היום כמעט בלתי אפשרי למצוא אדם שעדיין ישתמש בצג CRT או בטלוויזיית CRT ישנה. טכניקה זו הוחלפה במהירות ובהצלחה על ידי דגמי LCD המבוססים על גבישים נוזליים. אבל המטריצות חשובות לא פחות. מהם גבישים נוזליים ומטריצות? את כל זה תלמד מהמאמר שלנו.
סיפור רקע
לראשונה העולם למד על גבישים נוזליים בשנת 1888, כאשר הבוטנאי המפורסם פרידריך רייניצר גילה את קיומם של חומרים מוזרים בצמחים. הוא נדהם מכך שחלק מהחומרים, אשר בתחילה יש להם מבנה גבישי, משנים לחלוטין את תכונותיהם בעת חימום.
לכן, בטמפרטורה של 178 מעלות צלזיוס, החומר הפך תחילה לעכור, ולאחר מכן הפך לחלוטין לנוזל. אבל הגילויים לא הסתיימו בכך. התברר שהנוזל המוזר מתבטא בצורה אלקטרומגנטית כגביש. אז הופיע המונח "גביש נוזלי".
איך פועלות מטריצות LCD
על זה מבוססת המטריצה. מהי מטריצה? זהמונח מעורפל. אחת המשמעויות שלו היא תצוגת מחשב נייד, צג LCD או מסך טלוויזיה מודרני. כעת נגלה על מה מבוסס העיקרון של עבודתם.
והוא מבוסס על הקיטוב הרגיל של האור. אם אתה זוכר את הקורס בפיזיקה של בית הספר, אז זה רק אומר שחלק מהחומרים מסוגלים להעביר אור של ספקטרום אחד בלבד. זו הסיבה ששני מקטבים בזווית של 90 מעלות עשויים שלא לשדר אור כלל. במקרה שיש ביניהם מכשיר כלשהו שיכול לסובב את האור, נוכל להתאים את בהירות הזוהר ופרמטרים נוספים. באופן כללי, זו המטריצה הפשוטה ביותר.
סידור מטריצה מפושט
תצוגת LCD רגילה תהיה מורכבת תמיד מכמה חלקים קבועים:
- מנורות תאורה.
- רפלקטורים המבטיחים את אחידות התאורה הנ"ל.
- מקטבים.
- מצע זכוכית עם מגעים מוליכים.
- כמה מהגבישים הנוזליים הידועים לשמצה.
- עוד מקטב ומצע.
כל פיקסל של מטריצה כזו נוצר מנקודות אדומות, ירוקות וכחולות, שהשילוב שלהן מאפשר לך לקבל כל אחד מהצבעים הזמינים. אם תפעילו את כולם בו זמנית, התוצאה תהיה לבנה. דרך אגב, מה הרזולוציה של המטריצה? זהו מספר הפיקסלים שעליו (1280x1024, למשל).
מהן מטריצות?
בניסוח פשוט, הם פסיביים (פשוטים) ואקטיביים. פסיבי - הכי פשוט, שבהםפיקסלים יורים ברצף, שורה אחר שורה. בהתאם לכך, כאשר מנסים לבסס ייצור של תצוגות עם אלכסון גדול, התברר שיש צורך להגדיל באופן לא פרופורציונלי את אורך המוליכים. כתוצאה מכך, לא רק שהעלות עלתה משמעותית אלא גם המתח עלה, מה שהוביל לעלייה חדה במספר ההפרעות. לכן, ניתן להשתמש במטריצות פסיביות רק בייצור של מוניטורים זולים עם אלכסון קטן.
זנים פעילים של צגים, TFT, מאפשרים לך לשלוט בכל (!) ממיליוני הפיקסלים בנפרד. העובדה היא שכל פיקסל נשלט על ידי טרנזיסטור נפרד. כדי למנוע מהתא לאבד מטען בטרם עת, מתווסף לו קבל נפרד. כמובן, בשל תוכנית כזו, ניתן היה להפחית משמעותית את זמן התגובה של כל פיקסל.
הצדקה מתמטית
במתמטיקה, מטריצה היא אובייקט הכתוב כטבלה, שמרכיביה נמצאים במפגש השורות והעמודות שלו. יש לציין שבדרך כלל מטריצות נמצאות בשימוש נרחב במחשבים. אותה תצוגה יכולה להתפרש כמטריצה. מכיוון שלכל פיקסל יש קואורדינטות מסוימות. לפיכך, כל תמונה שנוצרת על צג המחשב הנייד היא מטריצה, שתאיה מכילים את הצבעים של כל פיקסל.
כל ערך תופס בדיוק 1 בייט של זיכרון. קצת? למרבה הצער, אפילו במקרה זה, רק מסגרת FullHD אחת (1920 × 1080) ייקח כמה MB. כמה מקום אתה צריך לסרט של 90 דקות? בגלל זההתמונה דחוסה. במקרה זה, הקובע הוא בעל חשיבות רבה.
אגב, מהו הקובע המטריצה? זהו פולינום המשלב את האלמנטים של מטריצה מרובעת באופן שהערך שלו נשמר באמצעות טרנספוזיציה ושילובים ליניאריים של שורות או עמודות. במקרה זה, מטריצה מובנת כביטוי מתמטי המתאר את סידור הפיקסלים שבהם מקודדים הצבעים שלהם. הוא נקרא ריבוע מכיוון שמספר השורות והעמודות בו זהה.
למה זה כל כך חשוב? העובדה היא שהטרנספורמציה של Haar משמשת בקידוד. בעיקרו של דבר, טרנספורמציה של Haar עוסקת בסיבוב נקודות בצורה כזו שניתן לקודד אותן בצורה נוחה וקומפקטית. כתוצאה מכך, מתקבלת מטריצה אורתוגונלית, שלפענוחה נעשה שימוש בדטרמיננטה.
עכשיו נסתכל על הסוגים העיקריים של המטריצה (כבר גילינו מהי המטריצה עצמה).
TN+film
אחד מדגמי התצוגה הזולים והנפוצים ביותר כיום. יש לו זמן תגובה מהיר יחסית, אבל שחזור צבע גרוע למדי. הבעיה היא שהגבישים במטריצה הזו ממוקמים כך שזוויות הצפייה זניחות. כדי להילחם בתופעה זו פותח סרט מיוחד המאפשר זוויות צפייה מעט רחבות יותר.
הגבישים במטריצה הזו מסודרים בעמודה, ובכך דומים לחיילים במצעד. הגבישים מעוותים לספירלה, שבזכותה הם נצמדים בצורה מושלמת זה לזה. על מנת שהשכבות ידבקו היטב למצעים, מיוחדחריצים.
לכל גביש מחוברת אלקטרודה המווסתת את המתח בו. אם אין מתח, אז הגבישים מסתובבים 90 מעלות, וכתוצאה מכך אור עובר דרכם בחופשיות. מסתבר שהפיקסל הלבן הרגיל של המטריצה. מה זה אדום או ירוק? איך זה עובד?
ברגע שהמתח מופעל, הספירלה נדחסת, ומידת הדחיסה תלויה ישירות בעוצמת הזרם. אם הערך הוא מקסימלי, אז הגבישים בדרך כלל מפסיקים להעביר אור, וכתוצאה מכך רקע שחור. כדי לקבל את הצבע האפור והגוונים שלו, מיקום הגבישים בספירלה מותאם כך שיכניסו מעט אור.
אגב, כברירת מחדל, כל הצבעים תמיד מופעלים במטריצות האלה, וכתוצאה מכך נוצר פיקסל לבן. לכן קל כל כך לזהות פיקסל שרוף, שתמיד מופיע כנקודה בהירה על הצג. בהתחשב בכך שלמטריצות מסוג זה יש תמיד בעיות בשחזור צבע, קשה מאוד להשיג גם תצוגה שחורה.
כדי לתקן איכשהו את המצב, המהנדסים הציבו את הגבישים בזווית של 210°, מה שהביא לשיפור באיכות הצבע וזמן התגובה. אבל גם במקרה הזה, היו כמה חפיפות: בניגוד למטריצות ה-TN הקלאסיות, הייתה בעיה עם גווני הלבן, הצבעים התבררו ככבושים. כך נולדה טכנולוגיית DSTN. המהות שלו היא שהתצוגה מחולקת לשני חצאים שכל אחד מהם נשלט בנפרד. איכות התצוגה השתפרה באופן דרמטי, אבלהגדיל את המשקל והעלות של מוניטורים.
זה מה שמטריצה במחשב נייד מסוג TN+film.
S-IPS
Hitachi, לאחר שסבל מספיק מהחסרונות של הטכנולוגיה הקודמת, החליט לא לנסות לשפר אותה יותר, אלא פשוט להמציא משהו חדש באופן קיצוני. יתרה מכך, בשנת 1971 גילה גונטר באור שניתן להניח גבישים לא בצורה של עמודים מעוותים, אלא להניח במקביל זה לזה על מצע זכוכית. כמובן שבמקרה הזה גם האלקטרודות המשדרות מחוברות לשם.
אם אין מתח על המסנן המקטב הראשון, האור עובר דרכו בחופשיות, אך נשמר על המצע השני, שמישור הקיטוב שלו נמצא תמיד בזווית של 90 מעלות ביחס למצע הראשון. בשל כך, לא רק שמהירות התגובה של הצג עולה באופן דרמטי, אלא שהצבע השחור הוא באמת שחור, ולא וריאציה של גוון אפור כהה. בנוסף, זוויות הצפייה המורחבות הן יתרון גדול.
פגמים של טכנולוגיה
אבוי, אבל סיבוב הגבישים, המקבילים זה לזה, לוקח הרבה יותר זמן. ולכן, זמן התגובה בדגמים ישנים יותר הגיע לערך ציקלופי אמיתי, 35-25 אלפיות השנייה! לפעמים אפילו ניתן היה לצפות בלולאה מהסמן, ועדיף למשתמשים לשכוח מסצנות דינמיות בצעצועים ובסרטים.
מכיוון שהאלקטרודות נמצאות על אותו מצע, נדרש הרבה יותר כוח כדי לסובב את הגבישים בכיוון הנדרש. ולכן הכלצגי IPS רק לעתים רחוקות זוכים ב-Energy Star עבור חסכון. כמובן, כדי להאיר את המצע נדרש גם שימוש במנורות חזקות יותר, וזה לא משפר את המצב עם צריכת חשמל מוגברת.
יכולת הייצור של מטריצות כאלה גבוהה, ולכן, עד לאחרונה, הן היו מאוד מאוד יקרות. בקיצור, עם כל היתרונות והחסרונות, המסכים הללו מעולים למעצבים: איכות הצבע שלהם מעולה, וניתן להקריב את זמן התגובה במקרים מסוימים.
זה מה זה פאנל IPS.
MVA/PVA
מכיוון שלשני סוגי החיישנים לעיל יש פגמים שכמעט בלתי אפשריים לבטלם, Fujitsu פיתחה טכנולוגיה חדשה. למעשה, MVA / PVA היא גרסה שונה של IPS. ההבדל העיקרי הוא האלקטרודות. הם ממוקמים על המצע השני בצורה של משולשים מוזרים. פתרון זה מאפשר לקריסטלים להגיב מהר יותר לשינויי מתח, ורינדור הצבע הופך טוב בהרבה.
Camera
ומהי מטריצה במצלמה? במקרה זה, זהו שמו של גביש המוליך, המכונה גם התקן מצמד מטען (CCD). ככל שיש יותר תאים במטריצת המצלמה, כך היא טובה יותר. כאשר תריס המצלמה נפתח, זרם אלקטרונים עובר דרך המטריצה: ככל שיש יותר, כך הזרם המתרחש חזק יותר. בהתאם לכך, לא נוצר זרם בחלקים האפלים. אזורים של המטריצה הרגישים לצבעים מסוימים, בתוצאה ויצירת תמונה מלאה.
אגב, מה גודל המטריצה, אם מדברים על מחשבים או מחשבים ניידים? זה פשוט - זה השם של אלכסון המסך.
