امروز تقریباً غیرممکن است که فردی را پیدا کنید که همچنان از مانیتور CRT یا تلویزیون قدیمی CRT استفاده کند. این تکنیک به سرعت و با موفقیت توسط مدل های LCD مبتنی بر کریستال های مایع جایگزین شد. اما ماتریس ها از اهمیت کمتری برخوردار نیستند. کریستال ها و ماتریس های مایع چیست؟ همه اینها را از مقاله ما یاد خواهید گرفت.
پس زمینه
برای اولین بار جهان در مورد کریستال های مایع در سال 1888، زمانی که گیاه شناس معروف فردریش راینیتزر متوجه وجود مواد عجیب و غریب در گیاهان شد، آشنا شد. او شگفت زده شد که برخی از مواد که در ابتدا ساختار بلوری دارند، وقتی حرارت داده می شوند، خواص خود را به طور کامل تغییر می دهند.
بنابراین در دمای 178 درجه سانتیگراد ماده ابتدا کدر شد و سپس کاملاً به مایع تبدیل شد. اما اکتشافات به همین جا ختم نشد. معلوم شد که این مایع عجیب به صورت الکترومغناطیسی خود را به صورت کریستال نشان می دهد. پس از آن بود که اصطلاح "کریستال مایع" ظاهر شد.
چگونه ماتریس های LCD کار می کنند
این همان چیزی است که ماتریس بر اساس آن است. ماتریس چیست؟ آی تیاصطلاح مبهم یکی از معانی آن نمایشگر لپ تاپ، مانیتور LCD یا صفحه تلویزیون مدرن است. حال خواهیم فهمید که اصل کار آنها بر چه اساسی استوار است.
و بر اساس قطبش معمول نور است. اگر درس فیزیک مدرسه را به خاطر بیاورید، این فقط می گوید که برخی از مواد قادر به انتقال نور تنها از یک طیف هستند. به همین دلیل است که دو پلاریزر با زاویه 90 درجه ممکن است اصلا نور را از خود عبور ندهند. در صورتی که دستگاهی بین آنها وجود داشته باشد که بتواند نور را روشن کند، ما قادر خواهیم بود روشنایی درخشش و سایر پارامترها را تنظیم کنیم. به طور کلی، این ساده ترین ماتریس است.
آرایش ماتریس ساده شده
یک صفحه نمایش LCD معمولی همیشه از چندین بخش دائمی تشکیل شده است:
- لامپهای روشنایی.
- بازتابگرهایی که یکنواختی نور بالا را تضمین می کنند.
- پلاریزر.
- بستر شیشه ای با تماس های رسانا.
- مقداری از کریستال های مایع بدنام.
- پلاریزه کننده و بستر دیگر.
هر پیکسل از چنین ماتریسی از نقاط قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است که ترکیب آنها به شما امکان می دهد هر یک از رنگ های موجود را دریافت کنید. اگر همه آنها را همزمان روشن کنید، نتیجه سفید است. راستی رزولوشن ماتریس چقدره؟ این تعداد پیکسل‌های روی آن است (مثلاً 1280x1024).
ماتریس ها چیست؟
به بیان ساده، آنها منفعل (ساده) و فعال هستند. منفعل - ساده ترین، در آنهاپیکسل ها به صورت متوالی، خط به خط شلیک می شوند. بر این اساس، هنگام تلاش برای ایجاد نمایشگرهایی با قطر بزرگ، مشخص شد که لازم است طول هادی ها به طور نامتناسب افزایش یابد. در نتیجه نه تنها هزینه به طور قابل توجهی افزایش یافت، بلکه ولتاژ نیز افزایش یافت که منجر به افزایش شدید تعداد تداخل شد. بنابراین، ماتریس های غیرفعال را فقط می توان در تولید مانیتورهای ارزان قیمت با قطر کوچک استفاده کرد.
انواع مانیتورهای فعال، TFT، به شما امکان می دهد هر (!) از میلیون ها پیکسل را به طور جداگانه کنترل کنید. واقعیت این است که هر پیکسل توسط یک ترانزیستور جداگانه کنترل می شود. برای جلوگیری از از دست دادن شارژ پیش از موعد سلول، یک خازن جداگانه به آن اضافه می شود. البته با توجه به چنین طرحی، امکان کاهش قابل توجه زمان پاسخگویی هر پیکسل وجود داشت.
توجیه ریاضی
در ریاضیات، ماتریس جسمی است که به صورت جدول نوشته می شود که عناصر آن در محل تلاقی سطرها و ستون های آن قرار دارند. لازم به ذکر است که ماتریس ها به طور کلی در رایانه ها استفاده می شوند. همان نمایش را می توان به عنوان یک ماتریس تفسیر کرد. از آنجایی که هر پیکسل مختصات خاصی دارد. بنابراین، هر تصویری که روی نمایشگر لپ‌تاپ تشکیل می‌شود، ماتریسی است که سلول‌های آن حاوی رنگ‌های هر پیکسل است.
هر مقدار دقیقاً 1 بایت از حافظه را اشغال می کند. کمی؟ افسوس، حتی در این مورد، تنها یک فریم FullHD (1920 × 1080) چند مگابایت طول می کشد. برای یک فیلم 90 دقیقه ای چقدر فضا نیاز دارید؟ از همین روتصویر فشرده شده است در این مورد، تعیین کننده اهمیت زیادی دارد.
به هر حال، تعیین کننده ماتریس چیست؟ این یک چند جمله ای است که عناصر یک ماتریس مربع را به گونه ای ترکیب می کند که مقدار آن از طریق جابجایی و ترکیب خطی سطرها یا ستون ها حفظ می شود. در این مورد، ماتریس به عنوان یک عبارت ریاضی شناخته می شود که آرایش پیکسل هایی را که رنگ آنها در آن کدگذاری شده است، توصیف می کند. مربع نامیده می شود زیرا تعداد سطرها و ستون های آن یکسان است.
چرا اینقدر مهم است؟ واقعیت این است که تبدیل هار در کدنویسی استفاده می شود. اساساً، تبدیل هار در مورد نقاط چرخشی است به گونه ای که بتوان آنها را به راحتی و به طور فشرده رمزگذاری کرد. در نتیجه یک ماتریس متعامد به دست می آید که برای رمزگشایی آن از دترمینانت استفاده می شود.
اکنون انواع اصلی ماتریس را بررسی می کنیم (ما قبلاً متوجه شده ایم که خود ماتریس چیست).
TN+فیلم
یکی از ارزان ترین و رایج ترین مدل های نمایشگر امروزی. زمان پاسخگویی نسبتاً سریعی دارد، اما بازتولید رنگ ضعیفی دارد. مشکل این است که کریستال های این ماتریس به گونه ای قرار گرفته اند که زوایای دید ناچیز است. برای مبارزه با این پدیده، یک فیلم خاص ساخته شده است که اجازه می دهد تا زاویه دید کمی بازتر شود.
کریستال های این ماتریس در یک ستون چیده شده اند، بنابراین شبیه سربازان در حال رژه هستند. کریستال ها به شکل مارپیچی پیچیده می شوند که به لطف آن کاملاً محکم به یکدیگر می چسبند. برای اینکه لایه ها به خوبی به بسترها بچسبند، مخصوصبریدگی.
به هر کریستال یک الکترود متصل است که ولتاژ روی آن را تنظیم می کند. اگر ولتاژ وجود نداشته باشد، کریستال ها 90 درجه می چرخند، در نتیجه نور آزادانه از آنها عبور می کند. به نظر می رسد پیکسل سفید معمولی ماتریس است. قرمز یا سبز چیست؟ چگونه کار می کند؟
به محض اعمال ولتاژ، مارپیچ فشرده می شود و درجه فشرده سازی مستقیماً به قدرت جریان بستگی دارد. اگر مقدار حداکثر باشد، کریستال ها عموماً نور را از خود عبور نمی دهند و در نتیجه یک پس زمینه سیاه ایجاد می شود. برای به دست آوردن رنگ خاکستری و سایه های آن، موقعیت کریستال ها در مارپیچ طوری تنظیم می شود که مقداری نور وارد شوند.
به هر حال، به طور پیش فرض، همه رنگ ها همیشه در این ماتریس ها فعال می شوند و در نتیجه یک پیکسل سفید ایجاد می شود. به همین دلیل است که تشخیص پیکسل سوخته که همیشه به صورت یک نقطه روشن روی مانیتور ظاهر می شود بسیار آسان است. با توجه به اینکه ماتریس‌هایی از این نوع همیشه با بازتولید رنگ مشکل دارند، دستیابی به نمایش سیاه نیز بسیار دشوار است.
برای اصلاح این وضعیت، مهندسان کریستال ها را در زاویه 210 درجه قرار دادند و در نتیجه کیفیت رنگ و زمان پاسخ دهی بهبود یافتند. اما حتی در این مورد، همپوشانی هایی وجود داشت: برخلاف ماتریس های کلاسیک TN، در سایه های سفید مشکل وجود داشت، رنگ ها شسته شده بودند. اینگونه بود که فناوری DSTN متولد شد. ماهیت آن این است که نمایشگر به دو نیمه تقسیم می شود که هر کدام به طور جداگانه کنترل می شود. کیفیت نمایشگر به طرز چشمگیری بهبود یافته است، اماافزایش وزن و هزینه مانیتورها.
این همان چیزی است که ماتریس در یک لپ‌تاپ از نوع TN+فیلم است.
S-IPS
هیتاچی که به اندازه کافی از کاستی های فناوری قبلی رنج می برد، تصمیم گرفت دیگر برای بهبود آن تلاش نکند، بلکه به سادگی چیزی کاملاً جدید اختراع کند. علاوه بر این، در سال 1971 گونتر باور متوجه شد که کریستال ها را می توان نه به شکل ستون های پیچ خورده، بلکه به موازات یکدیگر روی یک بستر شیشه ای قرار داد. البته در این حالت الکترودهای فرستنده نیز به آنجا متصل می شوند.
اگر در اولین فیلتر پلاریزه کننده ولتاژ وجود نداشته باشد، نور آزادانه از آن عبور می کند، اما روی لایه دوم که صفحه پلاریزاسیون آن همیشه نسبت به اولی زاویه 90 درجه دارد، حفظ می شود. به همین دلیل، نه تنها سرعت پاسخ مانیتور به طور چشمگیری افزایش می یابد، بلکه رنگ مشکی واقعاً سیاه است و تغییری از رنگ خاکستری تیره نیست. علاوه بر این، زوایای دید گسترده یک مزیت بزرگ است.
عیوب فناوری
افسوس، اما چرخش کریستال ها، که موازی یکدیگر هستند، زمان بیشتری می برد. و بنابراین، زمان پاسخگویی در مدل‌های قدیمی‌تر به مقدار واقعی سیکلوپ یعنی 35-25 میلی‌ثانیه رسید! حتی گاهی اوقات امکان مشاهده یک حلقه از مکان نما وجود داشت و بهتر بود کاربران صحنه های پویا در اسباب بازی ها و فیلم ها را فراموش کنند.
از آنجایی که الکترودها روی یک بستر قرار دارند، برای چرخاندن کریستال ها در جهت مورد نیاز به قدرت بسیار بیشتری نیاز است. و بنابراین همه چیزمانیتورهای IPS به ندرت یک ستاره انرژی برای اقتصاد کسب می کنند. البته برای روشن کردن زیرلایه نیاز به استفاده از لامپ های قوی تری نیز وجود دارد و این امر با افزایش مصرف برق وضعیت را بهبود نمی بخشد.
قابلیت ساخت چنین ماتریس‌هایی بالاست و بنابراین، تا همین اواخر، بسیار بسیار گران بودند. به طور خلاصه، با تمام مزایا و معایب، این مانیتورها برای طراحان عالی هستند: کیفیت رنگ آنها عالی است و زمان پاسخگویی را می توان در برخی موارد قربانی کرد.
این همان پنل IPS است.
MVA/PVA
از آنجایی که هر دو نوع حسگر فوق دارای نقص هایی هستند که رفع آنها عملا غیرممکن است، فوجیتسو فناوری جدیدی توسعه داده است. در واقع MVA/PVA نسخه اصلاح شده IPS است. تفاوت اصلی در الکترودها است. آنها بر روی بستر دوم به شکل مثلث های عجیب و غریب قرار دارند. این راه حل به کریستال ها اجازه می دهد تا سریعتر به تغییرات ولتاژ پاسخ دهند و رندر رنگ بسیار بهتر می شود.
دوربین
و ماتریس در دوربین چیست؟ در این مورد، این نام کریستال هادی است که به عنوان یک دستگاه شارژ کوپل شده (CCD) نیز شناخته می شود. هرچه تعداد سلول های ماتریس دوربین بیشتر باشد، بهتر است. هنگامی که شاتر دوربین باز می شود، جریانی از الکترون ها از ماتریس عبور می کند: هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، جریان قوی تر رخ می دهد. بر این اساس در قسمت های تاریک جریانی ایجاد نمی شود. مناطقی از ماتریس که به رنگ های خاص حساس هستند، درنتیجه بگیرید و یک تصویر کامل تشکیل دهید.
به هر حال، اگر در مورد کامپیوتر یا لپ تاپ صحبت کنیم، اندازه ماتریس چقدر است؟ ساده است - این نام مورب صفحه است.
