Այսօր գրեթե անհնար է գտնել մարդ, ով դեռ կօգտագործի CRT մոնիտոր կամ հին CRT հեռուստացույց: Այս տեխնիկան արագ և հաջողությամբ փոխարինվեց հեղուկ բյուրեղների վրա հիմնված LCD մոդելներով: Բայց մատրիցները պակաս կարևոր չեն: Որոնք են հեղուկ բյուրեղները և մատրիցները: Այս ամենը կիմանաք մեր հոդվածից։
Պատմություն
Առաջին անգամ աշխարհը հեղուկ բյուրեղների մասին իմացավ 1888 թվականին, երբ հայտնի բուսաբան Ֆրիդրիխ Ռեյնիցերը հայտնաբերեց բույսերում տարօրինակ նյութերի առկայությունը։ Նա զարմացած էր, որ որոշ նյութեր, որոնք սկզբում ունեն բյուրեղային կառուցվածք, ամբողջովին փոխում են իրենց հատկությունները տաքացնելիս։
Այսպիսով, 178 աստիճան ջերմաստիճանում նյութը սկզբում պղտորվել է, իսկ հետո ամբողջությամբ վերածվել հեղուկի։ Բայց բացահայտումները դրանով չավարտվեցին. Պարզվել է, որ տարօրինակ հեղուկը էլեկտրամագնիսականորեն արտահայտվում է որպես բյուրեղ։ Հենց այդ ժամանակ հայտնվեց «հեղուկ բյուրեղ» տերմինը։
Ինչպես են աշխատում LCD մատրիցները
Ահա թե ինչի վրա է հիմնված մատրիցը: Ի՞նչ է մատրիցը: այներկիմաստ տերմին. Դրա իմաստներից մեկը նոութբուքի էկրանն է, LCD մոնիտորը կամ ժամանակակից հեռուստացույցի էկրանը: Հիմա կիմանանք, թե ինչի վրա է հիմնված նրանց աշխատանքի սկզբունքը։
Եվ այն հիմնված է լույսի սովորական բևեռացման վրա: Եթե հիշում եք դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացը, ապա այն պարզապես ասում է, որ որոշ նյութեր ունակ են փոխանցել միայն մեկ սպեկտրի լույս: Այդ իսկ պատճառով 90 աստիճանի անկյան տակ գտնվող երկու բևեռացնողները կարող են ընդհանրապես լույս չփոխանցել։ Այն դեպքում, երբ նրանց միջև կա ինչ-որ սարք, որը կարող է շրջել լույսը, մենք կկարողանանք կարգավորել փայլի պայծառությունը և այլ պարամետրեր: Ընդհանուր առմամբ, սա ամենապարզ մատրիցն է։
Պարզեցված մատրիցային դասավորում
Սովորական LCD էկրանը միշտ բաղկացած է մի քանի մշտական մասերից.
- Լուսավորող լամպեր.
- Ռեֆլեկտորներ, որոնք ապահովում են վերը նշված լուսավորության միատեսակությունը:
- բևեռացնողներ.
- Ապակյա ենթաշերտ հաղորդիչ կոնտակտներով։
- Որոշ քանակությամբ տխրահռչակ հեղուկ բյուրեղներ:
- Եվս մեկ բևեռացնող և սուբստրատ:
Նման մատրիցայի յուրաքանչյուր պիքսել ձևավորվում է կարմիր, կանաչ և կապույտ կետերից, որոնց համադրությունը թույլ է տալիս ստանալ առկա գույներից որևէ մեկը: Եթե բոլորը միացնեք միաժամանակ, արդյունքը սպիտակ է: Ի դեպ, ինչպիսի՞ն է մատրիցայի լուծումը։ Սա դրա վրա գտնվող պիքսելների թիվն է (օրինակ՝ 1280x1024):
Ի՞նչ են մատրիցները:
Պարզ ասած՝ պասիվ են (պարզ) և ակտիվ։ Պասիվ - ամենապարզը, դրանցումպիքսելները կրակում են հաջորդաբար՝ տող առ տող: Համապատասխանաբար, մեծ անկյունագծով դիսփլեյների արտադրություն հաստատելիս պարզվեց, որ անհրաժեշտ էր անհամաչափ մեծացնել հաղորդիչների երկարությունը։ Արդյունքում ոչ միայն զգալիորեն ավելացավ ինքնարժեքը, այլեւ ավելացավ լարումը, ինչը հանգեցրեց միջամտությունների քանակի կտրուկ աճին։ Հետևաբար, պասիվ մատրիցները կարող են օգտագործվել միայն փոքր անկյունագծով էժան մոնիտորների արտադրության մեջ:
Մոնիտորների ակտիվ տեսակները՝ TFT, թույլ են տալիս կառավարել միլիոնավոր պիքսելներից յուրաքանչյուրը (!) առանձին: Փաստն այն է, որ յուրաքանչյուր պիքսել կառավարվում է առանձին տրանզիստորով: Որպեսզի բջիջը ժամանակից շուտ չկորցնի լիցքը, դրան ավելացվում է առանձին կոնդենսատոր: Իհարկե, նման սխեմայի շնորհիվ հնարավոր եղավ զգալիորեն կրճատել յուրաքանչյուր պիքսելի արձագանքման ժամանակը։
Մաթեմատիկական հիմնավորում
Մաթեմատիկայում մատրիցը աղյուսակի տեսքով գրված առարկա է, որի տարրերը գտնվում են տողերի և սյունակների հատման կետում: Հարկ է նշել, որ մատրիցները հիմնականում լայնորեն կիրառվում են համակարգիչներում։ Նույն ցուցադրումը կարող է մեկնաբանվել որպես մատրիցա: Քանի որ յուրաքանչյուր պիքսել ունի որոշակի կոորդինատներ: Այսպիսով, ցանկացած պատկեր, որը ձևավորվում է նոութբուքի էկրանին, իրենից ներկայացնում է մատրիցա, որի բջիջները պարունակում են յուրաքանչյուր պիքսելի գույները։
Յուրաքանչյուր արժեք զբաղեցնում է ուղիղ 1 բայթ հիշողություն: Մի քիչ? Ավաղ, նույնիսկ այս դեպքում, միայն մեկ FullHD շրջանակը (1920 × 1080) կպահանջի մի քանի ՄԲ: Որքա՞ն տեղ է անհրաժեշտ 90 րոպեանոց ֆիլմի համար: Ահա թե ինչուպատկերը սեղմված է: Այս դեպքում որոշիչը մեծ նշանակություն ունի։
Ի դեպ, ո՞րն է մատրիցային որոշիչը: Այն բազմանդամ է, որը միավորում է քառակուսի մատրիցայի տարրերն այնպես, որ դրա արժեքը պահպանվի տողերի կամ սյուների գծային համակցությունների միջոցով։ Այս դեպքում մատրիցը հասկացվում է որպես մաթեմատիկական արտահայտություն, որը նկարագրում է պիքսելների դասավորությունը, որոնցում դրանց գույները կոդավորված են: Այն կոչվում է քառակուսի, քանի որ դրանում տողերի և սյունակների թիվը նույնն է։
Ինչու է սա այդքան կարևոր: Փաստն այն է, որ Haar տրանսֆորմացիան օգտագործվում է կոդավորման մեջ։ Ըստ էության, Haar-ի փոխակերպումը պտտվող կետերի մասին է այնպես, որ դրանք կարող են հարմար և կոմպակտ կոդավորվել: Արդյունքում ստացվում է ուղղանկյուն մատրիցա, որի վերծանման համար օգտագործվում է որոշիչը։
Այժմ մենք կանդրադառնանք մատրիցայի հիմնական տեսակներին (մենք արդեն պարզել ենք, թե ինչ է իրենից ներկայացնում մատրիցը):
TN+ֆիլմ
Այսօր ցուցադրման ամենաէժան և ամենատարածված մոդելներից մեկը: Այն ունի համեմատաբար արագ արձագանքման ժամանակ, բայց բավականին վատ գունային վերարտադրություն: Խնդիրն այն է, որ այս մատրիցայի բյուրեղները տեղակայված են այնպես, որ դիտման անկյունները աննշան են: Այս երեւույթի դեմ պայքարելու համար մշակվել է հատուկ թաղանթ, որը թույլ է տալիս մի փոքր ավելի լայն դիտման անկյունները։
Այս մատրիցայի բյուրեղները դասավորված են սյունակում, այդպիսով նմանվելով շքերթի զինվորներին: Բյուրեղները ոլորված են պարույրի մեջ, ինչի շնորհիվ նրանք հիանալի ամուր կպչում են միմյանց։ Որպեսզի շերտերը լավ կպչեն ենթաշերտերին, հատուկխազեր։
Յուրաքանչյուր բյուրեղին միացված է էլեկտրոդ, որը կարգավորում է դրա վրա լարումը։ Եթե լարումը չկա, ապա բյուրեղները պտտվում են 90 աստիճանով, ինչի արդյունքում լույսն ազատ է անցնում դրանց միջով։ Ստացվում է մատրիցայի սովորական սպիտակ պիքսելը: Ի՞նչ է կարմիրը կամ կանաչը: Ինչպե՞ս է դա աշխատում:
Լարումը կիրառվելուն պես պարույրը սեղմվում է, և սեղմման աստիճանը ուղղակիորեն կախված է հոսանքի ուժից։ Եթե արժեքը առավելագույնն է, ապա բյուրեղները հիմնականում դադարում են լույս փոխանցել, ինչի արդյունքում առաջանում է սև ֆոն: Մոխրագույն գույնը և դրա երանգները ստանալու համար բյուրեղների դիրքը պարույրի մեջ այնպես է ճշգրտվում, որ նրանք լույս ներթափանցեն:
Ի դեպ, լռելյայն բոլոր գույները միշտ ակտիվանում են այս մատրիցներում, ինչի արդյունքում ստացվում է սպիտակ պիքսել: Այդ իսկ պատճառով այդքան հեշտ է նույնականացնել այրված պիքսելը, որը միշտ վառ կետ է հայտնվում մոնիտորի վրա։ Հաշվի առնելով, որ այս տեսակի մատրիցները միշտ խնդիրներ ունեն գունային վերարտադրության հետ, շատ դժվար է հասնել նաև սև էկրանին:
Իրավիճակը ինչ-որ կերպ շտկելու համար ինժեներները բյուրեղները տեղադրեցին 210° անկյան տակ, ինչի արդյունքում բարելավվեց գույնի որակը և արձագանքման ժամանակը: Բայց նույնիսկ այս դեպքում եղան որոշ համընկնումներ՝ ի տարբերություն դասական TN-մատրիցների, խնդիր կար սպիտակի երանգների հետ, պարզվեց, որ գույները լվացված էին։ Ահա թե ինչպես է ծնվել DSTN տեխնոլոգիան։ Դրա էությունն այն է, որ էկրանը բաժանված է երկու կեսի, որոնցից յուրաքանչյուրը վերահսկվում է առանձին: Ցուցադրման որակը կտրուկ բարելավվել է, բայցավելացրել է մոնիտորների քաշը և արժեքը։
Ահա թե ինչ է մատրիցը TN+ֆիլմ տիպի նոութբուքում:
S-IPS
Hitachi-ն, բավական տուժելով նախորդ տեխնոլոգիայի թերություններից, որոշեց այլևս չփորձել այն բարելավել, այլ պարզապես արմատապես նոր բան հորինել։ Ավելին, 1971 թվականին Գյունտեր Բաուրը պարզեց, որ բյուրեղները կարելի է տեղադրել ոչ թե ոլորված սյուների տեսքով, այլ միմյանց զուգահեռ դնել ապակե հիմքի վրա։ Իհարկե, այս դեպքում հաղորդիչ էլեկտրոդները նույնպես ամրացված են այնտեղ։
Եթե առաջին բևեռացնող ֆիլտրի վրա լարում չկա, լույսն ազատորեն անցնում է դրա միջով, բայց պահպանվում է երկրորդ հիմքի վրա, որի բևեռացման հարթությունը առաջինի նկատմամբ միշտ 90 աստիճանի անկյան տակ է։ Դրա շնորհիվ ոչ միայն կտրուկ աճում է մոնիտորի արձագանքման արագությունը, այլև սև գույնը իսկապես սև է, և ոչ թե մուգ մոխրագույն երանգի տարբերակ: Բացի այդ, դիտման երկարացված անկյունները մեծ առավելություն են:
Տեխնոլոգիաների թերություններ
Ավաղ, բայց բյուրեղների պտույտը, որոնք զուգահեռ են միմյանց, շատ ավելի շատ ժամանակ է պահանջում։ Եվ հետևաբար, ավելի հին մոդելների արձագանքման ժամանակը հասել է իսկապես կիկլոպյան արժեքի՝ 35-25 ms: Երբեմն նույնիսկ հնարավոր էր կուրսորից դիտել մի օղակ, և ավելի լավ էր օգտվողների համար մոռանալ խաղալիքների և ֆիլմերի դինամիկ տեսարանները:
Քանի որ էլեկտրոդները գտնվում են նույն հիմքի վրա, շատ ավելի մեծ ուժ է պահանջվում բյուրեղները պահանջվող ուղղությամբ պտտելու համար: Եվ հետևաբար ամեն ինչIPS մոնիտորները հազվադեպ են էներգիայի աստղ վաստակում տնտեսության համար: Իհարկե, ենթաշերտը լուսավորելու համար անհրաժեշտ է նաև ավելի հզոր լամպերի օգտագործում, և դա չի բարելավում իրավիճակը էներգիայի սպառման ավելացման դեպքում:
Նման մատրիցների արտադրությունը բարձր է, և հետևաբար, մինչև վերջերս դրանք շատ, շատ թանկ էին: Մի խոսքով, բոլոր առավելություններով և թերություններով հանդերձ, այս մոնիտորները հիանալի են դիզայներների համար. դրանց գույնի որակը գերազանց է, և որոշ դեպքերում արձագանքման ժամանակը կարող է զոհաբերվել:
Ահա թե ինչ է իրենից ներկայացնում IPS վահանակը:
MVA/PVA
Քանի որ վերը նշված սենսորների երկու տեսակներն էլ ունեն թերություններ, որոնք գործնականում անհնար է վերացնել, Fujitsu-ն նոր տեխնոլոգիա է մշակել: Փաստորեն, MVA / PVA-ն IPS-ի փոփոխված տարբերակ է: Հիմնական տարբերությունը էլեկտրոդներն են: Դրանք գտնվում են երկրորդ սուբստրատի վրա՝ յուրահատուկ եռանկյունների տեսքով։ Այս լուծումը թույլ է տալիս բյուրեղներին ավելի արագ արձագանքել լարման փոփոխություններին, և գույների արտացոլումը շատ ավելի լավ է դառնում:
Camera
Իսկ ի՞նչ է մատրիցան տեսախցիկի մեջ: Այս դեպքում սա հաղորդիչ բյուրեղի անունն է, որը հայտնի է նաև որպես լիցքավորվող սարք (CCD): Որքան շատ բջիջներ տեսախցիկի մատրիցայում, այնքան լավ: Երբ խցիկի կափարիչը բացվում է, էլեկտրոնների հոսք է անցնում մատրիցով. որքան շատ են դրանք, այնքան ուժեղ է հոսանքը: Համապատասխանաբար, մութ հատվածներում հոսանք չի գոյանում։ Մատրիցայի այն տարածքները, որոնք զգայուն են որոշակի գույների նկատմամբ, inարդյունք և կազմեք ամբողջական պատկեր։
Ի դեպ, ի՞նչ չափի է մատրիցը, եթե խոսենք համակարգիչների կամ նոթբուքերի մասին։ Դա պարզ է. սա էկրանի անկյունագծի անունն է:
