Matriisit - mitä se on? Matriisityypit

Tänään on lähes mahdotonta löytäähenkilö, joka silti käyttää CRT-näyttöä tai vanhaa kinescope-televisiota. Tämä tekniikka korvaa nopeasti ja onnistuneesti LCD-mallit, jotka perustuvat nestekiteisiin. Mutta matriisit ovat yhtä tärkeitä. Mitä nestekiteet ja matriisit ovat? Opit tämän kaiken artikkelistamme.

esihistoria

Maailma sai ensimmäisenä tietoa nestekiteistä vuonna 1888kun kuuluisa kasvitieteilijä Friedrich Rainitzer löysi kasveissa vieraita aineita. Hän oli hämmästynyt, että jotkut aineet, joilla alunperin on kiteinen rakenne, muuttuvat täysin ominaisuuksiltaan lämmitettäessä.

Joten, lämpötilassa 178 astettaaine on ensin samea ja sitten täysin muuttunut nesteeksi. Mutta avaaminen tästä ei päättynyt. Kävi ilmi, että outo neste sähkömagneettisesti ilmenee kristallina. Sitten ilmaisu "nestekide" ilmestyi.

LCD-matriisien periaate

Tämä on matriisin työn perusta. Mikä on matriisi? Tämä on polysemanttinen termi. Yksi sen merkityksistä on kannettava tietokone, LCD-näyttö tai moderni tv-näyttö. Nyt me tiedämme, mihin toimintaperiaatteeseen perustuvat.

Ja se perustuu tavanomaiseen valon polarisaatioon. Jos muistat koulun fysiikan kurssin, niin vain sanotaan, että jotkin aineet kykenevät lähettämään vain yhden spektrin valoa. Tästä syystä kaksi polarisaattoria 90 asteen kulmassa ei voi läpäistä valoa lainkaan. Siinä tapauksessa, että niiden välissä on jonkinlainen laite, joka voi muuttaa valoa, voimme säätää hehkun ja muiden parametrien kirkkautta. Yleensä tämä on yksinkertaisin matriisi.

Yksinkertaistettu matriisilaite

Tavallinen LCD-näyttö koostuu aina useista pysyvistä osista:

• Valaisimet valaistukseen.
• Heijastimet, jotka takaavat yllä olevan valaistuksen yhtenäisyyden.
• Polarisoijat.
• Alusta on valmistettu lasista, jolle on sijoitettu johtavat koskettimet.
• Jotkut tunnetuista nestekiteistä.
• Toinen polarisaattori ja substraatti.

Tällaisen matriisin kukin pikseli on muodostettu seuraavista:punaisia, vihreitä ja sinisiä pisteitä, joiden yhdistelmällä voit vastaanottaa jonkin käytettävissä olevista väreistä. Jos kääntät kaikki päälle samanaikaisesti, tulos on valkoinen. Muuten, mikä on matriisin ratkaisu? Tämä on pikselien määrä (esimerkiksi 1280x1024).

Mitkä ovat matriisit?

Jos se on yksinkertaista, niin ne ovat passiivisia (yksinkertaisia)ja aktiivinen. Passiivinen - yksinkertaisin, siinä pikselit laukaistaan ​​peräkkäin, riviltä riviin. Näin ollen, kun pyrittiin säätämään näyttöjen tuotantoa suurella lävistäjällä, kävi ilmi, että johtimien pituutta on vältettävä kohtuuttomasti. Tämän seurauksena kustannukset eivät lisääntyneet merkittävästi, mutta myös jännite kasvoi, mikä johti häiriöiden määrän voimakkaaseen lisääntymiseen. Siksi passiivisia matriiseja voidaan käyttää vain halvempien monitorien valmistuksessa pienellä lävistäjällä.

Aktiiviset monitorit, TFT, sallivathallita kukin (!) miljoonaa pikseliä erikseen. Tosiasia on, että jokaista pikseliä ohjataan erillisellä transistorilla. Sen estämiseksi, että solu menettää ennenaikaisesti latauksensa, siihen lisätään erillinen kondensaattori. Tietenkin tällaisen järjestelmän ansiosta oli mahdollista pienentää kunkin pikselin vasteaikaa useita kertoja.

Matemaattiset perustelut

Matematiikassa objektia kutsutaan matriisiksi,joka on kirjoitettu taulukon muodossa, jonka elementit ovat rivien ja sarakkeiden leikkauspisteessä. On huomattava, että matriiseja käytetään yleisesti laajalti tietokoneissa. Sama näyttö voidaan käsitellä matriisina. Koska jokaisella pikseleellä on tiettyjä koordinaatteja. Näin ollen mikä tahansa kuva, joka muodostuu kannettavan tietokoneen näytöllä, on matriisi soluissa, jotka sisältävät kunkin pikselin värit.

Jokainen arvo ottaa täsmälleen yhden tavun muistia. Vähän? Valitettavasti tässä tapauksessa ainoastaan ​​FullHD-kehys (1920 × 1080) miehittää pari MB. Ja kuinka paljon tilaa elokuva kestää 90 minuuttia? Siksi kuva on pakattu. Määrittäjä on tässä tapauksessa erittäin tärkeä.

Muuten, mikä on matriisin määrittäjä? Se on polynomi, joka yhdistää neliömäisen matriisin elementit siten, että sen arvo säilyy transponoinnissa ja rivien tai sarakkeiden lineaaristen yhdistelmien kanssa. Matriisi tässä tapauksessa on matemaattinen ilmentymä, joka kuvaa pikselien järjestelyä, jossa niiden värit koodataan. Sitä kutsutaan neliöksi, koska sen rivien ja sarakkeiden määrä on sama.

Miksi se on niin tärkeää? Tarkoitus on, että koodauksessa käytetään Haar-muunnosta. Itse asiassa Haar-muunnos on pisteiden pyöriminen siten, että niitä voidaan kätevästi ja kompakti koodata. Tuloksena saadaan ortogonaalinen matriisi, jonka dekoodausta varten käytetään determinanttia.

Nyt tarkastelemme matriisin perustyyppejä (mikä on itse matriisi, josta olemme jo löytäneet).

TN + kalvo

Yksi halvimmista ja tavallisimmistatänään näyttelymalleja. Sillä on ominaista suhteellisen nopea vasteaika, mutta heikko värintoisto. Ongelmana on, että matriisissa olevat kiteet on järjestetty siten, että katselukulmat ovat pienet. Tämän ilmiön torjumiseksi kehitettiin erityinen kalvo, joka mahdollistaa hieman laajemman katselukulman.

Tässä matriisissa olevat kiteet on järjestetty sarakkeeseen,eniten muistuttavat sotilaat paraatiin. Kiteet kierretään kierteeseen, niin että ne tarttuvat toisiinsa täydellisesti. Jotta kerrokset tarttuvat hyvin substraateihin, substraattien pinnalle tehdään erityisiä lovia.

Jokaiseen kiteeseen syötetään elektrodi,jännitteen säätö. Jos jännitettä ei ole, kiteet pyörivät 90 astetta niin, että valo kulkee vapaasti niiden läpi. Tuloksena on tavallinen valkoinen pikselimatriisi. Mikä on punainen tai vihreä? Miten se toimii?

Heti kun jännite otetaan käyttöön, kierrePuristussuhde riippuu suoraan nykyisestä voimakkuudesta. Jos arvo on korkein, kiteet eivät yleensä lähetä valoa, mikä saa aikaan mustan taustan. Harmaan värin ja sävyjen saamiseksi kiteiden sijainti kierteessä säädetään siten, että niiden läpi kulkee jonkin verran valoa.

Muuten oletusarvoisesti näissä matriiseissa ainakaikki värit aktivoituvat, jolloin saadaan valkoinen pikseli. Siksi on niin helppo tunnistaa poltettu pikseli, joka näkyy aina näytössä kirkkaana pisteenä. Koska tämäntyyppisten matriisien väriulostus on aina ongelma, on myös erittäin vaikeata saada aikaan mustan värikartoituksen.

Jotenkin korjata tilanteen, insinööritjärjestivät kiteet 210 ° kulmassa, minkä seurauksena värien esillepanon laatu ja vasteaika lisääntyivät. Mutta tässä tapauksessa se ei ollut ilman päällekkäisyyksiä: toisin kuin klassiset TN-matriisit, valkoisten sävyissä esiintyi ongelma, värit osoittautuivat epätarkaksi. Joten siellä oli tekniikka DSTN. Sen ydin on, että näyttö on jaettu kahteen puolikkaaseen, joista kukin on ohjattu erikseen. Näytön laatu parani merkittävästi, mutta monitorien paino ja kustannukset kasvoivat.

Niinpä matriisi TN + -kalvotyyppisessä muistikirjassa on.

S-IPS

Hitachi, kuten se olisi pitänytedellisen tekniikan haitat, päätti olla yrittämättä parantaa sitä enää vaan vain keksimään jotain radikaalisti uutta. Lisäksi vuonna 1971 Gunther Baur sai selville, että kiteitä ei voi sijoittaa kierretyillä pylväillä, vaan ne on pinottu yhdensuuntaisesti toisiinsa lasisubstraatilla. Tässä tapauksessa tietysti myös lähetyselektrodit kiinnitetään siihen.

Jos ensimmäistä polarisaatiosuodatinta ei olejännite, valo kulkee vapaasti sen läpi, mutta viivästyy toisella substraatilla, jonka polarisaatiotaso sijaitsee aina 90 asteen kulmassa suhteessa ensimmäiseen. Tämän ansiosta monitorin vasteen nopeus kasvaa voimakkaasti, mutta myös musta väri on todella musta eikä tumman harmaan värisävyn vaihtelu. Lisäksi suuri etu on laajennettu katselukulma.

Teknologian haitat

Valitettavasti, mutta kiteiden kääntymisen, jokajotka sijaitsevat rinnakkain toistensa kanssa, kestää kauemmin. Siksi vanhoihin malleihin vastausaika saavutti todella syklopopean arvon, 35-25 ms! Joskus oli mahdollista tarkkailla jopa junaa kohdistimesta, ja on parempi unohtaa lelujen ja elokuvien dynaamiset kohtaukset.

Koska elektrodit sijaitsevat samalla substraatilla,vaatii paljon enemmän sähköä kääntämään kiteet haluttuun suuntaan. Siksi kaikki IPS-matriiseihin perustuvat näytöt saavat harvoin Star Energy Starin talouteen. Tietenkin taustavalaistukseen tarvitaan myös tehokkaampia valaisimia, jotka eivät millään tavoin paranna tilannetta lisääntyneellä sähkönkulutuksella.

Valmistettavuus tällaisten matriisien valmistuksessa on suuri,mutta koska viime aikoihin asti ne olivat hyvin, erittäin kalliita. Lyhyesti sanottuna, kaikki edut ja haitat, tällaiset näytöt ovat erinomaisia ​​suunnittelijoille: niiden väriradion laatu on erinomainen ja joissakin tapauksissa vastaus voidaan uhrata.

Tämä on mitä IPS-matriisi on.

MVA / PVA

Koska molemmilla edellä mainituilla matriiseilla onhaitat, joita ei voida eliminoida, Fujitsu on kehittänyt uuden teknologian. Itse asiassa MVA / PVA on IPS: n muokattu versio. Tärkein ero on elektrodit. Ne sijaitsevat toisella alustalla eräänlaisena kolmina. Tämän ratkaisun ansiosta voit reagoida nopeammin kiteisiin jännitteen muuttamiseksi ja värintoisto on paljon parempi.

kamerat

Ja mikä on matriisi kamerassa? Tässä tapauksessa tunnetaan myös ns. Kapellimekkeri, joka tunnetaan myös varauskytketyksi laitteeksi (CCD). Mitä enemmän soluja kameran matriisissa, sitä paremmin. Kun kameran suljin avautuu, sähkövirta kulkee matriisin läpi: mitä enemmän niitä, sitä enemmän virtaa on voimakkaampi. Näin ollen ei muodostu pimeitä osia virtauksesta. Matriisin alueet, jotka ovat herkkiä tietyille väreille, muodostavat täyden kuvan.

Muuten, mikä on matriisin koko, jos puhumme tietokoneista tai kannettavista tietokoneista? Se on yksinkertainen - niin kutsuttu näytön lävistäjä.