ТэхналогііЭлектроніка

Матрыцы - што такое? тыпы матрыц

Сёння ўжо практычна немагчыма знайсці чалавека, які б да гэтага часу карыстаўся ЭПТ-маніторам ці старым кінескопных тэлевізараў. Гэтую тэхніку хутка і паспяхова выціснулі ВК-мадэлі, у аснове якіх ляжаць вадкія крышталі. Але не менш важныя матрыцы. Што такое вадкія крышталі і матрыцы? Усё гэта вы даведаецеся з нашага артыкула.

перадгісторыя

Упершыню аб вадкіх крышталях свет даведаўся ў 1888 годзе, калі вядомы батанік Фрыдрых Райнитцер выявіў існаванне дзіўных рэчываў у раслінах. Яго ўразіла, што некаторыя рэчывы, першапачаткова якія валодаюць крышталічным будынкам, пры награванні цалкам змяняюць свае ўласцівасці.

Так, пры тэмпературы ў 178 градусаў Цэльсія рэчыва гэта спачатку мутнела, а затым і зусім ператваралася ў вадкасць. Але адкрыцця на гэтым не скончыліся. Высветлілася, што дзіўная вадкасць у электрамагнітным дачыненні праяўляе сябе як крышталь. Менавіта тады з'явіўся тэрмін «вадкі крышталь».

Прынцып працы ВК-матрыц

На гэтым і заснавана праца матрыцы. Што такое матрыца? Гэта шматзначны тэрмін. Адно з яго значэнняў - дысплей ноўтбука, ВК-манітор або экран сучаснага тэлевізара. Зараз мы даведаемся, на чым заснаваны прынцып іх працы.

А грунтуецца ён на звычайнай палярызацыі святла. Калі вы памятаеце школьны курс фізікі, то там як раз распавядаецца пра тое, што некаторыя рэчывы здольныя прапускаць святло толькі аднаго спектру. Менавіта таму два палярызатара пад вуглом 90 градусаў наогул могуць не прапускаць святло. У выпадку, калі паміж імі размешчана нейкае прылада, якое можа святло паварочваць, мы атрымаем магчымасць рэгуляваць яркасць святлення і іншыя параметры. Увогуле-то, гэта і ёсць найпростая матрыца.

Спрошчанае прылада матрыц

Звычайны ВК-дысплей заўсёды будзе складацца з некалькіх пастаянных частак:

  • Лямпы падсвятлення.
  • Адбівальнікі, якія забяспечваюць раўнамернасць згаданай вышэй падсвятлення.
  • Палярызатары.
  • Падкладка са шкла, на якую нанесеныя якія праводзяць кантакты.
  • Некаторая колькасць праславутых вадкіх крышталяў.
  • Яшчэ адзін палярызатар і падкладка.

Кожны піксель такой матрыцы фарміруецца з чырвонай, зялёнай і сіняй кропак, камбінацыя якіх дазваляе атрымліваць любы з наяўных кветак. Калі ўключыць усе адначасова, у выніку атрымліваецца белы. Дарэчы, а што такое дазвол матрыцы? Гэта колькасць пікселяў на ёй (1280х1024, да прыкладу).

Якія бываюць матрыцы?

Калі спрошчана, то яны бываюць пасіўныя (простыя) і актыўныя. Пасіўныя - самыя простыя, у іх пікселі спрацоўваюць паслядоўна, ад радка да радка. Адпаведна, пры спробах наладзіць вытворчасць дысплеяў з вялікай дыяганаллю высветлілася, што даводзіцца непамерна павялічваць даўжыню правадыроў. У выніку не толькі значна павышаўся кошт, але і павялічвалася напружанне, што прыводзіла да рэзкага росту колькасці перашкод. А таму пасіўныя матрыцы могуць быць выкарыстаны толькі толькі пры вытворчасці недарагіх манітораў з невялікай дыяганаллю.

Актыўныя разнавіднасці манітораў, TFT, дазваляюць кіраваць кожным (!) З мільёнаў пікселяў паасобку. Справа ў тым, што кожным пікселем кіруе асобны транзістар. Каб вочка заўчасна не траціла зарад, да яе дадаюць асобны кандэнсатар. Зразумела, за кошт падобнай схемы атрымалася шматкроць паменшыць час водгуку кожнага пікселя.

матэматычнае абгрунтаванне

У матэматыцы матрыцай называецца аб'ект, запісаны ў выглядзе табліцы, элементы якой знаходзяцца на скрыжаванні яе радкоў і слупкоў. Трэба адзначыць, што матрыцы наогул шырока выкарыстоўваюцца ў кампутарах. Той жа дысплей можна трактаваць як матрыцу. Паколькі кожны піксель валодае пэўнымі каардынатамі. Такім чынам, любы малюнак, якое ўтворыцца на дысплеі ноўтбука, ёсць матрыца, у вочках якой змяшчаюцца колеру кожнага пікселя.

Кожнае значэнне займае роўна 1 байт памяці. Трохі? На жаль, але нават у гэтым выпадку адзін толькі кадр FullHD (1920 × 1080) будзе займаць пару Мб. А колькі месца спатрэбіцца для фільма на 90 хвілін? Менавіта таму малюнак сціскаюць. Вялікае значэнне пры гэтым мае пэўны.

Дарэчы, а што такое вызначальнік матрыцы? Гэта мнагачлена, камбінуе элементы квадратнай матрыцы такім чынам, што яго значэнне захоўваецца пры Транспанаванне і лінейных камбінацыях радкоў або Стоўбцаў. Пад матрыцай ў гэтым выпадку разумеецца матэматычнае выраз, якое апісвае размяшчэнне пікселяў, у якім закадаваныя іх колеру. Квадратнай яна называецца таму, што колькасць радкоў і слупкоў у ёй аднолькава.

Чаму гэта так важна? Справа ў тым, што пры кадаванні выкарыстоўваецца пераўтварэнне Хаара. Па сутнасці, пераўтварэнне Хаара - гэта паварот кропак такім чынам, каб іх можна было зручна і кампактна закадаваць. У выніку атрымліваецца Артаганальная матрыца, для дэкадавання якой як раз выкарыстоўваецца вызначальнік.

Зараз мы разгледзім асноўныя тыпы матрыцы (што такое сама матрыца, мы ўжо высветлілі).

TN + film

Адна з найбольш танных і распаўсюджаных сёння мадэляў дысплеяў. Адрозніваецца параўнальна хуткім часам водгуку, але даволі дрэннай колераперадачай. Праблема ў тым, што крышталі ў гэтай матрыцы размешчаны так, што куты агляду атрымліваюцца нязначнымі. Каб змагацца з гэтай з'явай, была распрацавана спецыяльная плёнка, якая дазваляе некалькі пашырыць куты агляду.

Крышталі ў гэтай матрыцы выстраены ў калону, тым самым нагадваючы салдат на парадзе. Крышталі скручаныя ў спіраль, дзякуючы чаму ідэальна шчыльна чапляюцца адзін за аднаго. Каб пласты добра прылягалі да падкладцы, на паверхні апошніх робяцца спецыяльныя выемкі.

Да кожнага крышталю падведзены электрод, які рэгулюе напружанне на ім. Калі напругі няма, то крышталі паварочваюцца на 90 градусаў, у выніку чаго святло свабодна праходзіць праз іх. Атрымліваецца звычайны белы піксель матрыцы. Што такое чырвоны або зялёны колер? Як ён атрымліваецца?

Як толькі падаецца напружанне, спіраль сціскаецца, прычым ступень сціску напрамую залежыць ад сілы току. Калі значэнне максімальную, то крышталі наогул перастаюць прапускаць святло, у выніку чаго атрымліваецца чорны фон. Каб атрымаць шэры колер і яго адценні, становішча крышталяў ў спіралі рэгулюецца так, каб некаторы колькасць святла яны прапускалі.

Дарэчы, па змаўчанні ў гэтых матрыцах заўсёды актываваныя ўсе колеры, у выніку чаго піксель белы. Менавіта таму так лёгка вызначыць згарэлы піксель, які заўсёды выяўляецца ў выглядзе яркай кропкі на маніторы. Улічваючы, што з колераперадачай ў матрыц гэтага тыпу заўсёды праблемы, вельмі складана дамагчыся таксама адлюстравання чорнага колеру.

Каб хоць неяк выправіць становішча, інжынеры размясцілі крышталі пад вуглом 210 °, у выніку чаго якасць колераперадачы і час водгуку ўзраслі. Але і ў гэтым выпадку не абышлося без накладак: у адрозненне ад класічных TN-матрыц, паўстала праблема з адценнямі белага, колеру атрымліваліся размытымі. Так з'явілася тэхналогія DSTN. Сутнасць яе ў тым, што дысплей дзеліцца на дзве паловы, кожная з якіх кіруецца паасобку. Якасць адлюстравання рэзка палепшылася, але вырас вага і кошт манітораў.

Вось што такое матрыца ў ноўтбуку TN + film тыпу.

S-IPS

Кампанія Hitachi, як след Намахаўшыся з недахопамі папярэдняй тэхналогіі, вырашыла больш не спрабаваць удасканаліць яе, а папросту вынаходзіць нешта кардынальна новае. Тым больш што Гюнтэр Баур ў 1971 годзе высвятліў, што крышталі можна размяшчаць не ў выглядзе скручаных калон, а ўкладваць паралельна адзін аднаму на шкляную падкладку. Зразумела, у гэтым выпадку туды ж мацуюцца якія перадаюць электроды.

Калі на першым палярызацыйныя фільтры няма напружання, святло свабодна праходзіць праз яго, але затрымліваецца на другой падкладцы, плоскасць палярызацыі якой заўсёды размешчана пад вуглом 90 градусаў па адносінах да першай. За кошт гэтага не толькі рэзка павялічваецца хуткасць спрацоўвання манітора, але і чорны колер - сапраўды чорны, а не варыяцыя цёмна-шэрага адцення. Акрамя таго, вялікім годнасцю з'яўляюцца разгорнутыя куты агляду.

недахопы тэхналогіі

На жаль, але на паварот крышталяў, якія размешчаны паралельна адзін аднаму, патрабуецца нашмат больш часу. А таму і час водгуку на старых мадэлях дасягала сапраўды цыкляпічнага значэння, 35-25 мс! Часам можна было назіраць нават шлейф ад курсора, а ўжо пра дынамічныя сцэны ў цацках і фільмах карыстальнікам лепей было забыцца.

Так як электроды размешчаны на адной падкладцы, патрабуецца нашмат больш электраэнергіі для развароту крышталяў ў патрабаваным кірунку. А таму ўсе маніторы на аснове IPS-матрыц рэдка атрымліваюць зорку Energy Star за эканамічнасць. Зразумела, для падсвятлення падкладкі таксама патрабуецца прымяняць больш магутныя лямпы, а гэта ніяк не паляпшае сітуацыю з падвышаным спажываннем электраэнергіі.

Тэхналагічнасць вырабу такіх матрыц высокая, а таму да нядаўняга часу яны былі вельмі і вельмі нятаннымі. Словам, з усімі вартасцямі і недахопамі, такія маніторы выдатна падыходзяць для дызайнераў: якасць колераперадачы ў іх выдатнае, а часам водгуку ў некаторых выпадках можна ахвяраваць.

Вось што такое IPS-матрыца.

MVA / PVA

Так як у абодвух вышэйапісаных тыпаў матрыц ёсць недахопы, якія ліквідаваць фактычна немагчыма, у Fujitsu была распрацавана новая тэхналогія. Фактычна MVA / PVA з'яўляецца дапрацаванай версіяй IPS. Галоўнае адрозненне - электроды. Яны размяшчаюцца на другой падкладцы ў выглядзе своеасаблівых трыкутнікаў. Такое рашэнне дазваляе хутчэй рэагаваць крышталям на змену напругі, а колераперадача становіцца нашмат якасней.

фотаапараты

А што такое матрыца ў камеры? У гэтым выпадку так называецца крышталь правадыра, які таксама вядомы пад назвай прыбора з зарядовой сувяззю (ПЗС). Чым у матрыцы фотаапарата больш вочак, тым яна лепш. Калі затвор камеры адкрываецца, праз матрыцу праходзіць паток электронаў: чым іх больш, тым які ўзнікае ток мацней. Адпаведна, у цёмных частках тока не ўтворыцца. Ўчасткі матрыцы, адчувальныя да пэўных колерах, у выніку і фармуюць паўнавартаснае малюнак.

Дарэчы, а што такое памер матрыцы, калі казаць пра кампутары або наўтбуках? Усё проста - так называецца дыяганаль экрана.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.birmiss.com. Theme powered by WordPress.