วันนี้แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะหาคนที่ยังคงใช้จอภาพ CRT หรือ CRT TV เครื่องเก่า เทคนิคนี้ถูกแทนที่อย่างรวดเร็วและประสบความสำเร็จด้วยรุ่น LCD ที่ใช้ผลึกเหลว แต่เมทริกซ์มีความสำคัญไม่น้อย ผลึกเหลวและเมทริกซ์คืออะไร? คุณจะได้เรียนรู้ทั้งหมดนี้จากบทความของเรา
เบื้องหลัง
เป็นครั้งแรกที่โลกได้เรียนรู้เกี่ยวกับผลึกเหลวในปี 1888 เมื่อนักพฤกษศาสตร์ชื่อดังฟรีดริช ไรนิทเซอร์ ค้นพบการมีอยู่ของสารแปลกปลอมในพืช เขารู้สึกประหลาดใจที่สารบางชนิดซึ่งในตอนแรกมีโครงสร้างเป็นผลึก จะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของสารเหล่านี้ไปโดยสิ้นเชิงเมื่อถูกความร้อน
ดังนั้น ที่อุณหภูมิ 178 องศาเซลเซียส สารเริ่มแรกกลายเป็นเมฆ จากนั้นจึงกลายเป็นของเหลวทั้งหมด แต่การค้นพบไม่ได้สิ้นสุดเพียงแค่นั้น ปรากฎว่าของเหลวแปลก ๆ แม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏตัวเป็นคริสตัล ทันใดนั้นคำว่า "ผลึกเหลว" ก็ปรากฏขึ้น
เมทริกซ์ LCD ทำงานอย่างไร
นี่คือสิ่งที่เมทริกซ์ยึดตาม เมทริกซ์คืออะไร? มันคำคลุมเครือ ความหมายอย่างหนึ่งคือจอแล็ปท็อป จอ LCD หรือจอทีวีสมัยใหม่ ตอนนี้เราจะหาว่าหลักการทำงานของพวกเขามีพื้นฐานมาจากอะไร
และมันขึ้นอยู่กับโพลาไรซ์ปกติของแสง ถ้าคุณจำวิชาฟิสิกส์ของโรงเรียนได้ แสดงว่าสารบางชนิดสามารถส่งแสงได้เพียงสเปกตรัมเดียว นั่นคือเหตุผลที่โพลาไรเซอร์สองตัวที่มุม 90 องศาอาจไม่ส่งแสงเลย ในกรณีที่มีอุปกรณ์บางอย่างระหว่างอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแสงได้ เราจะสามารถปรับความสว่างของแสงและพารามิเตอร์อื่นๆ ได้ โดยทั่วไป นี่คือเมทริกซ์ที่ง่ายที่สุด
การจัดเรียงเมทริกซ์อย่างง่าย
จอ LCD ปกติจะประกอบด้วยชิ้นส่วนถาวรหลายส่วนเสมอ:
- โคมไฟส่องสว่าง.
- รีเฟล็กเตอร์ที่รับประกันความสม่ำเสมอของแสงด้านบน
- โพลาไรเซอร์
- พื้นผิวกระจกที่มีหน้าสัมผัสเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
- ผลึกเหลวที่มีชื่อเสียงจำนวนหนึ่ง
- โพลาไรเซอร์และซับสเตรตอื่น
แต่ละพิกเซลของเมทริกซ์ดังกล่าวเกิดจากจุดสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน ซึ่งการรวมกันจะช่วยให้คุณได้สีที่มีอยู่ หากคุณเปิดใช้งานทั้งหมดพร้อมกัน ผลลัพธ์จะเป็นสีขาว อีกอย่าง ความละเอียดของเมทริกซ์เป็นเท่าไหร่? นี่คือจำนวนพิกเซลบนนั้น (เช่น 1280x1024)
เมทริกซ์คืออะไร
พูดง่ายๆ ก็คือ พวกมันเป็นแบบพาสซีฟ (ธรรมดา) และแอคทีฟ Passive - ง่ายที่สุดในนั้นพิกเซลจะทำงานตามลำดับทีละบรรทัด ดังนั้นเมื่อพยายามสร้างการผลิตจอแสดงผลที่มีเส้นทแยงมุมขนาดใหญ่ปรากฎว่าจำเป็นต้องเพิ่มความยาวของตัวนำอย่างไม่สมส่วน เป็นผลให้ไม่เพียง แต่ต้นทุนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่แรงดันไฟฟ้ายังเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้จำนวนการรบกวนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้น เมทริกซ์แบบพาสซีฟจึงใช้ได้เฉพาะในการผลิตจอภาพราคาถูกที่มีเส้นทแยงมุมเล็กๆ
จอภาพแบบแอ็คทีฟหลากหลายรูปแบบ TFT ให้คุณควบคุมแต่ละ (!) ของพิกเซลหลายล้านพิกเซลแยกกัน ความจริงก็คือแต่ละพิกเซลถูกควบคุมโดยทรานซิสเตอร์แยกต่างหาก เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์สูญเสียประจุก่อนเวลาอันควร จึงมีการเพิ่มตัวเก็บประจุแยกเข้าไป แน่นอน เนื่องจากรูปแบบดังกล่าว จึงสามารถลดเวลาตอบสนองของแต่ละพิกเซลลงได้อย่างมาก
เหตุผลทางคณิตศาสตร์
ในทางคณิตศาสตร์ เมทริกซ์คือวัตถุที่เขียนเป็นตาราง ซึ่งมีองค์ประกอบอยู่ที่จุดตัดของแถวและคอลัมน์ ควรสังเกตว่าเมทริกซ์มักใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ การแสดงผลเดียวกันสามารถตีความได้ว่าเป็นเมทริกซ์ เนื่องจากแต่ละพิกเซลมีพิกัดที่แน่นอน ดังนั้น รูปภาพใดๆ ที่เกิดขึ้นบนจอแสดงผลของแล็ปท็อปจะเป็นเมทริกซ์ ซึ่งเซลล์ที่มีสีของแต่ละพิกเซล
แต่ละค่าใช้หน่วยความจำ 1 ไบต์พอดี เล็กน้อย? อนิจจาแม้ในกรณีนี้ FullHD กรอบเดียวเท่านั้น (1920 × 1080) จะใช้เวลาสองสาม MB คุณต้องการพื้นที่เท่าไรสำหรับภาพยนตร์ 90 นาที? นั่นเป็นเหตุผลที่รูปภาพถูกบีบอัด ในกรณีนี้ ดีเทอร์มีแนนต์มีความสำคัญมาก
ว่าแต่ ดีเทอร์มีแนนต์เมทริกซ์คืออะไร? เป็นพหุนามที่รวมองค์ประกอบของเมทริกซ์สี่เหลี่ยมในลักษณะที่ค่าของมันคงอยู่ผ่านการขนย้ายและการผสมเชิงเส้นของแถวหรือคอลัมน์ ในกรณีนี้ เมทริกซ์จะเข้าใจว่าเป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายการจัดเรียงพิกเซลที่มีการเข้ารหัสสี เรียกว่าสี่เหลี่ยมเพราะจำนวนแถวและคอลัมน์ในนั้นเท่ากัน
ทำไมมันถึงสำคัญขนาดนี้? ความจริงก็คือการแปลง Haar ใช้ในการเขียนโค้ด โดยพื้นฐานแล้ว การแปลง Haar เป็นเรื่องเกี่ยวกับการหมุนจุดในลักษณะที่สามารถเข้ารหัสได้อย่างสะดวกและกะทัดรัด เป็นผลให้ได้รับเมทริกซ์มุมฉากสำหรับการถอดรหัสที่ใช้ดีเทอร์มิแนนต์
ตอนนี้เราจะดูประเภทหลักของเมทริกซ์ (เราค้นพบแล้วว่าเมทริกซ์คืออะไร)
TN+ฟิล์ม
หนึ่งในรุ่นจอแสดงผลที่ถูกที่สุดและเป็นที่นิยมมากที่สุดในปัจจุบัน มีเวลาตอบสนองค่อนข้างเร็ว แต่สร้างสีได้ไม่ดี ปัญหาคือว่าคริสตัลในเมทริกซ์นี้ตั้งอยู่เพื่อให้มุมมองนั้นไม่สำคัญ เพื่อต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้ ฟิล์มพิเศษจึงได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้มีมุมมองที่กว้างขึ้นเล็กน้อย
คริสตัลในเมทริกซ์นี้ถูกจัดเรียงเป็นแนวคล้ายทหารในขบวนพาเหรด คริสตัลถูกบิดเป็นเกลียวโดยยึดติดกันอย่างแน่นหนา เพื่อให้ชั้นยึดติดกับพื้นผิวได้ดีเป็นพิเศษรอยหยัก
อิเล็กโทรดเชื่อมต่อกับคริสตัลแต่ละอันซึ่งควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนคริสตัล หากไม่มีแรงดันไฟฟ้าคริสตัลจะหมุน 90 องศาอันเป็นผลมาจากแสงที่ผ่านเข้ามาอย่างอิสระ ปรากฎว่าพิกเซลสีขาวปกติของเมทริกซ์ สีแดงหรือสีเขียวคืออะไร? มันทำงานอย่างไร
ทันทีที่ใช้แรงดันไฟฟ้า เกลียวจะถูกบีบอัด และระดับของการบีบอัดขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสไฟฟ้าโดยตรง หากค่าเป็นค่าสูงสุด โดยทั่วไปแล้วคริสตัลจะหยุดส่งแสง ส่งผลให้พื้นหลังเป็นสีดำ เพื่อให้ได้สีเทาและเฉดสี ตำแหน่งของคริสตัลในเกลียวจะถูกปรับเพื่อให้แสงเข้าบางส่วน
อย่างไรก็ตาม ตามค่าเริ่มต้น สีทั้งหมดจะถูกเปิดใช้งานในเมทริกซ์เหล่านี้เสมอ ส่งผลให้เกิดพิกเซลสีขาว นั่นคือเหตุผลที่ง่ายต่อการระบุพิกเซลที่ถูกเผาไหม้ ซึ่งมักจะปรากฏเป็นจุดสว่างบนจอภาพเสมอ เนื่องจากเมทริกซ์ประเภทนี้มักมีปัญหาในการสร้างสี จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะได้หน้าจอสีดำเช่นกัน
เพื่อแก้ไขสถานการณ์ วิศวกรได้วางคริสตัลไว้ที่มุม 210° ส่งผลให้คุณภาพสีและเวลาตอบสนองดีขึ้น แต่ถึงกระนั้นในกรณีนี้ ก็มีการทับซ้อนกันบ้าง ซึ่งต่างจาก TN-matrices แบบคลาสสิก ที่มีปัญหากับเฉดสีขาว แต่สีกลับถูกชะล้างออกไป นี่คือที่มาของเทคโนโลยี DSTN สาระสำคัญของมันคือการแสดงแบ่งออกเป็นสองส่วนซึ่งแต่ละส่วนจะถูกควบคุมแยกจากกัน คุณภาพการแสดงผลดีขึ้นอย่างมาก แต่เพิ่มน้ำหนักและราคาของจอภาพ
นี่คือสิ่งที่เมทริกซ์อยู่ในแล็ปท็อปประเภทฟิล์ม TN+
S-IPS
ฮิตาชิที่ต้องทนทุกข์ทรมานกับข้อบกพร่องของเทคโนโลยีก่อนหน้านี้มามากพอแล้ว ตัดสินใจที่จะไม่พยายามปรับปรุงมันอีกต่อไป แต่เพียงแค่คิดค้นสิ่งใหม่อย่างสิ้นเชิง ยิ่งไปกว่านั้น ในปี 1971 Günter Baur พบว่าคริสตัลไม่สามารถวางให้อยู่ในรูปของเสาที่บิดเป็นเกลียวได้ แต่วางขนานกันบนพื้นผิวแก้ว แน่นอน ในกรณีนี้ อิเล็กโทรดส่งสัญญาณก็ติดอยู่ที่นั่นด้วย
หากไม่มีแรงดันไฟฟ้าบนฟิลเตอร์โพลาไรซ์อันแรก แสงจะผ่านอย่างอิสระ แต่ยังคงอยู่บนซับสเตรตที่สอง ระนาบโพลาไรเซชันซึ่งจะทำมุม 90 องศาเสมอเมื่อเทียบกับฟิลเตอร์แรก ด้วยเหตุนี้ ความเร็วในการตอบสนองของจอภาพไม่เพียงเพิ่มขึ้นอย่างมากเท่านั้น แต่สีดำยังเป็นสีดำจริงๆ และไม่ใช่สีเทาเข้มแบบแปรผัน นอกจากนี้ มุมมองที่กว้างขึ้นเป็นข้อได้เปรียบอย่างมาก
ข้อบกพร่องของเทคโนโลยี
อนิจจา แต่การหมุนของคริสตัลซึ่งขนานกันจะใช้เวลามากขึ้น ดังนั้น เวลาตอบสนองของรุ่นเก่าถึงค่าไซโคลเปียนอย่างแท้จริง 35-25 มิลลิวินาที! บางครั้งมันก็เป็นไปได้ที่จะสังเกตการวนซ้ำจากเคอร์เซอร์ และมันจะดีกว่าสำหรับผู้ใช้ที่จะลืมฉากไดนามิกในของเล่นและภาพยนตร์
เนื่องจากอิเล็กโทรดอยู่บนซับสเตรตเดียวกัน จึงต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการหมุนคริสตัลไปในทิศทางที่ต้องการ ดังนั้นทุกอย่างจอภาพ IPS ไม่ค่อยได้รับ Energy Star สำหรับเศรษฐกิจ แน่นอนว่าการจะส่องสว่างพื้นผิวนั้นต้องใช้หลอดไฟที่มีพลังมากกว่า และสิ่งนี้ไม่ได้ช่วยปรับปรุงสถานการณ์ด้วยการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น
ความสามารถในการผลิตของเมทริกซ์ดังกล่าวอยู่ในระดับสูง ดังนั้น จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ พวกมันจึงมีราคาแพงมาก กล่าวโดยย่อ ด้วยข้อดีและข้อเสียทั้งหมด จอภาพเหล่านี้เหมาะสำหรับนักออกแบบ: คุณภาพสีนั้นยอดเยี่ยม และเวลาตอบสนองอาจลดลงในบางกรณี
นี่คือสิ่งที่แผง IPS เป็น
MVA/PVA
เนื่องจากเซ็นเซอร์ทั้งสองประเภทข้างต้นมีข้อบกพร่องที่แทบจะกำจัดไม่ได้ ฟูจิตสึจึงพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ อันที่จริง MVA / PVA เป็น IPS เวอร์ชันดัดแปลง ความแตกต่างที่สำคัญคืออิเล็กโทรด พวกมันตั้งอยู่บนพื้นผิวที่สองในรูปแบบของสามเหลี่ยมแปลก ๆ โซลูชันนี้ช่วยให้คริสตัลตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าได้เร็วขึ้น และการแสดงสีจะดีขึ้นมาก
กล้อง
เมทริกซ์ในกล้องคืออะไร? ในกรณีนี้ นี่คือชื่อของคริสตัลตัวนำ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์ชาร์จคู่ (CCD) ยิ่งมีเซลล์ในเมทริกซ์ของกล้องมากเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น เมื่อชัตเตอร์ของกล้องเปิดออก กระแสอิเล็กตรอนจะไหลผ่านเมทริกซ์ ยิ่งมีมาก กระแสก็จะยิ่งแรงขึ้น ดังนั้นจึงไม่มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในส่วนที่มืด พื้นที่ของเมทริกซ์ที่ไวต่อสีบางสี ในผลลัพธ์และรูปแบบที่สมบูรณ์
ว่าแต่ เมทริกซ์ขนาดเท่าไหร่ ถ้าเราพูดถึงคอมพิวเตอร์หรือแล็ปท็อป? ง่าย ๆ - นี่คือชื่อเส้นทแยงมุมของหน้าจอ