I dag er det næsten umuligt at finde en person, der stadig ville bruge en CRT-skærm eller et gammelt CRT-tv. Denne teknik blev hurtigt og med succes afløst af LCD-modeller baseret på flydende krystaller. Men matricer er ikke mindre vigtige. Hvad er flydende krystaller og matricer? Du vil lære alt dette fra vores artikel.
Backstory
For første gang lærte verden om flydende krystaller i 1888, da den berømte botaniker Friedrich Reinitzer opdagede eksistensen af mærkelige stoffer i planter. Han var forbløffet over, at nogle stoffer, som i begyndelsen har en krystallinsk struktur, fuldstændig ændrer deres egenskaber, når de opvarmes.
Så ved en temperatur på 178 grader Celsius blev stoffet først uklart og blev derefter fuldstændig til en væske. Men opdagelserne sluttede ikke der. Det viste sig, at den mærkelige væske elektromagnetisk manifesterer sig som en krystal. Det var dengang, udtrykket "flydende krystal" dukkede op.
Sådan fungerer LCD-matricer
Dette er, hvad matricen er baseret på. Hvad er en matrix? dettvetydigt udtryk. En af dens betydninger er en bærbar skærm, LCD-skærm eller moderne tv-skærm. Nu vil vi finde ud af, hvad princippet i deres arbejde er baseret på.
Og den er baseret på lysets sædvanlige polarisering. Hvis du husker skolens fysikkursus, så fortæller det bare, at nogle stoffer er i stand til at transmittere lys af kun ét spektrum. Det er grunden til, at to polarisatorer i en vinkel på 90 grader måske slet ikke transmitterer lys. I tilfælde af, at der er en enhed mellem dem, der kan tænde lyset, vil vi være i stand til at justere lysstyrken af gløden og andre parametre. Generelt er dette den enkleste matrix.
Forenklet matrixarrangement
Et norm alt LCD-display vil altid bestå af flere permanente dele:
- Belysningslamper.
- Reflekser, der sikrer ensartetheden af ovenstående belysning.
- Polarisatorer.
- Glasunderlag med ledende kontakter.
- Nogle mængder af de berygtede flydende krystaller.
- Endnu en polarisator og et substrat.
Hver pixel i en sådan matrix er dannet af røde, grønne og blå prikker, hvis kombination giver dig mulighed for at få en hvilken som helst af de tilgængelige farver. Tænder du dem alle på samme tid, er resultatet hvidt. Forresten, hvad er opløsningen af matrixen? Dette er antallet af pixels på den (f.eks. 1280x1024).
Hvad er matricer?
For at sige det enkelt er de passive (simple) og aktive. Passiv - den enkleste, i dempixels udløses sekventielt, linje for linje. Derfor, når man forsøgte at etablere produktion af displays med en stor diagonal, viste det sig, at det var nødvendigt at øge længden af lederne uforholdsmæssigt. Som et resultat steg ikke kun omkostningerne markant, men spændingen steg også, hvilket førte til en kraftig stigning i antallet af interferens. Derfor kan passive matricer kun bruges i produktionen af billige skærme med en lille diagonal.
Aktive varianter af skærme, TFT, giver dig mulighed for at styre hver (!) af de millioner af pixels separat. Faktum er, at hver pixel styres af en separat transistor. For at forhindre cellen i at miste ladning for tidligt, tilføjes en separat kondensator til den. På grund af en sådan ordning var det naturligvis muligt at reducere responstiden for hver pixel markant.
Matematisk begrundelse
I matematik er en matrix et objekt skrevet som en tabel, hvis elementer er i skæringspunktet mellem dets rækker og kolonner. Det skal bemærkes, at matricer generelt er meget udbredt i computere. Den samme visning kan tolkes som en matrix. Da hver pixel har bestemte koordinater. Ethvert billede, der dannes på den bærbare computers skærm, er således en matrix, hvis celler indeholder farverne på hver pixel.
Hver værdi fylder nøjagtigt 1 byte hukommelse. En lille? Ak, selv i dette tilfælde vil kun én FullHD-ramme (1920 × 1080) tage et par MB. Hvor meget plads har du brug for til en 90 minutters film? Derforbilledet er komprimeret. I dette tilfælde er determinanten af stor betydning.
Forresten, hvad er matrixdeterminanten? Det er et polynomium, der kombinerer elementerne i en kvadratisk matrix på en sådan måde, at dens værdi bevares gennem transponering og lineære kombinationer af rækker eller kolonner. I dette tilfælde forstås en matrix som et matematisk udtryk, der beskriver arrangementet af pixels, hvori deres farver er kodet. Det kaldes kvadrat, fordi antallet af rækker og kolonner i det er det samme.
Hvorfor er dette så vigtigt? Faktum er, at Haar-transformationen bruges til kodning. Grundlæggende handler Haar-transformationen om at rotere punkter på en sådan måde, at de nemt og kompakt kan kodes. Som et resultat opnås der en ortogonal matrix, til hvis afkodning determinanten bruges.
Nu vil vi se på hovedtyperne af matrixen (vi har allerede fundet ud af, hvad selve matrixen er).
TN+film
En af de billigste og mest almindelige displaymodeller i dag. Den har en relativt hurtig responstid, men ret dårlig farvegengivelse. Problemet er, at krystallerne i denne matrix er placeret således, at betragtningsvinklerne er ubetydelige. For at bekæmpe dette fænomen er der udviklet en speciel film, der giver mulighed for lidt bredere betragtningsvinkler.
Krystallerne i denne matrix er arrangeret i en kolonne og ligner således soldater i parade. Krystallerne er snoet til en spiral, takket være hvilken de klæber perfekt tæt til hinanden. For at lagene skal hæfte godt til underlagene, skal der specielthak.
En elektrode er forbundet til hver krystal, som regulerer spændingen på den. Hvis der ikke er nogen spænding, roterer krystallerne 90 grader, som et resultat af hvilket lys passerer frit gennem dem. Det viser sig den sædvanlige hvide pixel i matrixen. Hvad er rød eller grøn? Hvordan virker det?
Så snart spændingen påføres, komprimeres spiralen, og kompressionsgraden afhænger direkte af strømmens styrke. Hvis værdien er maksimal, holder krystallerne generelt op med at transmittere lys, hvilket resulterer i en sort baggrund. For at få den grå farve og dens nuancer justeres placeringen af krystallerne i spiralen, så de slipper lidt lys ind.
Forresten, som standard er alle farver altid aktiveret i disse matricer, hvilket resulterer i en hvid pixel. Derfor er det så nemt at identificere en brændt pixel, som altid vises som en lys prik på skærmen. Da matricer af denne type altid har problemer med farvegengivelse, er det meget vanskeligt også at opnå sort skærm.
For på en eller anden måde at afhjælpe situationen placerede ingeniørerne krystallerne i en vinkel på 210°, hvilket resulterede i forbedret farvekvalitet og responstid. Men selv i dette tilfælde var der nogle overlapninger: I modsætning til de klassiske TN-matricer var der et problem med hvide nuancer, farverne viste sig at være udvaskede. Sådan blev DSTN-teknologien født. Dens essens er, at skærmen er opdelt i to halvdele, som hver styres separat. Skærmkvaliteten er forbedret dramatisk, menøgede vægten og prisen på skærme.
Dette er en matrix i en TN+film-type bærbar computer.
S-IPS
Hitachi, der havde lidt nok af manglerne ved den tidligere teknologi, besluttede ikke at forsøge at forbedre den længere, men blot opfinde noget radik alt nyt. Desuden fandt Günter Baur i 1971 ud af, at krystaller ikke kan placeres i form af snoede søjler, men lægges parallelt med hinanden på et glasunderlag. I dette tilfælde er sendeelektroderne naturligvis også fastgjort der.
Hvis der ikke er nogen spænding på det første polariserende filter, passerer lys frit gennem det, men fastholdes på det andet substrat, hvis polariseringsplan altid er i en vinkel på 90 grader i forhold til det første. På grund af dette øges ikke kun skærmens responshastighed dramatisk, men den sorte farve er virkelig sort, og ikke en variation af en mørkegrå nuance. Derudover er de udvidede betragtningsvinkler en stor fordel.
Fejl ved teknologi
Ak, men rotationen af krystallerne, som er parallelle med hinanden, tager meget længere tid. Og derfor nåede responstiden på ældre modeller en virkelig cyklopisk værdi, 35-25 ms! Nogle gange var det endda muligt at observere en loop fra markøren, og det var bedre for brugerne at glemme alt om dynamiske scener i legetøj og film.
Fordi elektroderne er på det samme underlag, kræves der meget mere strøm for at dreje krystallerne i den ønskede retning. Og derfor altIPS-skærme tjener sjældent en Energy Star for økonomi. For at belyse underlaget kræver det naturligvis også brug af kraftigere lamper, og det forbedrer ikke situationen med øget strømforbrug.
Fremstilleligheden af sådanne matricer er høj, og derfor var de indtil for nylig meget, meget dyre. Kort sagt, med alle fordele og ulemper er disse skærme fantastiske for designere: deres farvekvalitet er fremragende, og responstiden kan i nogle tilfælde ofres.
Dette er, hvad et IPS-panel er.
MVA/PVA
Da begge ovennævnte typer sensorer har fejl, som er praktisk t alt umulige at fjerne, har Fujitsu udviklet en ny teknologi. Faktisk er MVA / PVA en modificeret version af IPS. Den største forskel er elektroderne. De er placeret på det andet substrat i form af ejendommelige trekanter. Denne løsning gør det muligt for krystaller at reagere hurtigere på spændingsændringer, og farvegengivelsen bliver meget bedre.
Camera
Og hvad er en matrix i et kamera? I dette tilfælde er dette navnet på lederkrystallen, som også er kendt som en ladningskoblet enhed (CCD). Jo flere celler i kameramatrixen, jo bedre er den. Når kameraets lukker åbnes, passerer en strøm af elektroner gennem matrixen: Jo flere der er, jo stærkere er strømmen. Følgelig dannes der ingen strøm i de mørke dele. Områder af matrixen, der er følsomme over for bestemte farver, iresultat og danne et komplet billede.
Hvad er i øvrigt størrelsen på matrixen, hvis vi taler om computere eller bærbare computere? Det er enkelt - dette er navnet på skærmens diagonal.
