Astăzi este aproape imposibil să găsești o persoană care să folosească în continuare un monitor CRT sau un televizor CRT vechi. Această tehnică a fost înlocuită rapid și cu succes de modelele LCD bazate pe cristale lichide. Dar matricele nu sunt mai puțin importante. Ce sunt cristalele lichide și matricele? Veți afla toate acestea din articolul nostru.
Backtory
Pentru prima dată lumea a aflat despre cristalele lichide în 1888, când celebrul botanist Friedrich Reinitzer a descoperit existența unor substanțe ciudate în plante. A fost uimit că unele substanțe, care au inițial o structură cristalină, își schimbă complet proprietățile atunci când sunt încălzite.
Așadar, la o temperatură de 178 de grade Celsius, substanța a devenit mai întâi tulbure, apoi s-a transformat complet într-un lichid. Dar descoperirile nu s-au terminat aici. S-a dovedit că lichidul ciudat se manifestă electromagnetic ca un cristal. Atunci a apărut termenul „cristal lichid”.
Cum funcționează matricele LCD
Asta se bazează matricea. Ce este o matrice? aceastatermen ambiguu. Unul dintre semnificațiile sale este afișajul unui laptop, monitorul LCD sau ecranul televizorului modern. Acum vom afla pe ce se bazează principiul muncii lor.
Și se bazează pe polarizarea obișnuită a luminii. Dacă vă amintiți cursul de fizică din școală, atunci spune doar că unele substanțe sunt capabile să transmită lumină dintr-un singur spectru. De aceea, două polarizatoare la un unghi de 90 de grade pot să nu transmită deloc lumină. În cazul în care între ele există un dispozitiv care poate aprinde lumina, vom putea regla luminozitatea strălucirii și alți parametri. În general, aceasta este cea mai simplă matrice.
Aranjament simplificat de matrice
Un afișaj LCD normal va consta întotdeauna din mai multe părți permanente:
- Lămpi de iluminare.
- Reflectoare care asigură uniformitatea iluminării de mai sus.
- Polarizatoare.
- Sustrat de sticlă cu contacte conductoare.
- O cantitate din notoriile cristale lichide.
- Un alt polarizator și substrat.
Fiecare pixel al unei astfel de matrice este format din puncte roșii, verzi și albastre, a căror combinație vă permite să obțineți oricare dintre culorile disponibile. Dacă le porniți pe toate în același timp, rezultatul este alb. Apropo, care este rezoluția matricei? Acesta este numărul de pixeli de pe acesta (1280x1024, de exemplu).
Ce sunt matricele?
Pentru a spune simplu, sunt pasivi (simple) și activi. Pasiv - cel mai simplu, în eipixelii se declanșează secvenţial, linie cu linie. În consecință, atunci când s-a încercat să se stabilească producția de afișaje cu o diagonală mare, s-a dovedit că a fost necesară creșterea disproporționată a lungimii conductorilor. Ca rezultat, nu numai că costul a crescut semnificativ, dar și tensiunea a crescut, ceea ce a dus la o creștere bruscă a numărului de interferențe. Prin urmare, matricele pasive pot fi utilizate numai în producția de monitoare ieftine cu o diagonală mică.
Soiurile active de monitoare, TFT, vă permit să controlați fiecare (!) dintre milioanele de pixeli separat. Faptul este că fiecare pixel este controlat de un tranzistor separat. Pentru a preveni pierderea prematură a încărcăturii celulei, i se adaugă un condensator separat. Desigur, datorită unei astfel de scheme, a fost posibil să se reducă semnificativ timpul de răspuns al fiecărui pixel.
Justificare matematică
În matematică, o matrice este un obiect scris sub formă de tabel, ale cărui elemente se află la intersecția rândurilor și coloanelor sale. Trebuie remarcat faptul că matricele sunt în general utilizate pe scară largă în computere. Același afișaj poate fi interpretat ca o matrice. Deoarece fiecare pixel are anumite coordonate. Astfel, orice imagine care se formează pe display-ul laptopului este o matrice, ale cărei celule conțin culorile fiecărui pixel.
Fiecare valoare ocupă exact 1 octet de memorie. Puțin? Din păcate, chiar și în acest caz, doar un cadru FullHD (1920 × 1080) va lua câțiva MB. De cât spațiu ai nevoie pentru un film de 90 de minute? De aceeaimaginea este comprimată. În acest caz, determinantul este de mare importanță.
Apropo, care este determinantul matricei? Este un polinom care combină elementele unei matrice pătrate în așa fel încât valoarea acestuia să fie păstrată prin transpunere și combinații liniare de rânduri sau coloane. În acest caz, o matrice este înțeleasă ca o expresie matematică care descrie aranjamentul pixelilor în care sunt codificate culorile acestora. Se numește pătrat deoarece numărul de rânduri și coloane din el este același.
De ce este asta atât de important? Faptul este că transformarea Haar este folosită în codificare. În esență, transformarea Haar se referă la punctele de rotație în așa fel încât acestea să poată fi codificate convenabil și compact. Ca urmare, se obține o matrice ortogonală, pentru a cărei decodare se folosește determinantul.
Acum ne vom uita la principalele tipuri de matrice (am aflat deja care este matricea în sine).
TN+film
Unul dintre cele mai ieftine și mai comune modele de afișaj în prezent. Are un timp de răspuns relativ rapid, dar o reproducere mai degrabă slabă a culorilor. Problema este că cristalele din această matrice sunt amplasate astfel încât unghiurile de vizualizare să fie neglijabile. Pentru a combate acest fenomen, a fost dezvoltat un film special care permite unghiuri de vizualizare puțin mai largi.
Cristalele din această matrice sunt aranjate într-o coloană, astfel încât seamănă cu soldații de la paradă. Cristalele sunt răsucite într-o spirală, datorită căreia se agață perfect unul de celăl alt. Pentru ca straturile să adere bine la substraturi, specialcrestături.
La fiecare cristal este conectat un electrod, care reglează tensiunea pe acesta. Dacă nu există tensiune, atunci cristalele se rotesc cu 90 de grade, drept urmare lumina trece liber prin ele. Se dovedește pixelul alb obișnuit al matricei. Ce este roșu sau verde? Cum funcționează?
De îndată ce se aplică tensiunea, spirala este comprimată, iar gradul de compresie depinde direct de puterea curentului. Dacă valoarea este maximă, atunci cristalele încetează în general să transmită lumină, rezultând un fundal negru. Pentru a obține culoarea gri și nuanțele acesteia, poziția cristalelor în spirală este ajustată astfel încât să lase puțină lumină.
Apropo, în mod implicit, toate culorile sunt întotdeauna activate în aceste matrice, rezultând un pixel alb. De aceea este atât de ușor să identifici un pixel ars, care apare întotdeauna ca un punct luminos pe monitor. Având în vedere că matricele de acest tip au întotdeauna probleme cu reproducerea culorilor, este foarte dificil să obții și afișajul negru.
Pentru a remedia cumva situația, inginerii au plasat cristalele la un unghi de 210°, rezultând o calitate îmbunătățită a culorii și un timp de răspuns îmbunătățit. Dar și în acest caz, au existat unele suprapuneri: spre deosebire de matricele clasice TN, a existat o problemă cu nuanțele de alb, culorile s-au dovedit a fi spălate. Așa s-a născut tehnologia DSTN. Esența sa este că afișajul este împărțit în două jumătăți, fiecare dintre acestea fiind controlată separat. Calitatea afișajului s-a îmbunătățit dramatic, dara crescut greutatea și costul monitoarelor.
Asta este o matrice într-un laptop de tip TN+film.
S-IPS
Hitachi, după ce a suferit destul de pe urma deficiențelor tehnologiei anterioare, a decis să nu mai încerce să o îmbunătățească, ci pur și simplu să inventeze ceva radical nou. Mai mult, în 1971 Günter Baur a aflat că cristalele pot fi plasate nu sub formă de coloane răsucite, ci așezate paralel între ele pe un substrat de sticlă. Desigur, în acest caz, electrozii de transmisie sunt și ei atașați acolo.
Dacă nu există tensiune pe primul filtru de polarizare, lumina trece liber prin el, dar este reținută pe al doilea substrat, al cărui plan de polarizare este întotdeauna la un unghi de 90 de grade față de primul. Datorită acestui fapt, nu numai că viteza de răspuns a monitorului crește dramatic, dar culoarea neagră este cu adevărat neagră și nu o variație a unei nuanțe gri închis. În plus, unghiurile de vizualizare extinse reprezintă un mare avantaj.
Defecte ale tehnologiei
Vai, dar rotația cristalelor, care sunt paralele între ele, durează mult mai mult. Și, prin urmare, timpul de răspuns la modelele mai vechi a atins o valoare cu adevărat ciclopică, 35-25 ms! Uneori era chiar posibil să se observe o buclă de la cursor și era mai bine pentru utilizatori să uite de scenele dinamice din jucării și filme.
Deoarece electrozii sunt pe același substrat, este nevoie de mult mai multă putere pentru a întoarce cristalele în direcția dorită. Și deci totulMonitoarele IPS câștigă rareori un Energy Star pentru economie. Desigur, pentru a ilumina substratul este nevoie și de utilizarea unor lămpi mai puternice, iar acest lucru nu îmbunătățește situația cu un consum crescut de energie.
Fabricabilitatea unor astfel de matrici este mare și, prin urmare, până de curând, acestea erau foarte, foarte scumpe. Pe scurt, cu toate avantajele și dezavantajele, aceste monitoare sunt grozave pentru designeri: calitatea culorii lor este excelentă, iar timpul de răspuns poate fi sacrificat în unele cazuri.
Asta este un panou IPS.
MVA/PVA
Deoarece ambele tipuri de senzori de mai sus au defecte care sunt practic imposibil de eliminat, Fujitsu a dezvoltat o nouă tehnologie. De fapt, MVA / PVA este o versiune modificată a IPS. Principala diferență este electrozii. Ele sunt situate pe al doilea substrat sub formă de triunghiuri deosebite. Această soluție permite cristalelor să răspundă mai rapid la schimbările de tensiune, iar redarea culorilor devine mult mai bună.
Camera
Și ce este o matrice într-o cameră? În acest caz, acesta este numele cristalului conductor, care este cunoscut și sub numele de dispozitiv cuplat la sarcină (CCD). Cu cât sunt mai multe celule în matricea camerei, cu atât este mai bine. Când obturatorul camerei se deschide, un flux de electroni trece prin matrice: cu cât sunt mai mulți, cu atât este mai puternic curentul care apare. În consecință, nu se formează curent în părțile întunecate. Zonele matricei care sunt sensibile la anumite culori, înrezultat și formați o imagine completă.
Apropo, care este dimensiunea matricei, dacă vorbim de computere sau laptop-uri? Este simplu - acesta este numele diagonalei ecranului.
