Täna on peaaegu võimatu leida inimest, kes kasutaks endiselt kineskoopkuvarit või vana kineskooptelerit. Selle tehnika asendasid kiiresti ja eduk alt vedelkristallidel põhinevad LCD-mudelid. Kuid maatriksid pole vähem tähtsad. Mis on vedelkristallid ja maatriksid? Seda kõike saate teada meie artiklist.
Tagalugu
Esimest korda sai maailm vedelkristallidest teada 1888. aastal, kui kuulus botaanik Friedrich Reinitzer avastas taimedes kummaliste ainete olemasolu. Ta oli hämmastunud, et mõned ained, millel on algselt kristalne struktuur, muudavad kuumutamisel täielikult oma omadusi.
Niisiis muutus aine temperatuuril 178 kraadi Celsiuse järgi esm alt häguseks ja seejärel täielikult vedelikuks. Kuid avastused sellega ei lõppenud. Selgus, et kummaline vedelik avaldub elektromagnetiliselt kristallina. Siis ilmus termin "vedelkristall".
Kuidas LCD-maatriksid töötavad
Sellel maatriks põhinebki. Mis on maatriks? sedamitmetähenduslik termin. Üks selle tähendusi on sülearvuti ekraan, LCD-ekraan või kaasaegne teleriekraan. Nüüd saame teada, millel nende töö põhimõte põhineb.
Ja see põhineb valguse tavalisel polarisatsioonil. Kui mäletate koolifüüsika kursust, siis see ütleb lihts alt, et mõned ained on võimelised edastama ainult ühe spektriga valgust. Seetõttu ei pruugi kaks 90 kraadise nurga all olevat polarisaatorit valgust üldse läbi lasta. Juhul, kui nende vahel on mõni seade, mis suudab valgust keerata, saame reguleerida heleduse heledust ja muid parameetreid. Üldiselt on see kõige lihtsam maatriks.
Lihtsustatud maatriksi paigutus
Tavaline LCD-ekraan koosneb alati mitmest püsivast osast:
- Valgustuslambid.
- Reflektorid, mis tagavad ül altoodud valgustuse ühtluse.
- Polarisaatorid.
- Klaasist põhimik juhtivate kontaktidega.
- Mõned kogus kurikuulsaid vedelkristalle.
- Teine polarisaator ja substraat.
Sellise maatriksi iga piksel moodustub punastest, rohelistest ja sinistest punktidest, mille kombinatsioon võimaldab teil saada mis tahes saadaolevatest värvidest. Kui lülitate need kõik korraga sisse, on tulemuseks valge. Muide, mis on maatriksi eraldusvõime? See on sellel olevate pikslite arv (näiteks 1280 x 1024).
Mis on maatriksid?
Lihtsustatult öeldes on need passiivsed (lihtsad) ja aktiivsed. Passiivne - nendes kõige lihtsampikslid käivituvad järjestikku, rida-re alt. Sellest lähtuv alt selgus suure diagonaaliga kuvarite tootmise loomisel, et juhtmete pikkust oli vaja ebaproportsionaalselt suurendada. Selle tulemusena ei tõusnud oluliselt mitte ainult kulud, vaid tõusis ka pinge, mis tõi kaasa häirete arvu järsu kasvu. Seetõttu saab passiivseid maatrikseid kasutada ainult väikese diagonaaliga odavate monitoride tootmisel.
Aktiivsed monitorid (TFT) võimaldavad teil juhtida iga (!) miljonite pikslite hulgast eraldi. Fakt on see, et iga pikslit juhib eraldi transistor. Et element enneaegselt laengut ei kaotaks, lisatakse sellele eraldi kondensaator. Loomulikult oli tänu sellisele skeemile võimalik iga piksli reageerimisaega oluliselt vähendada.
Matemaatiline põhjendus
Matemaatikas on maatriks tabelina kirjutatud objekt, mille elemendid on selle ridade ja veergude ristumiskohas. Tuleb märkida, et maatrikseid kasutatakse üldiselt arvutites laialdaselt. Sama kuva võib tõlgendada maatriksina. Kuna igal pikslil on teatud koordinaadid. Seega on iga sülearvuti ekraanil tekkiv pilt maatriks, mille lahtrid sisaldavad iga piksli värve.
Iga väärtus võtab täpselt 1 baidi mälu. Natuke? Kahjuks võtab isegi sel juhul paar MB ainult üks FullHD kaader (1920 × 1080). Kui palju ruumi vajate 90-minutilise filmi jaoks? Sellepärastpilt on tihendatud. Sel juhul on määrajal suur tähtsus.
Muide, mis on maatriksi determinant? See on polünoom, mis kombineerib ruutmaatriksi elemente nii, et selle väärtus säilib transponeerimise ja ridade või veergude lineaarsete kombinatsioonide kaudu. Sel juhul mõistetakse maatriksit kui matemaatilist avaldist, mis kirjeldab pikslite paigutust, milles nende värvid on kodeeritud. Seda nimetatakse ruuduks, kuna selles olevate ridade ja veergude arv on sama.
Miks see nii oluline on? Fakt on see, et kodeerimisel kasutatakse Haari teisendust. Põhimõtteliselt seisneb Haari teisendus punktide pöörlemises nii, et neid saab mugav alt ja kompaktselt kodeerida. Selle tulemusena saadakse ortogonaalne maatriks, mille dekodeerimiseks kasutatakse determinanti.
Nüüd vaatame maatriksi põhitüüpe (oleme juba välja selgitanud, mis maatriks ise on).
TN+film
Tänapäeval üks odavamaid ja levinumaid kuvamudeleid. Sellel on suhteliselt kiire reageerimisaeg, kuid üsna kehv värviedastus. Probleem on selles, et selles maatriksis asuvad kristallid nii, et vaatenurgad on tühised. Selle nähtuse vastu võitlemiseks on välja töötatud spetsiaalne film, mis võimaldab veidi laiemaid vaatenurki.
Selles maatriksis olevad kristallid on paigutatud kolonni, meenutades seega paraadil sõdureid. Kristallid on keeratud spiraaliks, tänu millele klammerduvad nad ideaalselt tihed alt üksteise külge. Et kihid hästi aluspindadele nakkuksid, erisälgud.
Iga kristalliga on ühendatud elektrood, mis reguleerib sellel olevat pinget. Kui pinget pole, siis kristallid pöörlevad 90 kraadi, mille tulemusena valgus läbib neid vab alt. Selgub maatriksi tavaline valge piksel. Mis on punane või roheline? Kuidas see töötab?
Niipea, kui pinge on rakendatud, surutakse spiraal kokku ja kokkusurumise aste sõltub otseselt voolu tugevusest. Kui väärtus on maksimaalne, lakkavad kristallid üldiselt valgust edastamast, mille tulemuseks on must taust. Halli värvi ja selle varjundite saamiseks reguleeritakse kristallide asukohta spiraalis nii, et need laseksid sisse veidi valgust.
Muide, vaikimisi aktiveeritakse nendes maatriksites alati kõik värvid, mille tulemuseks on valge piksel. Seetõttu on nii lihtne tuvastada põlenud pikslit, mis kuvatakse monitoril alati ereda punktina. Arvestades, et seda tüüpi maatriksitel on alati probleeme värvide taasesitusega, on väga raske saavutada ka musta kuva.
Olukorra parandamiseks asetasid insenerid kristallid 210° nurga alla, mille tulemusel paranes värvikvaliteet ja reageerimisaeg. Kuid ka sel juhul esines mõningaid kattumisi: erinev alt klassikalistest TN-maatriksitest oli probleem valgete varjunditega, värvid osutusid väljapestuks. Nii sündis DSTN-tehnoloogia. Selle olemus seisneb selles, et ekraan on jagatud kaheks pooleks, millest kumbagi juhitakse eraldi. Ekraani kvaliteet on dramaatiliselt paranenud, kuidsuurendas monitoride kaalu ja maksumust.
See on maatriks TN+kile tüüpi sülearvutis.
S-IPS
Hitachi, olles piisav alt kannatanud eelmise tehnoloogia puuduste all, otsustas mitte proovida seda enam täiustada, vaid lihts alt leiutada midagi radikaalselt uut. Veelgi enam, 1971. aastal sai Günter Baur teada, et kristalle saab asetada mitte keerutatud sammaste kujul, vaid asetada üksteisega paralleelselt klaasalusele. Loomulikult on sel juhul sinna kinnitatud ka saateelektroodid.
Kui esimesel polariseerival filtril pole pinget, siis valgus läbib seda vab alt, kuid jääb teisele substraadile, mille polarisatsioonitasand on esimese suhtes alati 90 kraadise nurga all. Tänu sellele ei suurene mitte ainult monitori reageerimiskiirus järsult, vaid must värv on tõesti must, mitte mingi tumehalli varjundi variatsioon. Lisaks on suureks eeliseks laiendatud vaatenurgad.
Tehnoloogilised vead
Paraku, aga üksteisega paralleelsete kristallide pöörlemine võtab palju rohkem aega. Ja seetõttu saavutas vanemate mudelite reageerimisaeg tõeliselt tsüklopi väärtuse, 35–25 ms! Mõnikord oli võimalik kursorilt isegi silmust jälgida ja kasutajatel oli parem mänguasjade ja filmide dünaamilised stseenid unustada.
Kuna elektroodid on samal substraadil, on kristallide vajalikus suunas pööramiseks vaja palju rohkem võimsust. Ja seetõttu kõikeIPS-monitorid teenivad harva säästu pärast Energy Stari. Muidugi on aluspinna valgustamiseks vaja kasutada ka võimsamaid lampe ja see ei paranda olukorda suurenenud energiatarbimise juures.
Selliste maatriksite valmistatavus on kõrge ja seetõttu olid need kuni viimase ajani väga-väga kallid. Lühid alt, koos kõigi eeliste ja puudustega sobivad need monitorid disaineritele suurepäraselt: nende värvikvaliteet on suurepärane ja reageerimisaeg võib mõnel juhul ohverdada.
See on IPS-paneel.
MVA/PVA
Kuna mõlemal ülalnimetatud anduritüübil on puudusi, mida on praktiliselt võimatu kõrvaldada, on Fujitsu välja töötanud uue tehnoloogia. Tegelikult on MVA / PVA IPS-i muudetud versioon. Peamine erinevus on elektroodid. Need asuvad teisel substraadil omapäraste kolmnurkade kujul. See lahendus võimaldab kristallidel pingemuutustele kiiremini reageerida ja värviedastus muutub palju paremaks.
Kaamera
Ja mis on maatriks kaameras? Sel juhul on see juhikristalli nimi, mida tuntakse ka kui laenguga seotud seadet (CCD). Mida rohkem rakke kaamera maatriksis on, seda parem see on. Kui kaamera katik avaneb, läbib maatriksit elektronide voog: mida rohkem neid on, seda tugevam on tekkiv vool. Sellest lähtuv alt ei teki tumedates osades voolu. Maatriksi alad, mis on teatud värvide suhtes tundlikud, sissetulemuseks ja moodustavad tervikliku pildi.
Muide, kui suur on maatriks, kui me räägime arvutitest või sülearvutitest? See on lihtne – see on ekraani diagonaali nimi.
