اليوم يكاد يكون من المستحيل العثور على شخص لا يزال يستخدم شاشة CRT أو تلفزيون CRT قديم. تم استبدال هذه التقنية بسرعة وبنجاح من خلال نماذج LCD القائمة على البلورات السائلة. لكن المصفوفات لا تقل أهمية. ما هي البلورات السائلة والمصفوفات؟ سوف تتعلم كل هذا من مقالتنا
باكستوري
لأول مرة علم العالم بالبلورات السائلة عام 1888 ، عندما اكتشف عالم النبات الشهير فريدريش راينتسر وجود مواد غريبة في النباتات. لقد اندهش من أن بعض المواد ، التي كانت في البداية لها بنية بلورية ، تغيرت خصائصها تمامًا عند تسخينها.
إذن ، عند درجة حرارة 178 درجة مئوية ، أصبحت المادة عكرة أولاً ، ثم تحولت تمامًا إلى سائل. لكن الاكتشافات لم تنته عند هذا الحد. اتضح أن السائل الغريب يتجلى كهرومغناطيسيًا على شكل بلورة. ثم ظهر مصطلح "الكريستال السائل".
كيف تعمل مصفوفات LCD
هذا ما تقوم عليه المصفوفة. ما هي المصفوفة؟ هو - هيمصطلح غامض. من معانيها شاشة كمبيوتر محمول أو شاشة LCD أو شاشة تلفزيون حديثة. الآن سوف نتعرف على مبدأ عملهم
ويستند إلى الاستقطاب المعتاد للضوء. إذا كنت تتذكر دورة الفيزياء المدرسية ، فإنها تخبرنا فقط أن بعض المواد قادرة على نقل ضوء من طيف واحد فقط. هذا هو السبب في أن مستقطبين بزاوية 90 درجة قد لا ينقلان الضوء على الإطلاق. في حالة وجود جهاز بينهما يمكنه تشغيل الضوء ، سنكون قادرين على ضبط سطوع التوهج والمعلمات الأخرى. بشكل عام ، هذه هي أبسط مصفوفة.
ترتيب مصفوفة مبسطة
ستتألف شاشة LCD العادية دائمًا من عدة أجزاء دائمة:
- مصابيح اضاءة
- عاكسات تضمن توحيد الإضاءة أعلاه.
- المستقطبات.
- الزجاج الركيزة مع الاتصالات الموصلة.
- كمية من البلورات السائلة سيئة السمعة.
- مستقطب وطبقة أخرى.
كل بكسل من هذه المصفوفة يتكون من نقاط حمراء وخضراء وزرقاء ، يتيح لك الجمع بينها الحصول على أي من الألوان المتاحة. إذا قمت بتشغيلها جميعًا في نفس الوقت ، فستكون النتيجة بيضاء. بالمناسبة ، ما هو حل المصفوفة؟ هذا هو عدد البكسل الموجود عليه (على سبيل المثال ، 1280 × 1024).
ما هي المصفوفات؟
ببساطة ، هم سلبيون (بسيطون) ونشطون. سلبية - أبسط ، فيهابكسل تطلق بالتتابع ، سطرا بسطر. وفقًا لذلك ، عند محاولة إنشاء شاشات عرض بقطر كبير ، اتضح أنه من الضروري زيادة طول الموصلات بشكل غير متناسب. نتيجة لذلك ، لم تزداد التكلفة بشكل كبير فحسب ، بل زاد الجهد أيضًا ، مما أدى إلى زيادة حادة في عدد التداخل. لذلك ، لا يمكن استخدام المصفوفات المنفعلة إلا في إنتاج شاشات رخيصة ذات قطر صغير.
الأنواع النشطة من الشاشات ، TFT ، تسمح لك بالتحكم في كل (!) من ملايين البكسل على حدة. الحقيقة هي أن كل بكسل يتم التحكم فيه بواسطة ترانزستور منفصل. لمنع الخلية من فقدان الشحن قبل الأوان ، يضاف إليها مكثف منفصل. بالطبع ، بسبب مثل هذا المخطط ، كان من الممكن تقليل وقت استجابة كل بكسل بشكل كبير.
مبرر رياضي
في الرياضيات ، المصفوفة هي كائن مكتوب كجدول ، تكون عناصره عند تقاطع صفوفه وأعمدته. وتجدر الإشارة إلى أن المصفوفات تستخدم بشكل عام في أجهزة الكمبيوتر. يمكن تفسير نفس العرض على أنه مصفوفة. نظرًا لأن لكل بكسل إحداثيات معينة. وبالتالي ، فإن أي صورة يتم تكوينها على شاشة الكمبيوتر المحمول هي عبارة عن مصفوفة تحتوي خلاياها على ألوان كل بكسل.
تستهلك كل قيمة بايت واحد بالضبط من الذاكرة. القليل؟ للأسف ، حتى في هذه الحالة ، سيستغرق إطار FullHD واحد فقط (1920 × 1080) بضع ميغا بايت. ما مقدار المساحة التي تحتاجها لفيلم مدته 90 دقيقة؟ لهذاالصورة مضغوطة. في هذه الحالة المحدد له أهمية كبيرة
بالمناسبة ، ما هو محدد المصفوفة؟ إنها كثيرة الحدود التي تجمع بين عناصر المصفوفة المربعة بطريقة تحفظ قيمتها من خلال النقل والتوليفات الخطية للصفوف أو الأعمدة. في هذه الحالة ، تُفهم المصفوفة على أنها تعبير رياضي يصف ترتيب وحدات البكسل التي يتم فيها ترميز ألوانها. يطلق عليه مربع لأن عدد الصفوف والأعمدة فيه هو نفسه.
لماذا هذا مهم جدا؟ الحقيقة هي أن تحويل هار يستخدم في الترميز. بشكل أساسي ، يتعلق تحويل Haar بتدوير النقاط بطريقة يمكن تشفيرها بشكل ملائم ومضغوط. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على مصفوفة متعامدة ، لفك التشفير يتم استخدام المحدد.
الآن سننظر في الأنواع الرئيسية للمصفوفة (لقد اكتشفنا بالفعل ما هي المصفوفة نفسها).
TN + فيلم
أحد أرخص نماذج العرض وأكثرها شيوعًا اليوم. تتميز بوقت استجابة سريع نسبيًا ، ولكنها بالأحرى تكاثر ضعيف للألوان. تكمن المشكلة في أن البلورات في هذه المصفوفة تقع بحيث تكون زوايا الرؤية ضئيلة. لمكافحة هذه الظاهرة ، تم تطوير فيلم خاص يسمح بزوايا مشاهدة أوسع قليلاً.
البلورات في هذه المصفوفة مرتبة في عمود ، وبالتالي تشبه الجنود في العرض. يتم لف البلورات في شكل حلزوني ، وبفضل ذلك تتشبث بإحكام بإحكام مع بعضها البعض. من أجل أن تلتصق الطبقات جيدًا بالركائز ، خاصةالشقوق.
يتم توصيل قطب كهربائي بكل بلورة ، مما ينظم الجهد عليها. إذا لم يكن هناك جهد ، فإن البلورات تدور 90 درجة ، ونتيجة لذلك يمر الضوء بحرية من خلالها. اتضح البكسل الأبيض المعتاد للمصفوفة. ما هو الأحمر أو الأخضر؟ كيف يعمل
بمجرد تطبيق الجهد ، يتم ضغط اللولب ، وتعتمد درجة الضغط بشكل مباشر على قوة التيار. إذا كانت القيمة قصوى ، تتوقف البلورات عمومًا عن إرسال الضوء ، مما ينتج عنه خلفية سوداء. للحصول على اللون الرمادي وظلاله ، يتم تعديل موضع البلورات في اللولب بحيث تسمح بدخول بعض الضوء.
بالمناسبة ، بشكل افتراضي ، يتم تنشيط جميع الألوان دائمًا في هذه المصفوفات ، مما ينتج عنه بكسل أبيض. هذا هو السبب في أنه من السهل جدًا تحديد البكسل المحترق ، والذي يظهر دائمًا كنقطة مضيئة على الشاشة. نظرًا لأن المصفوفات من هذا النوع تواجه دائمًا مشاكل في إعادة إنتاج الألوان ، فمن الصعب جدًا الحصول على عرض أسود أيضًا.
لمعالجة الموقف بطريقة ما ، وضع المهندسون البلورات بزاوية 210 درجة ، مما أدى إلى تحسين جودة الألوان وزمن الاستجابة. ولكن حتى في هذه الحالة ، كان هناك بعض التداخلات: على عكس مصفوفات TN الكلاسيكية ، كانت هناك مشكلة في ظلال اللون الأبيض ، واتضح أن الألوان باهتة. هكذا ولدت تقنية DSTN. جوهرها هو أن الشاشة مقسمة إلى نصفين ، يتم التحكم في كل منهما على حدة. تحسنت جودة العرض بشكل كبير ، ولكنزيادة وزن وتكلفة الشاشات
هذا ما المصفوفة في كمبيوتر محمول من نوع TN + فيلم.
S-IPS
هيتاشي ، بعد أن عانت بما فيه الكفاية من أوجه القصور في التكنولوجيا السابقة ، قررت عدم محاولة تحسينها بعد الآن ، ولكن ببساطة اخترعت شيئًا جديدًا جذريًا. علاوة على ذلك ، اكتشف جونتر باور في عام 1971 أن البلورات لا يمكن وضعها في شكل أعمدة ملتوية ، بل توضع بالتوازي مع بعضها البعض على ركيزة زجاجية. بالطبع ، في هذه الحالة ، يتم أيضًا توصيل أقطاب الإرسال.
إذا لم يكن هناك جهد على مرشح الاستقطاب الأول ، فإن الضوء يمر عبره بحرية ، لكنه يتم الاحتفاظ به على الركيزة الثانية ، حيث يكون مستوى الاستقطاب دائمًا بزاوية 90 درجة بالنسبة إلى الأول. نتيجة لذلك ، لا تزداد سرعة استجابة الشاشة بشكل كبير فحسب ، بل يتحول اللون الأسود إلى اللون الأسود حقًا ، وليس اختلافًا في درجة اللون الرمادي الداكن. بالإضافة إلى ذلك ، تعد زوايا المشاهدة الممتدة ميزة كبيرة.
عيوب التكنولوجيا
للأسف ، لكن دوران البلورات الموازية لبعضها البعض يستغرق وقتًا أطول بكثير. وبالتالي ، بلغ وقت الاستجابة على الطرز القديمة قيمة دائرية حقيقية ، 35-25 مللي ثانية! في بعض الأحيان كان من الممكن ملاحظة حلقة من المؤشر ، وكان من الأفضل للمستخدمين أن ينسوا المشاهد الديناميكية في الألعاب والأفلام.
نظرًا لأن الأقطاب الكهربائية موجودة على نفس الركيزة ، فإن هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة لتحويل البلورات في الاتجاه المطلوب. وبالتالي كل شيءنادرًا ما تحصل شاشات IPS على نجمة الطاقة للاقتصاد. بالطبع ، لإضاءة الركيزة أيضًا استخدام مصابيح أكثر قوة ، وهذا لا يحسن الوضع مع زيادة استهلاك الطاقة.
قابلية تصنيع مثل هذه المصفوفات عالية ، وبالتالي ، كانت حتى وقت قريب مكلفة للغاية. باختصار ، مع كل المزايا والعيوب ، تعتبر هذه الشاشات رائعة للمصممين: جودة ألوانها ممتازة ، ويمكن التضحية بوقت الاستجابة في بعض الحالات.
هذا ما هي لوحة IPS.
MVA / PVA
نظرًا لأن كلا النوعين من أجهزة الاستشعار المذكورة أعلاه بهما عيوب من المستحيل تقريبًا إزالتها ، فقد طورت Fujitsu تقنية جديدة. في الواقع ، MVA / PVA هو نسخة معدلة من IPS. الاختلاف الرئيسي هو الأقطاب الكهربائية. تقع على الركيزة الثانية في شكل مثلثات غريبة. يسمح هذا الحل للبلورات بالاستجابة بشكل أسرع لتغيرات الجهد ، ويصبح تجسيد اللون أفضل بكثير.
الكاميرا
وما هي المصفوفة في الكاميرا؟ في هذه الحالة ، هذا هو اسم بلورة الموصل ، والتي تُعرف أيضًا باسم الجهاز المقترن بالشحن (CCD). كلما زاد عدد الخلايا في مصفوفة الكاميرا ، كان ذلك أفضل. عندما يفتح مصراع الكاميرا ، يمر تيار من الإلكترونات عبر المصفوفة: فكلما زاد العدد ، كان التيار الذي يحدث أقوى. وفقًا لذلك ، لا يتشكل أي تيار في الأجزاء المظلمة. مناطق المصفوفة الحساسة لألوان معينة ، فيالنتيجة وشكل صورة كاملة.
بالمناسبة ، ما هو حجم المصفوفة ، إذا تحدثنا عن أجهزة الكمبيوتر أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة؟ الأمر بسيط - هذا هو اسم الشاشة المائلة.
