Ngày nay, hầu như không thể tìm thấy một người vẫn sử dụng màn hình CRT hoặc TV CRT cũ. Kỹ thuật này đã được thay thế nhanh chóng và thành công bởi các mẫu LCD dựa trên tinh thể lỏng. Nhưng ma trận cũng không kém phần quan trọng. Tinh thể lỏng và ma trận là gì? Bạn sẽ học được tất cả những điều này từ bài viết của chúng tôi.
Backstory
Lần đầu tiên thế giới biết đến tinh thể lỏng vào năm 1888, khi nhà thực vật học nổi tiếng Friedrich Reinitzer phát hiện ra sự tồn tại của chất lạ trong thực vật. Ông đã rất ngạc nhiên rằng một số chất, ban đầu có cấu trúc tinh thể, thay đổi hoàn toàn tính chất của chúng khi bị nung nóng.
Vì vậy, ở nhiệt độ 178 độ C, chất này đầu tiên bị vẩn đục, và sau đó hoàn toàn chuyển thành chất lỏng. Nhưng những khám phá không kết thúc ở đó. Hóa ra chất lỏng điện từ kỳ lạ tự biểu hiện như một tinh thể. Sau đó, thuật ngữ "tinh thể lỏng" xuất hiện.
Cách ma trận LCD hoạt động
Đây là những gì ma trận dựa trên. Ma trận là gì? nóthuật ngữ mơ hồ. Một trong những ý nghĩa của nó là màn hình máy tính xách tay, màn hình LCD hoặc màn hình TV hiện đại. Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên tắc làm việc của họ dựa trên nguyên tắc nào.
Và nó dựa trên sự phân cực thông thường của ánh sáng. Nếu bạn nhớ khóa học vật lý ở trường, thì nó chỉ cho biết rằng một số chất chỉ có khả năng truyền ánh sáng của một quang phổ. Đó là lý do tại sao hai phân cực ở góc 90 độ có thể không truyền ánh sáng. Trong trường hợp giữa chúng có thiết bị nào đó có thể làm bật đèn, chúng ta sẽ có thể điều chỉnh độ sáng của đèn và các thông số khác. Nói chung, đây là ma trận đơn giản nhất.
Sắp xếp ma trận đơn giản hóa
Màn hình LCD thông thường sẽ luôn bao gồm một số bộ phận cố định:
- Đèn chiếu sáng.
- Chóa phản xạ đảm bảo sự đồng nhất của ánh sáng trên.
- Phân cực.
- Chất nền thủy tinh với các tiếp điểm dẫn điện.
- Một số lượng tinh thể lỏng khét tiếng.
- Một chất phân cực và lớp nền khác.
Mỗi pixel của một ma trận như vậy được hình thành từ các chấm màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam, sự kết hợp của chúng cho phép bạn có được bất kỳ màu nào có sẵn. Nếu bạn bật tất cả chúng cùng một lúc, kết quả là màu trắng. Nhân tiện, độ phân giải của ma trận là gì? Đây là số pixel trên đó (ví dụ: 1280x1024).
Ma trận là gì?
Nói một cách đơn giản, chúng thuộc loại bị động (đơn giản) và chủ động. Bị động - đơn giản nhất, trong đópixel kích hoạt tuần tự, từng dòng. Theo đó, khi cố gắng thiết lập sản xuất màn hình có đường chéo lớn, hóa ra là cần phải tăng chiều dài của dây dẫn một cách không cân đối. Kết quả là, không chỉ chi phí tăng lên đáng kể mà điện áp cũng tăng, dẫn đến số lượng nhiễu tăng mạnh. Do đó, ma trận thụ động chỉ có thể được sử dụng trong sản xuất màn hình rẻ tiền với đường chéo nhỏ.
Nhiều loại màn hình đang hoạt động, TFT, cho phép bạn kiểm soát từng (!) Trong số hàng triệu pixel riêng biệt. Thực tế là mỗi pixel được điều khiển bởi một bóng bán dẫn riêng biệt. Để ngăn tế bào mất điện sớm, một tụ điện riêng được thêm vào nó. Tất nhiên, do sơ đồ như vậy, có thể giảm đáng kể thời gian phản hồi của mỗi pixel.
Biện minh toán học
Trong toán học, ma trận là một đối tượng được viết dưới dạng bảng, các phần tử của chúng nằm ở giao điểm của các hàng và cột của nó. Cần lưu ý rằng ma trận thường được sử dụng rộng rãi trong máy tính. Màn hình tương tự có thể được hiểu là một ma trận. Vì mỗi pixel có một số tọa độ nhất định. Do đó, bất kỳ hình ảnh nào được tạo trên màn hình máy tính xách tay đều là một ma trận, các ô trong đó chứa các màu của mỗi pixel.
Mỗi giá trị chiếm đúng 1 byte bộ nhớ. Một chút? Than ôi, ngay cả trong trường hợp này, chỉ một khung hình FullHD (1920 × 1080) sẽ chiếm vài MB. Bạn cần bao nhiêu dung lượng cho một bộ phim 90 phút? Đó là lý do tại saohình ảnh được nén. Trong trường hợp này, yếu tố quyết định có tầm quan trọng lớn.
Nhân tiện, định thức ma trận là gì? Nó là một đa thức kết hợp các phần tử của ma trận vuông theo cách mà giá trị của nó được bảo toàn thông qua sự chuyển vị và kết hợp tuyến tính của các hàng hoặc cột. Trong trường hợp này, ma trận được hiểu là một biểu thức toán học mô tả sự sắp xếp của các pixel trong đó màu sắc của chúng được mã hóa. Nó được gọi là hình vuông vì số hàng và cột trong đó là như nhau.
Tại sao điều này lại quan trọng đến vậy? Thực tế là biến đổi Haar được sử dụng trong mã hóa. Về cơ bản, phép biến đổi Haar là xoay quanh các điểm theo cách mà chúng có thể được mã hóa một cách thuận tiện và nhỏ gọn. Kết quả là, một ma trận trực giao thu được, để giải mã trong đó định thức được sử dụng.
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét các loại chính của ma trận (chúng ta đã tìm ra ma trận chính nó là gì).
TN + phim
Một trong những mẫu màn hình giá rẻ và thông dụng nhất hiện nay. Nó có thời gian phản hồi tương đối nhanh, nhưng khả năng tái tạo màu sắc khá kém. Vấn đề là các tinh thể trong ma trận này được đặt sao cho góc nhìn không đáng kể. Để chống lại hiện tượng này, một bộ phim đặc biệt đã được phát triển cho phép góc nhìn rộng hơn một chút.
Các tinh thể trong ma trận này được sắp xếp thành một cột, do đó giống như những người lính đang diễu hành. Các tinh thể được xoắn lại thành hình xoắn ốc, nhờ đó chúng bám chặt vào nhau một cách hoàn hảo. Để các lớp bám dính tốt vào bề mặt, đặc biệtkhía.
Một điện cực được nối với mỗi tinh thể, điện cực này điều chỉnh điện áp trên đó. Nếu không có điện áp, thì các tinh thể quay 90 độ, do đó ánh sáng đi qua chúng một cách tự do. Nó chỉ ra pixel màu trắng thông thường của ma trận. Màu đỏ hay màu xanh lá cây là gì? Nó hoạt động như thế nào?
Ngay sau khi điện áp được đặt vào, hình xoắn ốc sẽ bị nén và mức độ nén trực tiếp phụ thuộc vào cường độ của dòng điện. Nếu giá trị là cực đại, thì các tinh thể thường ngừng truyền ánh sáng, dẫn đến nền đen. Để có được màu xám và các sắc thái của nó, vị trí của các tinh thể trong hình xoắn ốc được điều chỉnh để chúng có chút ánh sáng.
Nhân tiện, theo mặc định, tất cả các màu luôn được kích hoạt trong các ma trận này, dẫn đến một pixel màu trắng. Đó là lý do tại sao rất dễ dàng xác định một điểm ảnh bị cháy, điểm ảnh này luôn xuất hiện dưới dạng một chấm sáng trên màn hình. Do ma trận kiểu này luôn gặp vấn đề với việc tái tạo màu sắc, nên việc hiển thị màu đen cũng rất khó.
Để khắc phục tình trạng này bằng cách nào đó, các kỹ sư đã đặt các tinh thể ở góc 210 °, giúp cải thiện chất lượng màu sắc và thời gian phản hồi. Nhưng ngay cả trong trường hợp này, vẫn có một số điểm trùng lặp: không giống như ma trận TN cổ điển, có vấn đề với sắc thái của màu trắng, màu sắc bị trôi đi. Đây là cách công nghệ DSTN ra đời. Bản chất của nó là màn hình được chia thành hai nửa, mỗi nửa được điều khiển riêng biệt. Chất lượng hiển thị đã được cải thiện đáng kể, nhưngtăng trọng lượng và chi phí của màn hình.
Đây là ma trận trong máy tính xách tay loại phim TN +.
S-IPS
Hitachi, vì đã chịu đủ những thiếu sót của công nghệ trước đó, nên đã quyết định không cố gắng cải tiến nó nữa, mà chỉ đơn giản là phát minh ra một thứ gì đó hoàn toàn mới. Hơn nữa, vào năm 1971, Günter Baur đã phát hiện ra rằng các tinh thể có thể được đặt không phải ở dạng cột xoắn mà được đặt song song với nhau trên nền thủy tinh. Tất nhiên, trong trường hợp này, các điện cực phát cũng được gắn ở đó.
Nếu không có điện áp trên bộ lọc phân cực thứ nhất, ánh sáng đi qua nó một cách tự do, nhưng bị giữ lại trên bề mặt thứ hai, mặt phẳng phân cực của nó luôn ở một góc 90 độ so với mặt phẳng thứ nhất. Do đó, không chỉ tốc độ phản hồi của màn hình tăng lên đáng kể mà màu đen thực sự là màu đen chứ không phải là một biến thể của màu xám đậm. Ngoài ra, góc nhìn mở rộng là một lợi thế lớn.
Flaws of Technology
Than ôi, nhưng sự quay của các tinh thể, song song với nhau, mất nhiều thời gian hơn. Và do đó, thời gian phản hồi trên các mẫu cũ hơn đạt đến giá trị cyclopean thực sự, 35-25 mili giây! Đôi khi, người ta thậm chí có thể quan sát một vòng lặp từ con trỏ và tốt hơn là người dùng nên quên những cảnh động trong đồ chơi và phim.
Vì các điện cực nằm trên cùng một chất nền, nên cần nhiều năng lượng hơn để quay các tinh thể theo hướng cần thiết. Và do đó mọi thứMàn hình IPS hiếm khi đạt được Ngôi sao năng lượng cho nền kinh tế. Tất nhiên, để chiếu sáng chất nền cũng cần sử dụng các loại đèn mạnh hơn và điều này không cải thiện được tình hình với mức tiêu thụ điện năng tăng lên.
Khả năng sản xuất của các ma trận như vậy là cao, và do đó, cho đến gần đây, chúng rất, rất đắt. Tóm lại, với tất cả những ưu điểm và nhược điểm, những màn hình này rất phù hợp cho các nhà thiết kế: chất lượng màu sắc của chúng rất tuyệt vời và thời gian phản hồi có thể bị hy sinh trong một số trường hợp.
Đây là bảng điều khiển IPS.
MVA / PVA
Vì cả hai loại cảm biến trên đều có những sai sót mà hầu như không thể loại bỏ, Fujitsu đã phát triển một công nghệ mới. Trên thực tế, MVA / PVA là một phiên bản sửa đổi của IPS. Sự khác biệt chính là các điện cực. Chúng nằm trên lớp nền thứ hai dưới dạng các hình tam giác kỳ dị. Giải pháp này cho phép các tinh thể phản ứng nhanh hơn với sự thay đổi điện áp và khả năng hiển thị màu sắc trở nên tốt hơn nhiều.
Máy ảnh
Và ma trận trong máy ảnh là gì? Trong trường hợp này, đây là tên của tinh thể dẫn điện, còn được gọi là thiết bị ghép điện tích (CCD). Càng nhiều ô trong ma trận máy ảnh, nó càng tốt. Khi màn trập máy ảnh mở ra, một dòng điện tử đi qua ma trận: càng có nhiều thì dòng điện xuất hiện càng mạnh. Theo đó, không có dòng điện nào được hình thành trong các phần tối. Các khu vực của ma trận nhạy cảm với một số màu nhất định, trongkết quả và tạo thành một hình ảnh hoàn chỉnh.
Nhân tiện, kích thước của ma trận, nếu chúng ta nói về máy tính hoặc máy tính xách tay? Thật đơn giản - đây là tên của đường chéo màn hình.
