Šiandien beveik neįmanoma rasti žmogaus, kuris vis dar naudotų CRT monitorių arba seną kineskopinį televizorių. Šią techniką greitai ir sėkmingai pakeitė skystųjų kristalų modeliai. Tačiau matricos yra ne mažiau svarbios. Kas yra skystieji kristalai ir matricos? Visa tai sužinosite iš mūsų straipsnio.
Pagrindinė istorija
Pirmą kartą pasaulis apie skystuosius kristalus sužinojo 1888 m., kai garsusis botanikas Friedrichas Reinitzeris atrado keistų medžiagų egzistavimą augaluose. Jis stebėjosi, kad kai kurios medžiagos, kurios iš pradžių turi kristalinę struktūrą, kaitinant visiškai pakeičia savo savybes.
Taigi, esant 178 laipsnių Celsijaus temperatūrai, medžiaga pirmiausia tapo drumsta, o tada visiškai pavirto skysčiu. Tačiau atradimai tuo nesibaigė. Paaiškėjo, kad keistas skystis elektromagnetiškai pasireiškia kaip kristalas. Tada atsirado terminas „skystieji kristalai“.
Kaip veikia LCD matricos
Štai kuo yra pagrįsta matrica. Kas yra matrica? taidviprasmiškas terminas. Viena iš jo reikšmių – nešiojamojo kompiuterio ekranas, LCD monitorius ar modernus televizoriaus ekranas. Dabar išsiaiškinsime, kuo grindžiamas jų darbo principas.
Ir tai pagrįsta įprasta šviesos poliarizacija. Jei prisimenate mokyklinį fizikos kursą, tai tiesiog sako, kad kai kurios medžiagos gali perduoti tik vieno spektro šviesą. Štai kodėl du poliarizatoriai, esantys 90 laipsnių kampu, gali visiškai nepraleisti šviesos. Tuo atveju, kai tarp jų yra koks nors įrenginys, galintis pasukti šviesą, galėsime reguliuoti švytėjimo ryškumą ir kitus parametrus. Apskritai tai yra paprasčiausia matrica.
Supaprastintas matricos išdėstymas
Įprastą LCD ekraną visada sudarys kelios nuolatinės dalys:
- Apšvietimo lempos.
- Atšvaitai, užtikrinantys aukščiau nurodyto apšvietimo vienodumą.
- Poliarizatoriai.
- Stiklo pagrindas su laidžiais kontaktais.
- Šiek tiek liūdnai pagarsėjusių skystųjų kristalų.
- Kitas poliarizatorius ir substratas.
Kiekvienas tokios matricos pikselis suformuotas iš raudonų, žalių ir mėlynų taškų, kurių derinys leidžia gauti bet kurią iš galimų spalvų. Jei visus įjungsite vienu metu, rezultatas bus b altas. Beje, kokia matricos skiriamoji geba? Tai yra pikselių skaičius (pavyzdžiui, 1280 x 1024).
Kas yra matricos?
Paprasčiau tariant, jie yra pasyvūs (paprasti) ir aktyvūs. Pasyvus – paprasčiausias, juosepikseliai suaktyvinami nuosekliai, eilutė po eilutės. Atitinkamai, bandant nustatyti didelės įstrižainės ekranų gamybą, paaiškėjo, kad reikia neproporcingai padidinti laidų ilgį. Dėl to ne tik smarkiai išaugo savikaina, bet ir įtampa, todėl smarkiai išaugo trikdžių skaičius. Todėl pasyviąsias matricas galima naudoti tik gaminant nebrangius monitorius su maža įstrižainė.
Aktyvūs monitorių variantai, TFT, leidžia valdyti kiekvieną (!) iš milijonų pikselių atskirai. Faktas yra tas, kad kiekvieną pikselį valdo atskiras tranzistorius. Kad elementas per anksti neprarastų įkrovos, prie jo pridedamas atskiras kondensatorius. Žinoma, dėl tokios schemos buvo galima žymiai sumažinti kiekvieno pikselio reakcijos laiką.
Matematinis pagrindimas
Matematikoje matrica yra objektas, parašytas kaip lentelė, kurios elementai yra jos eilučių ir stulpelių sankirtoje. Reikia pažymėti, kad matricos dažniausiai naudojamos kompiuteriuose. Tas pats ekranas gali būti interpretuojamas kaip matrica. Kadangi kiekvienas pikselis turi tam tikras koordinates. Taigi bet koks vaizdas, suformuotas nešiojamojo kompiuterio ekrane, yra matrica, kurios langeliuose yra kiekvieno pikselio spalvos.
Kiekviena reikšmė užima tiksliai 1 baitą atminties. Truputį? Deja, net ir šiuo atveju tik vienas FullHD kadras (1920 × 1080) užtruks porą MB. Kiek vietos reikia 90 minučių filmui? Štai kodėlvaizdas suspaustas. Šiuo atveju determinantas yra labai svarbus.
Beje, kas yra matricos determinantas? Tai daugianomas, sujungiantis kvadratinės matricos elementus taip, kad jo vertė išsaugoma perkėlus ir tiesinius eilučių ar stulpelių derinius. Šiuo atveju matrica suprantama kaip matematinė išraiška, apibūdinanti pikselių, kuriuose užkoduotos jų spalvos, išdėstymą. Jis vadinamas kvadratu, nes jame esančių eilučių ir stulpelių skaičius yra vienodas.
Kodėl tai taip svarbu? Faktas yra tas, kad Haar transformacija naudojama koduojant. Iš esmės „Haar“transformacija yra apie besisukančius taškus taip, kad juos būtų galima patogiai ir kompaktiškai užkoduoti. Dėl to gaunama stačiakampė matrica, kurios dekodavimui naudojamas determinantas.
Dabar pažvelgsime į pagrindinius matricos tipus (jau išsiaiškinome, kas yra pati matrica).
TN+filmas
Vienas pigiausių ir labiausiai paplitusių ekranų modelių šiandien. Jis turi gana greitą atsako laiką, tačiau gana prastai atkuria spalvas. Problema ta, kad kristalai šioje matricoje yra išdėstyti taip, kad žiūrėjimo kampai yra nereikšmingi. Siekiant kovoti su šiuo reiškiniu, buvo sukurta speciali plėvelė, leidžianti šiek tiek platesnius žiūrėjimo kampus.
Šios matricos kristalai yra išdėstyti stulpelyje, taip primenantys karius parade. Kristalai yra susukti į spiralę, kurios dėka jie puikiai priglunda vienas prie kito. Kad sluoksniai gerai sukibtų su pagrindais, specialusįpjovos.
Prie kiekvieno kristalo yra prijungtas elektrodas, kuris reguliuoja jo įtampą. Jei nėra įtampos, kristalai sukasi 90 laipsnių kampu, todėl šviesa pro juos laisvai praeina. Pasirodo, įprastas b altas matricos pikselis. Kas yra raudona ar žalia? Kaip tai veikia?
Kai tik įjungiama įtampa, spiralė suspaudžiama, o suspaudimo laipsnis tiesiogiai priklauso nuo srovės stiprumo. Jei vertė yra didžiausia, tada kristalai paprastai nustoja perduoti šviesą, todėl fonas yra juodas. Norint gauti pilką spalvą ir jos atspalvius, kristalų padėtis spiralėje sureguliuojama taip, kad jie praleistų šiek tiek šviesos.
Beje, pagal numatytuosius nustatymus šiose matricose visada suaktyvinamos visos spalvos, todėl gaunamas b altas pikselis. Štai kodėl taip lengva atpažinti sudegusį pikselį, kuris monitoriuje visada pasirodo kaip ryškus taškas. Atsižvelgiant į tai, kad tokio tipo matricos visada turi problemų dėl spalvų atkūrimo, labai sunku pasiekti ir juodą ekraną.
Siekdami kažkaip ištaisyti situaciją, inžinieriai pastatė kristalus 210° kampu, todėl pagerėjo spalvų kokybė ir reakcijos laikas. Tačiau net ir šiuo atveju buvo keletas sutapimų: skirtingai nei klasikinėse TN matricose, buvo problema su b altos spalvos atspalviais, spalvos pasirodė išplautos. Taip gimė DSTN technologija. Jo esmė ta, kad ekranas yra padalintas į dvi dalis, kurių kiekviena valdoma atskirai. Ekrano kokybė labai pagerėjo, betpadidino monitorių svorį ir kainą.
Štai kokia matrica yra TN+film tipo nešiojamajame kompiuteryje.
S-IPS
Hitachi, pakankamai kentėjęs nuo ankstesnės technologijos trūkumų, nusprendė nebebandyti jos tobulinti, o tiesiog išrasti kažką radikaliai naujo. Be to, 1971 metais Günteris Bauras išsiaiškino, kad kristalus galima dėti ne susuktų kolonų pavidalu, o lygiagrečiai vienas kitam ant stiklo pagrindo. Žinoma, šiuo atveju ten pritvirtinami ir perdavimo elektrodai.
Jei ant pirmojo poliarizacinio filtro nėra įtampos, šviesa laisvai praeina pro jį, bet išlieka ant antrojo pagrindo, kurio poliarizacijos plokštuma visada yra 90 laipsnių kampu pirmojo atžvilgiu. Dėl to ne tik smarkiai padidėja monitoriaus atsako greitis, bet ir juoda spalva yra tikrai juoda, o ne tamsiai pilkos spalvos atspalvio variacija. Be to, išplėsti žiūrėjimo kampai yra didelis privalumas.
Technologijos trūkumai
Deja, bet kristalų, kurie yra lygiagrečiai vienas kitam, sukimasis užtrunka daug daugiau laiko. Ir todėl senesnių modelių reakcijos laikas pasiekė tikrai ciklopinę reikšmę – 35–25 ms! Kartais nuo žymeklio netgi buvo galima stebėti kilpą, o naudotojams buvo geriau pamiršti dinamines žaislų ir filmų scenas.
Kadangi elektrodai yra ant to paties pagrindo, norint pasukti kristalus reikiama kryptimi, reikia daug daugiau galios. Ir todėl viskasIPS monitoriai retai uždirba Energy Star už ekonomiškumą. Žinoma, norint apšviesti pagrindą, reikia naudoti ir galingesnes lempas, o tai nepagerina padėties, kai suvartojama daugiau energijos.
Tokių matricų pagaminamumas yra didelis, todėl iki šiol jos buvo labai labai brangios. Trumpai tariant, su visais privalumais ir trūkumais šie monitoriai puikiai tinka dizaineriams: jų spalvų kokybė yra puiki, o kai kuriais atvejais galima paaukoti reakcijos laiką.
Štai kas yra IPS skydelis.
MVA/PVA
Kadangi abiejų pirmiau minėtų tipų jutikliai turi trūkumų, kurių beveik neįmanoma pašalinti, Fujitsu sukūrė naują technologiją. Tiesą sakant, MVA / PVA yra modifikuota IPS versija. Pagrindinis skirtumas yra elektrodai. Jie yra ant antrojo pagrindo savotiškų trikampių pavidalu. Šis sprendimas leidžia kristalams greičiau reaguoti į įtampos pokyčius, o spalvų perteikimas tampa daug geresnis.
Kamera
O kas yra matrica fotoaparate? Šiuo atveju tai yra laidininko kristalo, kuris taip pat žinomas kaip įkrovimo prijungtas įrenginys (CCD), pavadinimas. Kuo daugiau kameros matricoje ląstelių, tuo ji geresnė. Atsidarius fotoaparato užraktui, per matricą praeina elektronų srautas: kuo jų daugiau, tuo stipresnė atsiranda srovė. Atitinkamai, tamsiose dalyse nesusidaro srovė. Tam tikroms spalvoms jautrios matricos sritysrezultatą ir suformuokite visą vaizdą.
Beje, koks yra matricos dydis, jei kalbame apie kompiuterius ar nešiojamus kompiuterius? Tai paprasta – taip vadinasi ekrano įstrižainė.
