Matriser - vad är det? Typer av matriser

Idag är det nästan omöjligt att hitta en person som fortfarande skulle använda en CRT-skärm eller en gammal kinescope-tv. Denna teknik ersätter snabbt och framgångsrikt LCD-modeller, som är baserade på flytande kristaller. Men matriser är inte mindre viktiga. Vad är flytande kristaller och matriser? Du lär dig allt detta från vår artikel.

förhistoria

Världen lärde sig först om flytande kristaller 1888, när den berömda botanisten Friedrich Rainitzer upptäckte förekomsten av konstiga ämnen i växter. Han var förvånad över att vissa substanser, som ursprungligen innehöll en kristallin struktur, helt förändrade sina egenskaper vid uppvärmning.

Så vid en temperatur av 178 grader Celsius är ämnet först grumligt och omvandlas sedan helt till vätska. Men öppningen slutade inte där. Det visade sig att en konstig vätska manifesteras elektromagnetiskt som en kristall. Det var då att termen "flytande kristall" uppträdde.

Principen för LCD matriser

Detta är grunden för matrisens arbete. Vad är en matris? Detta är en polysemantisk term. Ett av dess värden är en bärbar dator, LCD-skärm eller en modern TV-skärm. Nu vet vi vad principen för deras arbete är baserat på.

Och det är baserat på den vanliga polarisationen av ljus. Om du kommer ihåg skolfysikskursen, så får du bara veta att vissa ämnen kan överföra ljus av endast ett spektrum. Därför kan två polarisatorer i en vinkel på 90 grader inte passera ljus alls. I det fall där det finns någon enhet mellan dem som kan vrida ljuset, kommer vi att kunna justera ljusstyrkan för glöd och andra parametrar. I allmänhet är detta den enklaste matrisen.

Förenklad matrisenhet

Den vanliga LCD-skärmen kommer alltid att bestå av flera permanenta delar:

• Lampor för belysning.
• Reflektorer som säkerställer enhetligheten av ovanstående belysning.
• Polarisatorer.
• Substratet är gjord av glas, på vilket ledande kontakter deponeras.
• Några av de ökända flytande kristallerna.
• En annan polariserare och substrat.

Varje pixel i denna matris bildas av röda, gröna och blå prickar, vars kombination låter dig ta emot någon av de tillgängliga färgerna. Om du slår på allt samtidigt, är resultatet vit. Förresten, vad är matrisens upplösning? Detta är antalet pixlar på den (t.ex. 1280x1024).

Vad är matriserna?

Förenklade, de är passiva (enkla) och aktiva. Passiv - det enklaste, i dem pixlarna utlöses i följd, från linje till linje. Följaktligen visade sig det vara nödvändigt att öka ledarens längd oproportionerligt när man försökte etablera bildskärmar med stor diagonal. Som ett resultat ökade inte bara värdet avsevärt, men spänningen ökade också, vilket ledde till en kraftig ökning av antalet störningar. Därför kan passiva matriser användas endast vid tillverkning av billiga monitorer med en liten diagonal.

Aktiva varianter av bildskärmar, TFT, låter dig styra varje (!) Av miljoner pixlar separat. Faktum är att varje pixel styrs av en separat transistor. För att förhindra att cellen från tidigt förlorar laddningen läggs en separat kondensator till den. Naturligtvis var det på grund av ett sådant system möjligt att minska svarstiden för varje pixel flera gånger.

Matematisk motivering

I matematik kallas ett objekt en matris, som skrivs i form av ett bord vars element är vid korsningen av dess rader och kolumner. Det bör noteras att matriser normalt används i datorer. Samma bildskärm kan behandlas som en matris. Eftersom varje pixel har vissa koordinater. Sålunda finns en bild, som bildas på den bärbara datorns display, en matris i celler som innehåller färgerna på varje pixel.

Varje värde tar exakt 1 byte minne. Lite? Tyvärr, även i detta fall, kommer bara en FullHD-ram (1920 × 1080) att uppta ett par MB. Och hur mycket utrymme behöver du för en film i 90 minuter? Därför komprimeras bilden. Det här är avgörande för bestämningen.

Förresten, vad är en determinant för en matris? Det är ett polynom som kombinerar elementen i en kvadratisk matris på ett sådant sätt att dess värde bevaras vid transposition och linjära kombinationer av rader eller kolumner. En matris i detta fall är ett matematiskt uttryck som beskriver arrangemanget av pixlar i vilka deras färger kodas. Det kallas fyrkantigt eftersom antalet rader och kolumner i det är samma.

Varför är det så viktigt? Poängen är att Haartransformationen används vid kodningen. Faktum är att Haar-transformationen är rotationen av punkter på ett sådant sätt att de kan vara bekvämt och kompaktkodade. Som ett resultat erhåller vi en ortogonal matris, för avkodning som determinanten används.

Nu överväger vi de grundläggande typerna av matrisen (vad är själva matrisen, vi har redan upptäckt).

TN + film

En av de billigaste och vanligaste modellerna av skärmar idag. Den kännetecknas av en relativt snabb responstid, men ganska dålig färgavgivning. Problemet är att kristallerna i denna matris är anordnade så att betraktningsvinklarna är försumbara. För att bekämpa detta fenomen har en speciell film utvecklats, vilket gör att vi kan expandera visningsvinklarna något.

Kristallerna i denna matris är upptagna i en kolonn och påminde sålunda soldaterna vid parade. Kristallerna vrids i en spiral, så att de perfekt klämmer perfekt till varandra. För att lagren ska fästa väl vid substraten görs speciella skåror på ytan av substraten.

En elektrod som reglerar spänningen på den matas till varje kristall. Om det inte finns någon spänning roterar kristallerna 90 grader, så att ljuset fritt passerar genom dem. Det visar sig vara en vanlig vit pixelmatris. Vad är rött eller grönt? Hur går det ut?

Så snart spänningen appliceras komprimeras spiralen, och kompressionsförhållandet beror direkt på strömstyrkan. Om värdet är maximalt, överför kristallerna generellt inte ljus, vilket resulterar i en svart bakgrund. För att få en grå färg och dess nyanser justeras kristallens position i spiralen så att viss mängd ljus passerar igenom.

Förresten är alla färger alltid aktiverade i dessa matriser, vilket gör att pixeln är vit. Därför är det så lätt att identifiera en bränd pixel som alltid uppträder som en ljus punkt på bildskärmen. Med tanke på att färgutförande av matriser av denna typ alltid är ett problem är det också mycket svårt att uppnå en svart färgdisplay.

För att på något sätt fixa situationen placerade ingenjörerna kristallerna i en vinkel på 210 °, vilket resulterade i att färgen av färgavgivningen och svarstiden ökade. Men i det här fallet var det också överlappningar: Till skillnad från klassiska TN-matriser uppstod ett problem med vita nyanser, färgerna visade sig vara suddiga. Så det fanns teknik DSTN. Kärnan är att displayen är uppdelad i två halvor, var och en styrs separat. Bildskvaliteten förbättrades dramatiskt, men vikt och kostnad för bildskärmar ökade.

Det är vad en matris i en TN + -typ notebook är.

S-IPS

Hitachi, som det borde ha lider av nackdelarna med den tidigare tekniken, bestämde sig för att inte försöka förbättra det, utan bara att uppfinna något radikalt nytt. Dessutom upptäckte Gunther Baur 1971 att kristaller kan placeras inte i form av snodda kolonner, utan staplade parallellt med varandra på ett glasunderlag. Naturligtvis är i detta fall också de sändande elektroderna fixerade där.

Om det inte finns någon spänning på det första polariseringsfiltret passerar ljuset genom det fritt, men det lingrar på det andra substratet, vars polarisationsplan alltid ligger i en vinkel på 90 grader i förhållande till den första. På grund av detta ökas inte bara hastigheten på bildskärmens svar kraftigt, men också den svarta färgen är verkligen svart och inte variationen i den mörkgrå färgtonen. Dessutom är en stor fördel de expanderade betraktningsvinklarna.

Nackdelar med teknik

Tyvärr tar kristallrotationen, som är parallella med varandra, mycket längre tid. Och eftersom svarstiden på äldre modeller nådde ett riktigt cyklopeiskt värde, 35-25 ms! Ibland var det möjligt att observera även ett tåg från markören, och det är bättre att glömma de dynamiska scenerna i leksaker och filmer.

Eftersom elektroderna är belägna på samma substrat behövs mycket mer el för att vrida kristallerna i önskad riktning. Därför kommer alla monitorer baserade på IPS-matriser sällan att bli Star of Energy Star för ekonomi. Naturligtvis, för bakgrundsbelysning är det också nödvändigt att använda mer kraftfulla lampor, och detta förbättrar på ingen sätt situationen med ökad elförbrukning.

Tillverkningsförmågan att tillverka sådana matriser är hög, och därför var de fram till nyligen mycket, väldigt dyra. Kort sagt, med alla fördelar och nackdelar är sådana skärmar bra för designers: kvaliteten på deras färgutförande är utmärkt, och i vissa fall kan svaret offras.

Det är vad en IPS-matris är.

MVA / PVA

Eftersom båda ovanstående typer av matriser har brister, som är praktiskt taget omöjliga att eliminera, har Fujitsu utvecklat en ny teknik. Egentligen är MVA / PVA en modifierad version av IPS. Huvudskillnaden är elektroderna. De ligger på det andra substratet i form av en slags trianglar. Denna lösning låter dig reagera snabbare på kristaller för att ändra spänningen, och färgåtergivning är mycket bättre.

kameror

Och vad är matrisen i kameran? I detta fall är även den så kallade ledarkristalen känd, vilken också är känd som en laddningskopplad enhet (CCD). Ju fler celler i kamerans matris desto bättre. När kamerans slutare öppnar, passerar ett flöde av elektroner genom matrisen: ju mer av dem desto mer är strömmen starkare. Följaktligen bildas inte i de mörka delarna av strömmen. De delar av matrisen som är känsliga för vissa färger, bildar följaktligen en komplett bild.

Förresten, vad är storleken på en matris om vi pratar om datorer eller bärbara datorer? Det är enkelt - så kallat skärmdiagonalen.