща в течност. Но откриването по това не свърши. Оказа се, че странна течност се проявява електромагнитно като кристал. Тогава се появи терминът "течен кристал".

Принципът на LCD матриците

Това е основата на работата на матрицата. Какво представлява матрицата? Това е полисемантично понятие. Едно от значенията му е лаптоп дисплей, LCD монитор или модерен телевизионен екран. Сега знаем какво се основава на принципа на тяхната работа.

И той се основава на обичайното поляризация на светлината. Ако си спомняте курса на училищната физика, то просто се казва, че някои вещества са способни да предават светлина само на един спектър. Ето защо два поляризатора под ъгъл от 90 градуса не могат да преминат светлина изобщо. В случай, че между тях има устройство, което може да включи светлината, ще можем да регулираме яркостта на светлината и други параметри. По принцип това е най-простата матрица.

Опростено матрично устройство

Обичайният LCD дисплей винаги се състои от няколко постоянни части:

• Лампи за осветление.
• Рефлектори, които осигуряват еднородност на горепосоченото осветление.
• Поляризатори.
• Подложката е изработена от стъкло, върху което са разположени проводими контакти.
• Някои от известните течни кристали.
• Друг поляризатор и субстрат.

Всеки пиксел от тази матрица се формира от червени, зелени и сини точки, комбинацията от които ви позволява да получавате някой от наличните цветове. Ако включите всичко по едно и също време, резултатът е бял. Между другото, каква е резолюцията на матрицата? Това е броят на пикселите върху него (например 1280x1024).

Какви са матриците?

Ако са опростени, тогава те са пасивни (прости) и активни. Пасивни - най-простите, в тях пикселите се задействат последователно, от линията на линията. Следователно, когато се опитва да коригира производството на дисплеи с голям диагонал, се оказва, че е необходимо да се увеличи непропорционално дължината на проводниците. В резултат на това разходите не само се увеличиха значително, но и напрежението се увеличи, което доведе до рязко увеличаване на броя на смущенията. Поради това пасивните матрици могат да се използват само при производството на евтини монитори с малък диагонал.

Активните разновидности на мониторите, TFT, ви позволяват да контролирате всеки (!) От милиони пиксели отделно. Факт е, че всеки пиксел се управлява от отделен транзистор. За да се предотврати преждевременната загуба на клетката, към нея се добавя отделен кондензатор. Разбира се, поради такава схема е възможно да се намали времето за реакция на всеки пиксел няколко пъти.

Математическа обосновка

В математиката обектът се нарича матрица, написана под формата на таблица, чиито елементи са в пресечната точка на редове и колони. Трябва да се отбележи, че матриците обикновено се използват широко в компютрите. Същият дисплей може да се третира като матрица. Защото всеки пиксел има определени координати. По този начин, всяко изображение, което се формира на дисплея на лаптопа, има матрица в клетки, които съдържат цветовете на всеки пиксел.

Всяка стойност отнема точно 1 байт памет. Малко ли? Уви, дори в този случай само FullHD кадър (1920 × 1080) ще заема няколко MB. И колко място е необходимо за един филм да трае 90 минути? Ето защо изображението е компресирано. Детерминантът е от голямо значение в този случай.

Между другото, каква е детерминанта на матрицата? Това е полином, който комбинира елементите на квадратна матрица по такъв начин, че нейната стойност се запазва при транспониране и линейни комбинации от редове или колони. Матрицата в този случай е математически израз, описващ разположението на пикселите, в които се кодират техните цветове. Тя се нарича квадрат, защото броят на редове и колони в нея е еднакъв.

Защо е толкова важно? Въпросът е, че Haar трансформацията се използва при кодирането. Всъщност, Haar трансформацията е ротация на точки по такъв начин, че те могат да бъдат удобно и компактно кодирани. В резултат на това получаваме ортогонална матрица, за декодирането на която се използва детерминанта.

Сега ще разгледаме основните матрични типове (каква е самата матрица, вече разбрахме).

TN + филм

Един от най-евтините и най-често срещаните модели на дисплеи днес. Характеризира се с относително бързо време за реакция, но по-скоро лошо представяне на цветовете. Проблемът е, че кристалите в тази матрица са подредени така, че ъглите на гледане са малки. За да се бори с този феномен, беше разработен специален филм, който позволява леко по-широк ъгъл на гледане.

Кристалите в тази матрица са подредени в колона, като по този начин напомнят войниците в парада. Кристалите се извиват на спирала, така че да се придържат перфектно един към друг. За да могат слоевете да се прилепват добре към субстратите, върху повърхността на субстратите се правят специални резки.

Всеки електрод е снабден с електрод, който регулира напрежението върху него. Ако няма напрежение, тогава кристалите се завъртат на 90 градуса, така че светлината свободно да минава през тях. Оказва се, че обикновена матрица от бял пиксел. Какво е червено или зелено? Как се получава?

Веднага след като напрежението се приложи, спиралата се свива и съотношение на сгъстяване директно зависи от ампеража. Ако стойността е максимална, тогава кристалите като цяло не пренасят светлина, което води до черен фон. За да се получи сив цвят и цветовете му, позицията на кристалите в спиралата се регулира така, че да премине известно количество светлина.

Между другото, по подразбиране в тези матрици всички цветове винаги са активирани, което води до бял пиксел. Ето защо е толкова лесно да разпознаете изгорял пиксел, който винаги се появява като ярка точка на монитора. Като се има предвид, че цветното предаване на матрици от този тип винаги е проблем, също е много трудно да се постигне черно оцветяване.

За да оправят ситуацията по някакъв начин, инженерите поставят кристалите под ъгъл от 210 градуса, в резултат на което се увеличава качеството на цветното предаване и времето за реакция. Но в този случай не беше без припокриване: за разлика от класическите TN-матрици, имаше проблем с оттенъка на бялото, цветовете се оказаха замъглени. Така че имаше технология DSTN. Същността на това е, че дисплеят е разделен на две половини, всеки от които се контролира отделно. Качеството на дисплеите се подобри драстично, но теглото и цената на мониторите се увеличиха.

Това е матрицата в TN + филмов ноутбук.

S-IPS

Hitachi, тъй като трябваше да страда от недостатъците на предишната технология, реши да не се опитва да го подобри повече, а просто да измисли нещо коренно ново. Още повече, през 1971 г. Гюнтер Баур разбра, че кристалите могат да бъдат поставени не във формата на усукани колони, но подредени паралелно един на друг върху стъклен субстрат. Разбира се, в този случай предавателните електроди също са фиксирани там.

Ако първата филтър за поляризация няма напрежение, светлина свободно преминава през него, но се забавя от втория субстрат, чиято равнина на поляризация винаги се намира под ъгъл от 90 градуса по отношение на първия. Поради това скоростта на реакцията на монитора се увеличава рязко, но и черният цвят е наистина черен, а не вариацията на тъмносивия оттенък. Освен това има голямо достойнство разширени ъгли преглед.

Недостатъци на технологиите

Уви, въртенето на кристалите, които са успоредни една на друга, отнема много повече време. Ето защо времето за реакция на старите модели достигна наистина циклопейна стойност, 35-25 ms! Понякога е възможно да наблюдавате дори един влак от курсора и е по-добре да забравите динамичните сцени в играчките и филмите.

Тъй като електродите са разположени на една и съща основа, е необходимо много повече ток, за да се обърнат кристалите в желаната посока. Ето защо всички монитори, базирани на IPS матрици, рядко получават Star Energy Star за икономия. Разбира се, за задно осветяване е необходимо също така да се използват по-мощни лампи, което по никакъв начин не подобрява ситуацията с повишеното потребление на електроенергия.

Производителността на производството на такива матрици е висока и затова доскоро те бяха много, много скъпи. Накратко, с всички предимства и недостатъци такива монитори са чудесно за дизайнерите: качеството на тяхното представяне на цветове е отлично и в някои случаи реакцията може да бъде пожертвана.

Това е матрицата на IPS.

MVA / PVA

Тъй като и двата типа матрици имат недостатъци, които не могат да бъдат премахнати, Fujitsu разработи нова технология. Всъщност MVA / PVA е модифицирана версия на IPS. Основната разлика е електродите. Те се намират на втория субстрат под формата на триъгълници. Това решение ви позволява да реагирате по-бързо на кристалите, за да промените напрежението, а цветовото изобразяване е много по-добро.

камери

И каква е матрицата в камерата? В този случай също така е известен така нареченият проводящ кристал, който също е известен като зарядно устройство (CCD). Колкото повече клетки в матрицата на камерата, толкова по-добре. Когато затворът на фотоапарата се отвори, потокът от електрони преминава през матрицата: колкото повече от тях, толкова повече токът е по-силен. Съответно, не се образуват тъмни части от тока. Областите на матрицата, които са чувствителни към определени цветове, в резултат, образуват цялостно изображение.

Между другото, и какво е размерът на матрицата, ако говорим за компютри или лаптопи? Това е просто - така нареченият диагонал на екрана.