Matrizes - o que é isso? Tipos de matrizes

Hoje é quase impossível encontraruma pessoa que ainda usaria um monitor CRT ou uma antiga TV de cinescópio. Esta tecnologia substituiu com rapidez e sucesso os modelos de LCD, que são baseados em cristais líquidos. Mas as matrizes não são menos importantes. O que são cristais líquidos e matrizes? Você aprenderá tudo isso em nosso artigo.

Pré-história

O mundo primeiro aprendeu sobre cristais líquidos em 1888ano, quando o famoso botânico Friedrich Rainitzer descobriu a existência de substâncias estranhas nas plantas. Ele ficou surpreso que algumas substâncias, inicialmente possuindo uma estrutura cristalina, mudassem completamente suas propriedades quando aquecidas.

Então, a uma temperatura de 178 graus Celsiusa substância é inicialmente turva e depois completamente transformada em líquido. Mas a abertura disso não terminou. Descobriu-se que um líquido estranho é eletromagneticamente manifestado como um cristal. Foi então que o termo "cristal líquido" apareceu.

O princípio das matrizes LCD

Esta é a base do trabalho da matriz. O que é uma matriz? Este é um termo polissântico. Um de seus significados é uma tela de laptop, um monitor LCD ou uma tela de TV moderna. Agora sabemos em que se baseia o princípio do seu trabalho.

E é baseado na polarização usual da luz. Se você se lembra do curso de física da escola, apenas é dito que algumas substâncias são capazes de transmitir luz de apenas um espectro. É por isso que dois polarizadores em um ângulo de 90 graus não conseguem passar a luz. Caso haja algum dispositivo entre eles que possa acender a luz, poderemos ajustar o brilho do brilho e outros parâmetros. Em geral, esta é a matriz mais simples.

Dispositivo de matriz simplificado

O habitual mostrador LCD consistirá sempre em várias partes permanentes:

• Lâmpadas de iluminação
• Refletores que garantem a uniformidade da iluminação acima.
• Polarizadores
• O substrato é feito de vidro, no qual os contatos condutores são depositados.
• Alguns dos notórios cristais líquidos.
• Outro polarizador e substrato.

Cada pixel de tal matriz é formado a partir depontos vermelhos, verdes e azuis, cuja combinação permite receber qualquer uma das cores disponíveis. Se você ligar tudo ao mesmo tempo, o resultado será branco. By the way, qual é a resolução da matriz? Este é o número de pixels nele (1280x1024, por exemplo).

Quais são as matrizes?

Se é simplista, então eles são passivos (simples)e ativo. Passivo - o mais simples, nos quais os pixels são acionados seqüencialmente, de linha para linha. Consequentemente, ao tentar ajustar a produção de displays com uma grande diagonal, descobriu-se que é necessário aumentar desproporcionalmente o comprimento dos condutores. Como resultado, não só o custo aumentou significativamente, mas a tensão também aumentou, o que levou a um aumento acentuado no número de interferências. Portanto, matrizes passivas podem ser usadas apenas na fabricação de monitores baratos com uma pequena diagonal.

Variedades ativas de monitores, TFT, permitemgerenciar cada (!) de milhões de pixels separadamente. O fato é que cada pixel é controlado por um transistor separado. Para evitar que a célula perca sua carga prematuramente, um capacitor separado é adicionado a ela. É claro que, devido a esse esquema, foi possível reduzir o tempo de resposta de cada pixel várias vezes.

Justificação matemática

Na matemática, um objeto é chamado de matriz,escrito na forma de uma tabela cujos elementos estão na interseção de suas linhas e colunas. Deve-se notar que as matrizes geralmente são amplamente usadas em computadores. A mesma exibição pode ser tratada como uma matriz. Porque cada pixel tem certas coordenadas. Assim, qualquer imagem que é formada na tela do laptop, existe uma matriz, em células que contêm as cores de cada pixel.

Cada valor leva exatamente 1 byte de memória. Um pouco? Infelizmente, mesmo neste caso, apenas um quadro FullHD (1920 × 1080) ocupará um par de MB. E quanto espaço leva para um filme durar 90 minutos? É por isso que a imagem é compactada. O determinante é de grande importância neste caso.

By the way, o que é o determinante de uma matriz? É um polinômio que combina os elementos de uma matriz quadrada de tal forma que seu valor é preservado na transposição e combinações lineares de linhas ou colunas. Uma matriz, neste caso, é uma expressão matemática que descreve o arranjo de pixels em que suas cores são codificadas. É chamado quadrado porque o número de linhas e colunas é o mesmo.

Por que isso é tão importante? O ponto é que a transformação Haar é usada na codificação. De fato, a transformação de Haar é uma rotação de pontos de tal maneira que eles podem ser codificados de maneira conveniente e compacta. Como resultado, obtemos uma matriz ortogonal, para a decodificação da qual o determinante é usado.

Agora vamos olhar para os tipos básicos da matriz (o que é a matriz em si, já descobrimos).

Filme TN +

Um dos mais baratos e mais comunshoje modelos de displays. Ela é caracterizada por um tempo de resposta relativamente rápido, mas uma reprodução de cores ruim. O problema é que os cristais nessa matriz são dispostos de modo que os ângulos de visão sejam pequenos. Para combater esse fenômeno, foi desenvolvido um filme especial, que permite um ângulo de visão ligeiramente mais amplo.

Os cristais nesta matriz são dispostos em uma coluna, omais parecido com soldados no desfile. Os cristais são torcidos em espiral, para que eles se agarrem perfeitamente um ao outro perfeitamente. Para que as camadas adiram bem aos substratos, entalhes especiais são feitos na superfície dos substratos.

Para cada cristal é fornecido um eletrodo,regulando a tensão nele. Se não houver tensão, os cristais giram 90 graus, de modo que a luz passe livremente através deles. Acontece uma matriz de pixels branca comum. O que é vermelho ou verde? Como isso funciona?

Assim que a tensão é aplicada, a espiralA taxa de compressão depende diretamente da força atual. Se o valor for máximo, os cristais geralmente não transmitem luz, resultando em um fundo preto. Para obter uma cor cinza e seus matizes, a posição dos cristais na espiral é ajustada de modo que alguma quantidade de luz atravesse.

By the way, por padrão nessas matrizes, sempretodas as cores são ativadas, resultando em um pixel branco. É por isso que é tão fácil identificar um pixel queimado que sempre aparece como um ponto brilhante no monitor. Considerando que a reprodução de cores de matrizes desse tipo é sempre um problema, também é muito difícil obter um mapeamento de cores preto.

Para de alguma forma corrigir a situação, os engenheirosarranjou os cristais em um ângulo de 210 °, como resultado do qual a qualidade da reprodução da cor e o tempo de resposta aumentaram. Mas, neste caso, não foi sem sobreposição: ao contrário das matrizes clássicas TN, houve um problema com os tons de branco, as cores acabaram por ficar desfocadas. Então, houve tecnologia DSTN. A essência disso é que a tela é dividida em duas metades, cada uma das quais é controlada separadamente. A qualidade da exibição melhorou drasticamente, mas o peso e o custo dos monitores aumentaram.

Isso é o que é uma matriz em um notebook tipo filme TN +.

S-IPS

Hitachi, como deveria ter sidodesvantagens da tecnologia anterior, decidiu não tentar melhorá-lo mais, mas simplesmente inventar algo radicalmente novo. Além disso, em 1971, Gunther Baur descobriu que os cristais podem ser colocados não na forma de colunas trançadas, mas empilhados paralelamente uns aos outros em um substrato de vidro. Naturalmente, neste caso, os eletrodos de transmissão também são fixados lá.

Se não houver um primeiro filtro de polarizaçãotensão, a luz passa livremente por ela, mas é atrasada no segundo substrato, cujo plano de polarização está sempre localizado em um ângulo de 90 graus em relação ao primeiro. Devido a isso, não apenas a velocidade da resposta do monitor é acentuadamente aumentada, mas também a cor preta é realmente preta, e não a variação do tom cinza escuro. Além disso, uma grande vantagem são os ângulos de visão estendidos.

Desvantagens da tecnologia

Infelizmente, mas a volta dos cristais, quelocalizados em paralelo um ao outro, demora muito mais tempo. É por isso que o tempo de resposta em modelos antigos atingiu um valor verdadeiramente ciclópico, 35-25 ms! Às vezes era possível observar até mesmo um trem do cursor, e é melhor esquecer as cenas dinâmicas em brinquedos e filmes.

Como os eletrodos estão localizados no mesmo substrato,requer muito mais eletricidade para girar os cristais na direção desejada. É por isso que todos os monitores baseados em matrizes IPS raramente obtêm o Star Energy Star para economia. É claro que, para iluminação de fundo, também é necessário usar lâmpadas mais potentes, e isso não melhora a situação com o aumento do consumo de eletricidade.

A manufaturabilidade de fabricar tais matrizes é alta,mas porque até recentemente eles eram muito, muito caros. Em suma, com todas as vantagens e desvantagens, esses monitores são ótimos para designers: a qualidade de sua reprodução de cores é excelente e, em alguns casos, a resposta pode ser sacrificada.

Isso é o que é uma matriz IPS.

MVA / PVA

Como os dois tipos de matrizes acimadesvantagens que não podem ser eliminadas, a Fujitsu desenvolveu uma nova tecnologia. Na verdade, o MVA / PVA é uma versão modificada do IPS. A principal diferença é os eletrodos. Eles estão localizados no segundo substrato na forma de um tipo de triângulos. Essa solução permite que você reaja mais rapidamente aos cristais para alterar a voltagem, e a renderização de cores é muito melhor.

Câmeras

E qual é a matriz na câmera? Neste caso, o chamado cristal condutor é também conhecido, que também é conhecido como dispositivo de carga acoplada (CCD). Quanto mais células na matriz da câmera, melhor. Quando o obturador da câmera se abre, um fluxo de elétrons passa pela matriz: quanto mais deles, mais a corrente é mais forte. Consequentemente, nenhuma parte escura da corrente é formada. Áreas da matriz que são sensíveis a determinadas cores, como resultado, formam uma imagem completa.

By the way, o que é o tamanho de uma matriz, se falamos de computadores ou laptops? É simples - a chamada diagonal da tela.