დღეს თითქმის შეუძლებელია იპოვოთ ადამიანი, რომელიც მაინც გამოიყენებდა CRT მონიტორს ან ძველ CRT ტელევიზორს. ეს ტექნიკა სწრაფად და წარმატებით ჩაანაცვლა თხევადი კრისტალების საფუძველზე LCD მოდელებმა. მაგრამ მატრიცები არანაკლებ მნიშვნელოვანია. რა არის თხევადი კრისტალები და მატრიცები? ამ ყველაფერს ჩვენი სტატიიდან შეიტყობთ.
უკანასკნელი
პირველად მსოფლიომ თხევადი კრისტალების შესახებ 1888 წელს შეიტყო, როდესაც ცნობილმა ბოტანიკოსმა ფრიდრიხ რეინიცერმა აღმოაჩინა მცენარეებში უცნაური ნივთიერებების არსებობა. ის გაოცებული იყო, რომ ზოგიერთი ნივთიერება, რომელსაც თავდაპირველად კრისტალური სტრუქტურა აქვს, მთლიანად იცვლის თავის თვისებებს გაცხელებისას.
ასე რომ, 178 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე ნივთიერება ჯერ დაბინდული გახდა, შემდეგ კი მთლიანად სითხეში გადაიზარდა. მაგრამ აღმოჩენები ამით არ დასრულებულა. აღმოჩნდა, რომ უცნაური სითხე ელექტრომაგნიტურად იჩენს თავს კრისტალის სახით. სწორედ მაშინ გაჩნდა ტერმინი „თხევადი კრისტალი“.
როგორ მუშაობს LCD მატრიცები
აი რაზეა დაფუძნებული მატრიცა. რა არის მატრიცა? ისორაზროვანი ტერმინი. მისი ერთ-ერთი მნიშვნელობა არის ლეპტოპის დისპლეი, LCD მონიტორი ან თანამედროვე ტელევიზორის ეკრანი. ახლა გავარკვევთ, რას ეფუძნება მათი მუშაობის პრინციპი.
და ის ემყარება სინათლის ჩვეულებრივ პოლარიზაციას. თუ გახსოვთ სკოლის ფიზიკის კურსი, მაშინ ის უბრალოდ გვეუბნება, რომ ზოგიერთ ნივთიერებას შეუძლია მხოლოდ ერთი სპექტრის სინათლის გადაცემა. ამიტომ ორი პოლარიზატორი 90 გრადუსიანი კუთხით შეიძლება საერთოდ არ გადასცეს სინათლეს. იმ შემთხვევაში, როდესაც მათ შორის არის რაიმე მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია განათება, ჩვენ შევძლებთ დაარეგულიროთ ბზინვარების სიკაშკაშე და სხვა პარამეტრები. ზოგადად, ეს არის უმარტივესი მატრიცა.
გამარტივებული მატრიცის მოწყობა
ჩვეულებრივი LCD დისპლეი ყოველთვის შედგება რამდენიმე მუდმივი ნაწილისგან:
- განათების ნათურები.
- რეფლექტორები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ზემოაღნიშნული განათების ერთგვაროვნებას.
- პოლარიზატორები.
- შუშის სუბსტრატი გამტარ კონტაქტებით.
- ცნობილი თხევადი კრისტალების გარკვეული რაოდენობა.
- კიდევ ერთი პოლარიზატორი და სუბსტრატი.
ასეთი მატრიცის თითოეული პიქსელი იქმნება წითელი, მწვანე და ლურჯი წერტილებისგან, რომელთა კომბინაცია საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ნებისმიერი ხელმისაწვდომი ფერი. თუ მათ ერთდროულად ჩართავთ, შედეგი თეთრია. სხვათა შორის, როგორია მატრიცის გარჩევადობა? ეს არის პიქსელების რაოდენობა (მაგალითად, 1280x1024).
რა არის მატრიცები?
მარტივად რომ ვთქვათ, ისინი პასიური (მარტივი) და აქტიურია. პასიური - უმარტივესი, მათშიპიქსელები იხსნება თანმიმდევრულად, სტრიქონი. შესაბამისად, დიდი დიაგონალით დისპლეების წარმოების დამყარების მცდელობისას, აღმოჩნდა, რომ საჭირო იყო დირიჟორების სიგრძის არაპროპორციულად გაზრდა. შედეგად, არა მხოლოდ მნიშვნელოვნად გაიზარდა ღირებულება, არამედ გაიზარდა ძაბვაც, რამაც გამოიწვია ჩარევების რაოდენობის მკვეთრი ზრდა. ამიტომ, პასიური მატრიცების გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ მცირე დიაგონალის მქონე იაფი მონიტორების წარმოებაში.
მონიტორების აქტიური სახეობები, TFT, საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ თითოეული (!) მილიონობით პიქსელიდან ცალკე. ფაქტია, რომ თითოეულ პიქსელს ცალკე ტრანზისტორი აკონტროლებს. უჯრედის ნაადრევად დაკარგვის თავიდან ასაცილებლად, მას ემატება ცალკე კონდენსატორი. რა თქმა უნდა, ასეთი სქემის გამო შესაძლებელი გახდა თითოეული პიქსელის რეაგირების დროის საგრძნობლად შემცირება.
მათემატიკური დასაბუთება
მათემატიკაში მატრიცა არის ცხრილის სახით დაწერილი ობიექტი, რომლის ელემენტებიც მისი რიგებისა და სვეტების კვეთაზეა. უნდა აღინიშნოს, რომ მატრიცები ზოგადად ფართოდ გამოიყენება კომპიუტერებში. იგივე ჩვენება შეიძლება განიმარტოს როგორც მატრიცა. ვინაიდან თითოეულ პიქსელს აქვს გარკვეული კოორდინატები. ამრიგად, ლეპტოპის ეკრანზე წარმოქმნილი ნებისმიერი სურათი არის მატრიცა, რომლის უჯრედები შეიცავს თითოეული პიქსელის ფერებს.
თითოეული მნიშვნელობა იკავებს მეხსიერების ზუსტად 1 ბაიტს. Ცოტა? სამწუხაროდ, ამ შემთხვევაშიც კი, მხოლოდ ერთი FullHD ჩარჩო (1920 × 1080) მიიღებს რამდენიმე MB-ს. რამდენი სივრცე გჭირდებათ 90 წუთიანი ფილმისთვის? Ამიტომაცსურათი შეკუმშულია. ამ შემთხვევაში დეტერმინანტს დიდი მნიშვნელობა აქვს.
სხვათა შორის, რა არის მატრიცის განმსაზღვრელი? ეს არის პოლინომი, რომელიც აერთიანებს კვადრატული მატრიცის ელემენტებს ისე, რომ მისი მნიშვნელობა შენარჩუნებულია ტრანსპოზიციისა და მწკრივების ან სვეტების წრფივი კომბინაციების მეშვეობით. ამ შემთხვევაში, მატრიცა გაგებულია, როგორც მათემატიკური გამოხატულება, რომელიც აღწერს პიქსელების განლაგებას, რომელშიც მათი ფერებია დაშიფრული. მას კვადრატს უწოდებენ, რადგან მასში სტრიქონების და სვეტების რაოდენობა ერთნაირია.
რატომ არის ეს ასე მნიშვნელოვანი? ფაქტია, რომ Haar ტრანსფორმაცია გამოიყენება კოდირებაში. არსებითად, ჰაარის ტრანსფორმაცია ეხება მბრუნავ წერტილებს ისე, რომ ისინი შეიძლება იყოს მოხერხებულად და კომპაქტურად დაშიფრული. შედეგად, მიიღება ორთოგონალური მატრიცა, რომლის გაშიფვრისთვის გამოიყენება დეტერმინანტი.
ახლა გადავხედავთ მატრიცის ძირითად ტიპებს (უკვე გავარკვიეთ, რა არის თავად მატრიცა).
TN+ფილმი
დღეს ერთ-ერთი ყველაზე იაფი და ყველაზე გავრცელებული დისპლეის მოდელი. მას აქვს შედარებით სწრაფი რეაგირების დრო, მაგრამ საკმაოდ ცუდი ფერის რეპროდუქცია. პრობლემა ის არის, რომ ამ მატრიცაში კრისტალები განლაგებულია ისე, რომ ხედვის კუთხეები უმნიშვნელოა. ამ ფენომენთან საბრძოლველად შეიქმნა სპეციალური ფილმი, რომელიც იძლევა ოდნავ უფრო ფართო ხედვის კუთხის საშუალებას.
ამ მატრიცაში კრისტალები განლაგებულია სვეტად, რითაც წააგავს ჯარისკაცებს აღლუმზე. კრისტალები ხვეულია სპირალურად, რისი წყალობითაც ისინი მშვენივრად ეკიდება ერთმანეთს. იმისათვის, რომ ფენები კარგად მიეწებოს სუბსტრატებს, სპეციალურინაკვეთები.
თითოეულ კრისტალს უკავშირდება ელექტროდი, რომელიც არეგულირებს მასზე ძაბვას. თუ ძაბვა არ არის, მაშინ კრისტალები ბრუნავენ 90 გრადუსით, რის შედეგადაც სინათლე თავისუფლად გადის მათში. გამოდის მატრიცის ჩვეულებრივი თეთრი პიქსელი. რა არის წითელი ან მწვანე? როგორ მუშაობს?
ძაბვის დაყენებისთანავე სპირალი შეკუმშულია და შეკუმშვის ხარისხი პირდაპირ დამოკიდებულია დენის სიძლიერეზე. თუ მნიშვნელობა მაქსიმალურია, მაშინ კრისტალები ზოგადად წყვეტენ სინათლის გადაცემას, რაც იწვევს შავ ფონს. ნაცრისფერი ფერისა და მისი ჩრდილების მისაღებად, კრისტალების პოზიცია სპირალში ისეა მორგებული, რომ ისინი გარკვეულ შუქს უშვებენ.
სხვათა შორის, ნაგულისხმევად, ყველა ფერი ყოველთვის გააქტიურებულია ამ მატრიცებში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება თეთრი პიქსელი. ამიტომაც ასე ადვილია დამწვარი პიქსელის ამოცნობა, რომელიც მონიტორზე ყოველთვის ნათელი წერტილის სახით ჩნდება. იმის გათვალისწინებით, რომ ამ ტიპის მატრიცებს ყოველთვის აქვთ პრობლემები ფერის რეპროდუქციასთან დაკავშირებით, ძალიან რთულია შავი ჩვენების მიღწევაც.
სიტუაციის როგორმე გამოსასწორებლად, ინჟინრებმა მოათავსეს კრისტალები 210° კუთხით, რის შედეგადაც გაუმჯობესდა ფერის ხარისხი და რეაგირების დრო. მაგრამ ამ შემთხვევაშიც იყო გარკვეული გადახურვები: კლასიკური TN- მატრიცებისგან განსხვავებით, იყო პრობლემა თეთრი ფერებში, ფერები გარეცხილი აღმოჩნდა. ასე დაიბადა DSTN ტექნოლოგია. მისი არსი ის არის, რომ დისპლეი იყოფა ორ ნაწილად, რომელთაგან თითოეული ცალკე კონტროლდება. ჩვენების ხარისხი მკვეთრად გაუმჯობესდა, მაგრამგაიზარდა მონიტორების წონა და ღირებულება.
ეს არის მატრიცა TN+ფილმის ტიპის ლეპტოპში.
S-IPS
Hitachi-მა, რომელმაც საკმარისად განიცადა წინა ტექნოლოგიის ნაკლოვანებები, გადაწყვიტა აღარ ეცადა მისი გაუმჯობესება, არამედ უბრალოდ გამოეგონა რაღაც რადიკალურად ახალი. უფრო მეტიც, 1971 წელს გიუნტერ ბაურმა აღმოაჩინა, რომ კრისტალები შეიძლება განთავსდეს არა გრეხილი სვეტების სახით, არამედ ერთმანეთის პარალელურად მინის სუბსტრატზე. რა თქმა უნდა, ამ შემთხვევაში გადამცემი ელექტროდებიც იქ არის მიმაგრებული.
თუ პირველ პოლარიზებულ ფილტრზე არ არის ძაბვა, სინათლე თავისუფლად გადის მასში, მაგრამ რჩება მეორე სუბსტრატზე, რომლის პოლარიზაციის სიბრტყე ყოველთვის პირველთან მიმართებაში 90 გრადუსიანი კუთხით არის. ამის გამო, არა მხოლოდ მონიტორის რეაგირების სიჩქარე მკვეთრად იზრდება, არამედ შავი ფერი ნამდვილად შავია და არა მუქი ნაცრისფერი ელფერის ვარიაცია. გარდა ამისა, გაფართოებული ხედვის კუთხეები დიდი უპირატესობაა.
ტექნოლოგიის ხარვეზები
სამწუხაროდ, მაგრამ კრისტალების ბრუნვას, რომლებიც ერთმანეთის პარალელურად არიან, გაცილებით მეტი დრო სჭირდება. და ამიტომ, ძველ მოდელებზე რეაგირების დრომ მიაღწია ჭეშმარიტად ციკლოპურ მნიშვნელობას, 35-25 ms! ზოგჯერ შესაძლებელი იყო კურსორიდან მარყუჟის დაკვირვებაც და ჯობდა მომხმარებლებს დაევიწყებინათ დინამიური სცენები სათამაშოებსა და ფილმებში.
რადგან ელექტროდები ერთსა და იმავე სუბსტრატზეა, გაცილებით მეტი სიმძლავრეა საჭირო კრისტალების საჭირო მიმართულებით დასაბრუნებლად. და ამიტომ ყველაფერიIPS მონიტორები იშვიათად იღებენ Energy Star-ს ეკონომიისთვის. რა თქმა უნდა, სუბსტრატის გასანათებლად ასევე საჭიროა უფრო მძლავრი ნათურების გამოყენება და ეს არ აუმჯობესებს სიტუაციას ელექტროენერგიის მოხმარების გაზრდით.
ასეთი მატრიცების დამზადების შესაძლებლობა მაღალია და, შესაბამისად, ბოლო დრომდე ისინი ძალიან, ძალიან ძვირი ღირდა. მოკლედ, ყველა უპირატესობითა და მინუსებით, ეს მონიტორები შესანიშნავია დიზაინერებისთვის: მათი ფერის ხარისხი შესანიშნავია და ზოგიერთ შემთხვევაში რეაგირების დრო შეიძლება შეიწიროს.
ეს არის IPS პანელი.
MVA/PVA
რადგან ორივე ზემოაღნიშნული ტიპის სენსორს აქვს ხარვეზები, რომელთა აღმოფხვრა პრაქტიკულად შეუძლებელია, Fujitsu-მ შეიმუშავა ახალი ტექნოლოგია. სინამდვილეში, MVA / PVA არის IPS-ის შეცვლილი ვერსია. მთავარი განსხვავება არის ელექტროდები. ისინი განლაგებულია მეორე სუბსტრატზე თავისებური სამკუთხედების სახით. ეს გამოსავალი საშუალებას აძლევს კრისტალებს უფრო სწრაფად უპასუხონ ძაბვის ცვლილებებს და ფერების გადაცემა ბევრად უკეთესი ხდება.
კამერა
და რა არის მატრიცა კამერაში? ამ შემთხვევაში, ასე ჰქვია გამტარ კრისტალს, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც დამუხტვის დაწყვილებული მოწყობილობა (CCD). რაც უფრო მეტი უჯრედია კამერის მატრიცაში, მით უკეთესია ის. როდესაც კამერის ჩამკეტი იხსნება, ელექტრონების ნაკადი გადის მატრიცაში: რაც მეტია, მით უფრო ძლიერია დენი. შესაბამისად ბნელ ნაწილებში დენი არ წარმოიქმნება. მატრიცის უბნები, რომლებიც მგრძნობიარეა გარკვეული ფერების მიმართ, შიშედეგი და შექმენით სრული სურათი.
სხვათა შორის, რა არის მატრიცის ზომა, თუ ვსაუბრობთ კომპიუტერებზე ან ლეპტოპებზე? ეს მარტივია - ეს არის ეკრანის დიაგონალის სახელი.
