Matrixes, ¿qué es? Tipos de matrices

Hoy es casi imposible encontraruna persona que todavía usaría un monitor CRT o un viejo televisor cinemático. Esta tecnología reemplazó de manera rápida y exitosa los modelos de LCD, que se basan en cristales líquidos. Pero las matrices no son menos importantes. ¿Qué son cristales líquidos y matrices? Aprenderás todo esto de nuestro artículo.

Prehistoria

El mundo primero aprendió sobre cristales líquidos en 1888año, cuando el famoso botánico Friedrich Rainitzer descubrió la existencia de sustancias extrañas en las plantas. Se sorprendió de que algunas sustancias, que inicialmente poseen una estructura cristalina, cambien completamente sus propiedades cuando se calientan.

Entonces, a una temperatura de 178 grados Celsiusla sustancia es al principio turbia y luego se transforma por completo en un líquido. Pero la apertura en esto no terminó. Resultó que un líquido extraño se manifiesta electromagnéticamente como un cristal. Fue entonces cuando apareció el término "cristal líquido".

El principio de matrices LCD

Esta es la base del trabajo de la matriz. ¿Qué es una matriz? Este es un término polisemántico. Uno de sus significados es una pantalla de computadora portátil, un monitor LCD o una pantalla de TV moderna. Ahora sabemos en qué se basa el principio de su trabajo.

Y se basa en la polarización habitual de la luz. Si recuerdas el curso de física de la escuela, entonces simplemente se dice que algunas sustancias son capaces de transmitir luz de un solo espectro. Es por eso que dos polarizadores en un ángulo de 90 grados no pueden pasar la luz en absoluto. En el caso de que haya algún dispositivo entre ellos que pueda encender la luz, podremos ajustar el brillo del brillo y otros parámetros. En general, esta es la matriz más simple.

Dispositivo de matriz simplificado

La pantalla LCD habitual siempre constará de varias partes permanentes:

• Lámparas para iluminación.
• Reflectores que aseguran la uniformidad de la iluminación anterior.
• Polarizadores.
• El sustrato está hecho de vidrio, en el que se depositan contactos conductivos.
• Algunos de los notorios cristales líquidos.
• Otro polarizador y sustrato.

Cada píxel de dicha matriz se forma a partir depuntos rojos, verdes y azules, la combinación de los cuales le permite recibir cualquiera de los colores disponibles. Si enciende todo al mismo tiempo, el resultado es blanco. Por cierto, ¿cuál es la resolución de la matriz? Este es el número de píxeles en él (1280x1024, por ejemplo).

¿Cuáles son las matrices?

Si es simplista, entonces son pasivos (simples)y activo Pasivo: el más simple, en ellos los píxeles se activan secuencialmente, de línea a línea. En consecuencia, al tratar de ajustar la producción de pantallas con una gran diagonal, resultó que es necesario aumentar desproporcionadamente la longitud de los conductores. Como resultado, no solo aumentó significativamente el costo, sino que también aumentó la tensión, lo que provocó un fuerte aumento en el número de interferencias. Por lo tanto, las matrices pasivas solo pueden usarse en la fabricación de monitores de bajo costo con una pequeña diagonal.

Las variedades activas de monitores, TFT, permitenadministrar cada (!) de millones de píxeles por separado. El hecho es que cada píxel está controlado por un transistor separado. Para evitar que la celda pierda prematuramente su carga, se le agrega un condensador separado. Por supuesto, debido a dicho esquema, fue posible reducir el tiempo de respuesta de cada píxel varias veces.

Justificación matemática

En matemáticas, un objeto se llama matriz,escrito en forma de una tabla cuyos elementos se encuentran en la intersección de sus filas y columnas. Cabe señalar que las matrices generalmente se utilizan ampliamente en las computadoras. La misma pantalla se puede tratar como una matriz. Porque cada píxel tiene ciertas coordenadas. Por lo tanto, cualquier imagen que se forme en la pantalla de la computadora portátil, hay una matriz, en celdas que contienen los colores de cada píxel.

Cada valor toma exactamente 1 byte de memoria. Un poco? Por desgracia, incluso en este caso, solo un cuadro FullHD (1920 × 1080) ocupará un par de MB. ¿Y cuánto espacio le lleva a una película durar 90 minutos? Es por eso que la imagen está comprimida. El determinante es de gran importancia en este caso.

Por cierto, ¿cuál es el determinante de una matriz? Es un polinomio que combina los elementos de una matriz cuadrada de tal manera que su valor se conserva al transponer y las combinaciones lineales de filas o columnas. Una matriz en este caso es una expresión matemática que describe la disposición de los píxeles en los que se codifican sus colores. Se llama cuadrado porque el número de filas y columnas es el mismo.

¿Por qué es tan importante? El punto es que la transformación de Haar se usa en la codificación. De hecho, la transformación de Haar es una rotación de puntos de tal manera que se pueden codificar de manera conveniente y compacta. Como resultado, obtenemos una matriz ortogonal, para la decodificación de la cual se usa el determinante.

Ahora veremos los tipos básicos de la matriz (qué es la matriz en sí, ya lo hemos descubierto).

TN + película

Uno de los más baratos y más comuneshoy modelos de pantallas. Se caracteriza por un tiempo de respuesta relativamente rápido, pero una reproducción de color deficiente. El problema es que los cristales en esta matriz están dispuestos de modo que los ángulos de visión son pequeños. Para combatir este fenómeno, se desarrolló una película especial, que permite un ángulo de visión un poco más amplio.

Los cristales en esta matriz están dispuestos en una columna, ellos soldados más parecidos en el desfile. Los cristales se tuercen formando una espiral, de modo que se adhieren perfectamente entre sí. Para que las capas se adhieran bien a los sustratos, se hacen muescas especiales en la superficie de los sustratos.

A cada cristal se le suministra un electrodo,regulando el voltaje en él. Si no hay voltaje, entonces los cristales giran 90 grados, por lo que la luz pasa libremente a través de ellos. Resulta una matriz de píxeles blancos ordinarios. ¿Qué es rojo o verde? ¿Cómo funciona?

Tan pronto como se aplica el voltaje, la espiralLa relación de compresión depende directamente de la intensidad actual. Si el valor es máximo, entonces los cristales generalmente no transmiten luz, lo que resulta en un fondo negro. Para obtener un color gris y sus tonalidades, la posición de los cristales en la espiral se ajusta para que pase cierta cantidad de luz.

Por cierto, por defecto en estas matrices, siempretodos los colores están activados, lo que da como resultado un píxel blanco. Por eso es tan fácil identificar un píxel quemado que siempre aparece como un punto brillante en el monitor. Teniendo en cuenta que la reproducción del color de las matrices de este tipo siempre es un problema, también es muy difícil lograr el mapeo del color negro.

Para arreglar de alguna manera la situación, los ingenierosdispuso los cristales en un ángulo de 210 °, como resultado de lo cual aumentó la calidad de la reproducción del color y el tiempo de respuesta. Pero en este caso no fue sin superposición: a diferencia de las matrices TN clásicas, había un problema con los tonos de blanco, los colores resultaban borrosos. Entonces, estaba la tecnología DSTN. La esencia de esto es que la pantalla se divide en dos mitades, cada una de las cuales se controla por separado. La calidad de la pantalla mejoró dramáticamente, pero el peso y el costo de los monitores aumentaron.

Eso es lo que es una matriz en un cuaderno tipo película TN +.

S-IPS

Hitachi, como debería haber sidodesventajas de la tecnología anterior, decidió no intentar mejorarla más, sino simplemente inventar algo radicalmente nuevo. Además, en 1971, Gunther Baur descubrió que los cristales no pueden colocarse en forma de columnas retorcidas, sino apilados paralelos entre sí sobre un sustrato de vidrio. Por supuesto, en este caso los electrodos transmisores también se fijan allí.

Si no hay un primer filtro de polarizaciónvoltaje, la luz pasa libremente a través de él, pero se retrasa en el segundo sustrato, cuyo plano de polarización siempre se ubica en un ángulo de 90 grados con respecto al primero. Debido a esto, no solo aumenta bruscamente la velocidad de la respuesta del monitor, sino que también el negro es realmente negro, y no la variación del tono gris oscuro. Además, una gran ventaja son los ángulos de visión extendidos.

Desventajas de la tecnología

Por desgracia, pero el giro de los cristales, queubicados en paralelo el uno al otro, lleva mucho más tiempo. ¡Es por eso que el tiempo de respuesta en los modelos antiguos alcanzó un valor verdaderamente ciclópeo, 35-25 ms! A veces era posible observar incluso un tren desde el cursor, y es mejor olvidarse de las escenas dinámicas en juguetes y películas.

Como los electrodos están ubicados en el mismo sustrato,requiere mucha más electricidad para girar los cristales en la dirección deseada. Es por eso que todos los monitores basados ​​en matrices IPS rara vez obtienen la Star Energy Star para la economía. Por supuesto, para retroiluminación, también es necesario utilizar lámparas más potentes, y esto de ninguna manera mejora la situación con un mayor consumo de electricidad.

La capacidad de fabricación de tales matrices es alta,pero porque hasta hace poco eran muy, muy caros. En resumen, con todas las ventajas y desventajas, tales monitores son excelentes para los diseñadores: la calidad de su reproducción del color es excelente y, en algunos casos, la respuesta puede ser sacrificada.

Eso es lo que es una matriz IPS.

MVA / PVA

Dado que ambos tipos de matrices anteriores tienendesventajas que no se pueden eliminar, Fujitsu ha desarrollado una nueva tecnología. En realidad, MVA / PVA es una versión modificada de IPS. La principal diferencia son los electrodos. Están ubicados en el segundo sustrato en forma de un tipo de triángulos. Esta solución le permite reaccionar más rápido a los cristales para cambiar el voltaje, y la reproducción del color es mucho mejor.

Cámaras

¿Y cuál es la matriz en la cámara? En este caso, también se conoce el denominado cristal conductor, que también se conoce como dispositivo de carga acoplada (CCD). Cuantas más células haya en la matriz de la cámara, mejor. Cuando se abre el obturador de la cámara, un flujo de electrones pasa a través de la matriz: cuanto más de ellos, más fuerte es la corriente. En consecuencia, no se forman partes oscuras de la corriente. Las áreas de la matriz que son sensibles a ciertos colores, como resultado, forman una imagen completa.

Por cierto, ¿cuál es el tamaño de una matriz, si hablamos de computadoras o computadoras portátiles? Es simple, llamada diagonal de pantalla.