เมทริกซ์ - มันคืออะไร? ประเภทเมทริกซ์

ทุกวันนี้แทบจะหาไม่ได้เลยบุคคลที่ยังคงใช้จอภาพ CRT หรือ CRT TV รุ่นเก่า เทคนิคนี้ถูกแทนที่อย่างรวดเร็วและประสบความสำเร็จด้วยรุ่น LCD ที่ใช้คริสตัลเหลว แต่เมทริกซ์มีความสำคัญเท่าเทียมกัน ผลึกเหลวและเมทริกซ์คืออะไร? คุณจะได้เรียนรู้ทั้งหมดนี้จากบทความของเรา

ประวัติศาสตร์

โลกได้เรียนรู้เกี่ยวกับผลึกเหลวครั้งแรกในปี พ.ศ. 2431ปีที่นักพฤกษศาสตร์ชื่อดัง ฟรีดริช ไรนิทเซอร์ ค้นพบการมีอยู่ของสารแปลกปลอมในพืช เขารู้สึกประหลาดใจที่สารบางชนิดซึ่งมีโครงสร้างเป็นผลึกในตอนแรกเมื่อถูกความร้อนจะเปลี่ยนคุณสมบัติของสารเหล่านั้นไปโดยสิ้นเชิง

ดังนั้นที่อุณหภูมิ 178 องศาเซลเซียสตอนแรกสารนี้กลายเป็นขุ่นแล้วกลายเป็นของเหลวอย่างสมบูรณ์ แต่การค้นพบไม่ได้จบเพียงแค่นั้น ปรากฎว่าของเหลวแปลก ๆ ในด้านแม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏเป็นผลึก ทันใดนั้นคำว่า "ผลึกเหลว" ก็ปรากฏขึ้น

หลักการทำงานของเมทริกซ์ LCD

การทำงานของเมทริกซ์ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้เมทริกซ์คืออะไร? นี่เป็นคำที่คลุมเครือ ความหมายอย่างหนึ่งคือจอแล็ปท็อป จอ LCD หรือจอทีวีสมัยใหม่ ตอนนี้เราจะหาว่าหลักการของงานของพวกเขามีพื้นฐานมาจากอะไร

และมันขึ้นอยู่กับโพลาไรซ์ปกติของแสงหากคุณจำหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียนได้ก็บอกว่าสารบางชนิดสามารถส่งแสงได้เพียงสเปกตรัมเดียวเท่านั้น นี่คือสาเหตุที่โพลาไรเซอร์ 90 องศาสองตัวอาจไม่ส่งแสงเลย ในกรณีที่มีอุปกรณ์ระหว่างอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแสงได้ เราจะสามารถปรับความสว่างของแสงและพารามิเตอร์อื่นๆ ได้ โดยทั่วไป นี่คือเมทริกซ์ที่ง่ายที่สุด

การจัดเรียงเมทริกซ์แบบง่าย

จอ LCD ทั่วไปมักจะมีชิ้นส่วนถาวรหลายส่วน:

• ไฟแบ็คไลท์.
• รีเฟล็กเตอร์ที่รับประกันความสม่ำเสมอของการส่องสว่างดังกล่าว
• โพลาไรเซอร์
• พื้นผิวกระจกที่มีหน้าสัมผัสเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
• ผลึกเหลวที่มีชื่อเสียงจำนวนหนึ่ง
• โพลาไรเซอร์และพื้นผิวอื่น

แต่ละพิกเซลของเมทริกซ์ดังกล่าวถูกสร้างขึ้นจากจุดสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน การผสมกันจะช่วยให้คุณได้สีที่พร้อมใช้งาน หากคุณเปิดทุกอย่างพร้อมกัน ผลลัพธ์จะเป็นสีขาว อย่างไรก็ตาม ความละเอียดของเมทริกซ์คืออะไร? นี่คือจำนวนพิกเซลในนั้น (เช่น 1280x1024 เป็นต้น)

มีเมทริกซ์อะไรบ้าง?

พูดง่ายๆ คือ เป็นแบบพาสซีฟ (ธรรมดา)และแอคทีฟ แบบพาสซีฟ - ที่ง่ายที่สุดในนั้นพิกเซลจะถูกไล่ตามลำดับจากบรรทัดหนึ่งไปอีกบรรทัด ดังนั้นเมื่อพยายามสร้างจอแสดงผลที่มีเส้นทแยงมุมขนาดใหญ่ปรากฎว่าจำเป็นต้องเพิ่มความยาวของตัวนำอย่างไม่สมส่วน เป็นผลให้ไม่เพียง แต่ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้จำนวนการรบกวนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นเมทริกซ์แบบพาสซีฟจึงสามารถใช้ได้เฉพาะในการผลิตจอภาพราคาถูกที่มีเส้นทแยงมุมเล็กน้อย

ประเภทจอภาพที่ใช้งาน, TFT, อนุญาตจัดการแต่ละ (!) ของพิกเซลหลายล้านพิกเซลแยกกัน ความจริงก็คือแต่ละพิกเซลถูกควบคุมโดยทรานซิสเตอร์แยกต่างหาก เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์สูญเสียประจุก่อนเวลาอันควร จึงมีการเพิ่มตัวเก็บประจุแยกต่างหากเข้าไป แน่นอน เนื่องจากรูปแบบดังกล่าว จึงสามารถลดเวลาตอบสนองของแต่ละพิกเซลได้อย่างมาก

เหตุผลทางคณิตศาสตร์

ในวิชาคณิตศาสตร์ วัตถุเรียกว่าเมทริกซ์เขียนในรูปแบบของตารางซึ่งมีองค์ประกอบอยู่ที่จุดตัดของแถวและคอลัมน์ ควรสังเกตว่าเมทริกซ์มักใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ การแสดงผลเดียวกันสามารถตีความได้ว่าเป็นเมทริกซ์ เนื่องจากแต่ละพิกเซลมีพิกัดเฉพาะ ดังนั้น รูปภาพใดๆ ที่สร้างบนจอแสดงผลแล็ปท็อปจะเป็นเมทริกซ์ ซึ่งเซลล์ต่างๆ ที่มีสีของแต่ละพิกเซล

แต่ละค่าใช้หน่วยความจำ 1 ไบต์พอดีเล็กน้อย? อนิจจาแม้ในกรณีนี้ FullHD กรอบเดียวเท่านั้น (1920 × 1080) จะใช้พื้นที่สอง MB ภาพยนตร์ 90 นาทีต้องใช้พื้นที่เท่าใด นั่นคือเหตุผลที่ภาพถูกบีบอัด ในกรณีนี้ ดีเทอร์มีแนนต์มีความสำคัญอย่างยิ่ง

ว่าแต่ ดีเทอร์มีแนนต์เมทริกซ์คืออะไร?เป็นพหุนามที่รวมองค์ประกอบของเมทริกซ์สี่เหลี่ยมจัตุรัสในลักษณะที่ค่าของมันถูกคงไว้ในการเคลื่อนย้ายและการรวมกันเชิงเส้นของแถวหรือคอลัมน์ ในกรณีนี้ เมทริกซ์คือนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายตำแหน่งของพิกเซลที่มีการเข้ารหัสสี เรียกว่าสี่เหลี่ยมเพราะมีจำนวนแถวและคอลัมน์เท่ากัน

ทำไมสิ่งนี้จึงสำคัญ?ความจริงก็คือการเข้ารหัสใช้การแปลง Haar โดยพื้นฐานแล้ว การแปลง Haar คือการหมุนของจุดในลักษณะที่สามารถเข้ารหัสได้อย่างสะดวกและกะทัดรัด ผลลัพธ์คือเมทริกซ์มุมฉากซึ่งใช้ถอดรหัสดีเทอร์มีแนนต์

ตอนนี้เราจะดูประเภทหลักของเมทริกซ์ (เรารู้แล้วว่าเมทริกซ์นั้นคืออะไร)

TN + ฟิล์ม

หนึ่งในราคาถูกและธรรมดาที่สุดโชว์โมเดลวันนี้. มีเวลาตอบสนองค่อนข้างเร็ว แต่การแสดงสีค่อนข้างแย่ ปัญหาคือว่าคริสตัลในเมทริกซ์นี้ตั้งอยู่เพื่อให้มุมมองนั้นเล็กน้อย เพื่อต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้ ฟิล์มพิเศษจึงได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้คุณสามารถขยายมุมการรับชมได้เล็กน้อย

คริสตัลในเมทริกซ์นี้ถูกจัดเรียงเป็นคอลัมน์ ดังนั้นชวนให้นึกถึงทหารในขบวนพาเหรดมากที่สุด คริสตัลบิดเป็นเกลียวเนื่องจากเกาะติดกันอย่างแน่นหนา เพื่อให้ชั้นยึดติดกับพื้นผิวได้ดีจึงทำช่องพิเศษบนพื้นผิวด้านหลัง

อิเล็กโทรดเชื่อมต่อกับคริสตัลแต่ละอันควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนนั้น หากไม่มีแรงดันไฟฟ้าคริสตัลจะหมุน 90 องศาซึ่งเป็นผลมาจากแสงที่ผ่านได้อย่างอิสระ ปรากฎว่าพิกเซลสีขาวปกติของเมทริกซ์ สีแดงหรือสีเขียวคืออะไร? มันทำงานอย่างไร?

ทันทีที่ใช้แรงดันไฟฟ้า เกลียวบีบอัดและระดับการบีบอัดขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสโดยตรง หากค่าเป็นค่าสูงสุด คริสตัลจะหยุดส่งแสงโดยสิ้นเชิง ส่งผลให้พื้นหลังสีดำ เพื่อให้ได้สีเทาและเฉดสี ตำแหน่งของคริสตัลในเกลียวจะถูกปรับเพื่อให้แสงผ่านได้จำนวนหนึ่ง

โดยค่าเริ่มต้น เมทริกซ์เหล่านี้เสมอทุกสีถูกเปิดใช้งาน ทำให้พิกเซลเป็นสีขาว นั่นคือเหตุผลที่ง่ายต่อการระบุพิกเซลที่ถูกเผาไหม้ ซึ่งมักจะปรากฏเป็นจุดสว่างบนจอภาพเสมอ เมื่อพิจารณาว่าเมทริกซ์ประเภทนี้มักมีปัญหากับการสร้างสี การทำสำเนาสีดำเป็นเรื่องยากมากเช่นกัน

เพื่อที่จะแก้ไขสถานการณ์วิศวกรวางคริสตัลไว้ที่มุม 210 ° ส่งผลให้คุณภาพสีและเวลาตอบสนองดีขึ้น แต่ถึงกระนั้นในกรณีนี้ มันก็ไม่ได้ไม่มีโอเวอร์เลย์: ไม่เหมือนกับเมทริกซ์ TN แบบคลาสสิก มีปัญหากับเฉดสีขาว แต่สีกลับกลายเป็นว่าถูกชะล้างออกไป นี่คือที่มาของเทคโนโลยี DSTN สาระสำคัญของมันคือการแสดงแบ่งออกเป็นสองส่วนซึ่งแต่ละส่วนจะถูกควบคุมแยกจากกัน คุณภาพการแสดงผลดีขึ้นอย่างมาก แต่น้ำหนักและต้นทุนของจอภาพเพิ่มขึ้น

นี่คือสิ่งที่เมทริกซ์อยู่ในแล็ปท็อปประเภทฟิล์ม TN +

S-IPS

ฮิตาชิมีช่วงเวลาที่ยากลำบากกับข้อเสียของเทคโนโลยีก่อนหน้านี้ ฉันตัดสินใจที่จะไม่พยายามปรับปรุงมันอีกต่อไป แต่เพียงเพื่อคิดค้นสิ่งใหม่อย่างสิ้นเชิง นอกจากนี้ ในปี 1971 Gunter Baur พบว่าคริสตัลไม่สามารถวางในรูปแบบของเสาบิด แต่วางขนานกันบนพื้นผิวแก้ว แน่นอน ในกรณีนี้ อิเล็กโทรดส่งสัญญาณจะติดอยู่ที่นั่นด้วย

หากไม่มีฟิลเตอร์โพลาไรซ์ตัวแรกแรงดันไฟแสงลอดผ่านได้อย่างอิสระ แต่ล่าช้าบนพื้นผิวที่สองซึ่งระนาบโพลาไรเซชันซึ่งอยู่ที่มุม 90 องศาเสมอเมื่อเทียบกับอันแรก ด้วยเหตุนี้ ไม่เพียงแต่ความเร็วของการตอบสนองของจอภาพจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเท่านั้น แต่สีดำยังเป็นสีดำจริงๆ และไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงของเฉดสีเทาเข้ม นอกจากนี้ มุมมองกว้างยังเป็นประโยชน์อย่างมาก

ข้อเสียของเทคโนโลยี

อนิจจา แต่ที่จุดเปลี่ยนของคริสตัลที่ขนานกันใช้เวลานานกว่ามาก ดังนั้น เวลาตอบสนองของรุ่นเก่าถึงค่าไซโคลเปียนอย่างแท้จริง 35-25 มิลลิวินาที! บางครั้งก็เป็นไปได้ที่จะสังเกตรอยทางจากเคอร์เซอร์ และเป็นการดีกว่าสำหรับผู้ใช้ที่จะลืมฉากไดนามิกในของเล่นและภาพยนตร์

เนื่องจากอิเล็กโทรดตั้งอยู่บนพื้นผิวเดียวกันต้องใช้ไฟฟ้ามากขึ้นในการหมุนผลึกไปในทิศทางที่ต้องการ ดังนั้นจอภาพที่ใช้ IPS ทั้งหมดจึงไม่ค่อยได้รับ Energy Star สำหรับเศรษฐกิจ แน่นอนว่าต้องใช้หลอดไฟที่ทรงพลังกว่าในการส่องสว่างพื้นผิว และสิ่งนี้ไม่ได้ช่วยปรับปรุงสถานการณ์ด้วยการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นแต่อย่างใด

ความสามารถในการผลิตของการผลิตเมทริกซ์ดังกล่าวสูงดังนั้น จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ พวกมันจึงมีราคาแพงมาก ด้วยข้อดีและข้อเสียทั้งหมด จอภาพดังกล่าวเหมาะอย่างยิ่งสำหรับนักออกแบบ: คุณภาพสีนั้นยอดเยี่ยม และในบางกรณีอาจลดเวลาในการตอบสนองลงได้

นั่นคือสิ่งที่เป็นเมทริกซ์ IPS

MVA / PVA

เนื่องจากเมทริกซ์ทั้งสองชนิดข้างต้นมีข้อบกพร่องที่แทบจะกำจัดไม่ได้ เทคโนโลยีใหม่ได้รับการพัฒนาที่ฟูจิตสึ อันที่จริง MVA / PVA เป็น IPS เวอร์ชันดัดแปลง ความแตกต่างที่สำคัญคืออิเล็กโทรด พวกมันตั้งอยู่บนพื้นผิวที่สองในรูปแบบของสามเหลี่ยมแปลก ๆ โซลูชันนี้ช่วยให้คริสตัลตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าได้เร็วขึ้น และการแสดงสีจะดีขึ้นมาก

กล้องถ่ายรูป

และเมทริกซ์ในกล้องคืออะไร?ในกรณีนี้ นี่คือชื่อของคริสตัลตัวนำ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์ชาร์จคู่ (CCD) ยิ่งเซลล์ในเมทริกซ์ของกล้องมากเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น เมื่อเปิดชัตเตอร์ของกล้อง กระแสของอิเล็กตรอนจะไหลผ่านเมทริกซ์ ยิ่งมีมากเท่าใด กระแสที่ได้ก็จะยิ่งแรงมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในส่วนที่มืด พื้นที่ของเมทริกซ์ที่ไวต่อสีบางสีจึงทำให้เกิดภาพที่เต็มเปี่ยม

อย่างไรก็ตาม เมทริกซ์ขนาดเท่าไหร่ ถ้าเราพูดถึงคอมพิวเตอร์หรือแล็ปท็อป? ง่าย ๆ - นี่คือชื่อของเส้นทแยงมุมของหน้าจอ