Danas je gotovo nemoguće naći osobu koja bi još uvijek koristila CRT monitor ili stari CRT TV. Ova tehnika je brzo i uspješno zamijenjena LCD modelima baziranim na tekućim kristalima. Ali matrice nisu ništa manje važne. Šta su tečni kristali i matrice? Sve ćete ovo naučiti iz našeg članka.
Pozadina
Prvi put je svijet saznao za tečne kristale 1888. godine, kada je poznati botaničar Friedrich Reinitzer otkrio postojanje čudnih tvari u biljkama. Bio je začuđen da neke supstance, koje u početku imaju kristalnu strukturu, potpuno menjaju svoja svojstva kada se zagreju.
Dakle, na temperaturi od 178 stepeni Celzijusa, supstanca se prvo zamutila, a zatim se potpuno pretvorila u tečnost. Ali otkrića se tu nisu završila. Ispostavilo se da se čudna tečnost elektromagnetski manifestuje kao kristal. Tada se pojavio izraz "tečni kristal".
Kako rade LCD matrice
Ovo je ono na čemu se zasniva matrica. Šta je matrica? todvosmislen pojam. Jedno od njegovih značenja je ekran laptopa, LCD monitor ili moderan TV ekran. Sada ćemo saznati na čemu se zasniva princip njihovog rada.
I zasniva se na uobičajenoj polarizaciji svjetlosti. Ako se sjetite školskog kursa fizike, onda to samo govori da su neke tvari sposobne prenijeti svjetlost samo jednog spektra. Zato dva polarizatora pod uglom od 90 stepeni možda uopšte ne propuštaju svetlost. U slučaju kada se između njih nalazi neki uređaj koji može da upali svjetlo, moći ćemo podesiti jačinu sjaja i druge parametre. Generalno, ovo je najjednostavnija matrica.
Pojednostavljeni matrični aranžman
Običan LCD ekran će se uvek sastojati od nekoliko stalnih delova:
- Lampe za rasvjetu.
- Reflektori koji osiguravaju ujednačenost gornjeg osvjetljenja.
- Polarizatori.
- Staklena podloga sa provodljivim kontaktima.
- Neka količina ozloglašenih tečnih kristala.
- Još jedan polarizator i supstrat.
Svaki piksel takve matrice je formiran od crvenih, zelenih i plavih tačaka, čija kombinacija vam omogućava da dobijete bilo koju od dostupnih boja. Ako ih sve uključite u isto vrijeme, rezultat je bijeli. Usput, koja je rezolucija matrice? Ovo je broj piksela na njemu (1280x1024, na primjer).
Šta su matrice?
Jednostavno rečeno, oni su pasivni (jednostavni) i aktivni. Pasivni - najjednostavniji, u njimapikseli se pale uzastopno, red po red. Shodno tome, pri pokušaju uspostavljanja proizvodnje displeja s velikom dijagonalom, pokazalo se da je potrebno neproporcionalno povećati dužinu vodiča. Kao rezultat toga, ne samo da su troškovi značajno porasli, već se povećao i napon, što je dovelo do naglog povećanja broja smetnji. Stoga se pasivne matrice mogu koristiti samo u proizvodnji jeftinih monitora sa malom dijagonalom.
Aktivne varijante monitora, TFT, omogućavaju vam da kontrolišete svaki (!) od miliona piksela zasebno. Činjenica je da svaki piksel kontrolira poseban tranzistor. Kako bi se spriječilo da ćelija prerano izgubi naboj, dodaje joj se poseban kondenzator. Naravno, zahvaljujući takvoj šemi, bilo je moguće značajno smanjiti vrijeme odziva svakog piksela.
Matematičko opravdanje
U matematici, matrica je objekat napisan kao tabela, čiji su elementi na preseku njegovih redova i kolona. Treba napomenuti da se matrice općenito široko koriste u računalima. Isti prikaz može se tumačiti kao matrica. Pošto svaki piksel ima određene koordinate. Dakle, svaka slika koja se formira na ekranu laptopa je matrica, čije ćelije sadrže boje svakog piksela.
Svaka vrijednost zauzima tačno 1 bajt memorije. Malo? Nažalost, čak iu ovom slučaju, samo jedan FullHD okvir (1920 × 1080) će zauzeti nekoliko MB. Koliko vam prostora treba za film od 90 minuta? Zbog togaslika je komprimirana. U ovom slučaju, determinanta je od velike važnosti.
Usput, koja je matrična determinanta? To je polinom koji kombinuje elemente kvadratne matrice na način da se njegova vrijednost čuva transpozicijom i linearnim kombinacijama redova ili stupaca. U ovom slučaju, matrica se shvaća kao matematički izraz koji opisuje raspored piksela u kojima su njihove boje kodirane. Zove se kvadrat jer je broj redova i kolona u njemu isti.
Zašto je ovo toliko važno? Činjenica je da se Haar transformacija koristi u kodiranju. U suštini, Haar transformacija se odnosi na rotiranje tačaka na takav način da se one mogu zgodno i kompaktno kodirati. Kao rezultat, dobija se ortogonalna matrica za čije se dekodiranje koristi determinanta.
Sada ćemo pogledati glavne tipove matrice (već smo saznali šta je sama matrica).
TN+film
Jedan od najjeftinijih i najčešćih modela ekrana danas. Ima relativno brzo vrijeme odziva, ali prilično lošu reprodukciju boja. Problem je što su kristali u ovoj matrici locirani tako da su uglovi gledanja zanemarljivi. Za borbu protiv ovog fenomena razvijen je poseban film koji omogućava malo šire uglove gledanja.
Kristali u ovoj matrici su poređani u koloni, tako da liče na vojnike na paradi. Kristali su uvijeni u spiralu, zahvaljujući kojoj savršeno čvrsto prianjaju jedan uz drugi. Da bi slojevi dobro prijanjali na podloge, specijalnezarezi.
Na svaki kristal je spojena elektroda koja reguliše napon na njemu. Ako nema napona, tada se kristali okreću za 90 stepeni, zbog čega svjetlost slobodno prolazi kroz njih. Ispada uobičajeni bijeli piksel matrice. Šta je crveno ili zeleno? Kako funkcionira?
Čim se primeni napon, spirala se kompresuje, a stepen kompresije direktno zavisi od jačine struje. Ako je vrijednost maksimalna, tada kristali općenito prestaju prenositi svjetlost, što rezultira crnom pozadinom. Da bi se dobila siva boja i njene nijanse, položaj kristala u spirali se podešava tako da propuštaju malo svjetla.
Usput, po defaultu, sve boje su uvijek aktivirane u ovim matricama, što rezultira bijelim pikselom. Zato je tako lako prepoznati izgorjeli piksel, koji se uvijek pojavljuje kao svijetla tačka na monitoru. S obzirom da matrice ovog tipa uvijek imaju problema sa reprodukcijom boja, vrlo je teško postići i crni prikaz.
Da bi nekako popravili situaciju, inženjeri su postavili kristale pod uglom od 210°, što je rezultiralo poboljšanim kvalitetom boje i vremenom odziva. Ali čak iu ovom slučaju bilo je nekih preklapanja: za razliku od klasičnih TN-matrica, postojao je problem s nijansama bijele boje, ispostavilo se da su boje isprane. Tako je rođena DSTN tehnologija. Njegova suština je da je displej podeljen na dve polovine, od kojih se svaka kontroliše zasebno. Kvalitet ekrana se dramatično poboljšao, alipovećao težinu i cijenu monitora.
Ovo je matrica u laptopu tipa TN+film.
S-IPS
Hitachi, pošto je dovoljno patio od nedostataka prethodne tehnologije, odlučio je da više ne pokušava da je poboljša, već jednostavno izmisli nešto radikalno novo. Štaviše, 1971. Günter Baur je otkrio da se kristali ne mogu postaviti u obliku tordiranih stubova, već paralelno jedan s drugim na staklenoj podlozi. Naravno, u ovom slučaju, elektrode za odašiljanje su takođe tamo pričvršćene.
Ako na prvom polarizacionom filteru nema napona, svjetlost slobodno prolazi kroz njega, ali se zadržava na drugom supstratu, čija je ravan polarizacije uvijek pod uglom od 90 stepeni u odnosu na prvi. Zbog toga ne samo da se brzina odziva monitora dramatično povećava, već je crna boja zaista crna, a ne varijacija tamnosive nijanse. Osim toga, prošireni uglovi gledanja su velika prednost.
Mane tehnologije
Avaj, ali rotacija kristala, koji su međusobno paralelni, oduzima mnogo više vremena. Stoga je vrijeme odziva na starijim modelima dostiglo istinski kiklopsku vrijednost, 35-25 ms! Ponekad je čak bilo moguće posmatrati petlju sa kursora, a korisnicima je bilo bolje da zaborave na dinamične scene u igračkama i filmovima.
Pošto su elektrode na istoj podlozi, potrebno je mnogo više snage da bi se kristali okrenuli u željenom smjeru. I stoga sveIPS monitori retko dobijaju Energy Star za ekonomičnost. Naravno, za osvetljavanje podloge potrebna je i upotreba snažnijih lampi, a to ne popravlja situaciju sa povećanom potrošnjom energije.
Proizvodljivost ovakvih matrica je visoka, pa su stoga, donedavno, bile veoma, veoma skupe. Ukratko, sa svim prednostima i nedostacima, ovi monitori su odlični za dizajnere: njihov kvalitet boja je odličan, a vrijeme odziva može biti žrtvovano u nekim slučajevima.
Ovo je IPS panel.
MVA/PVA
Pošto oba gornja tipa senzora imaju nedostatke koje je praktično nemoguće eliminisati, Fujitsu je razvio novu tehnologiju. U stvari, MVA / PVA je modificirana verzija IPS-a. Glavna razlika su elektrode. Nalaze se na drugoj podlozi u obliku osebujnih trokuta. Ovo rješenje omogućava kristalima da brže reagiraju na promjene napona, a prikaz boja postaje mnogo bolji.
Kamera
A šta je matrica u kameri? U ovom slučaju, ovo je naziv kristala provodnika, koji je poznat i kao uređaj sa naelektrisanjem (CCD). Što je više ćelija u matrici kamere, to je bolje. Kada se zatvarač fotoaparata otvori, struja elektrona prolazi kroz matricu: što ih je više, to je jača struja koja se javlja. U skladu s tim, struja se ne stvara u tamnim dijelovima. Područja matrice koja su osjetljiva na određene boje, urezultat i formirajte kompletnu sliku.
Uzgred, koja je veličina matrice, ako govorimo o kompjuterima ili laptopima? Jednostavno je - ovo je naziv dijagonale ekrana.
