Suyuq kristall displey yupqa tekis panelda elektr yordamida yaratilgan tasvir turidir. 1970-yillarda paydo bo'lgan birinchi LCD displeylar asosan kalkulyatorlarda va oq fonda qora raqamlarni ko'rsatadigan raqamli soatlarda ishlatiladigan kichik ekranlar edi. LCD displeylarni uy elektronikasi tizimlarida, mobil telefonlarda, kameralarda va kompyuter monitorlarida, shuningdek soatlar va televizorlarda topish mumkin. Bugungi eng zamonaviy LCD tekis panelli televizorlar televizorlardagi an'anaviy katta hajmli CRT-larning o'rnini egalladi va ekran bo'ylab diagonal bo'ylab 108 dyuymgacha bo'lgan yuqori aniqlikdagi rangli tasvirlarni ishlab chiqarishi mumkin.
Suyuq kristallar tarixi
Suyuq kristallar 1888 yilda avstriyalik botanik F. Reynitser tomonidan tasodifan topilgan. U xolesteril benzoatning ikkita erish nuqtasiga ega ekanligini, 145 ° C da bulutli suyuqlikka aylanishini va 178,5 ° C dan yuqori haroratlarda suyuqlik shaffof bo'lishini aniqladi. Kimgabu hodisa uchun tushuntirish toping, u o'z namunalarini fizik Otto Lemannga berdi. Bosqichli isitish bilan jihozlangan mikroskopdan foydalanib, Leman moddaning ba'zi kristallarga xos optik xususiyatlarga ega ekanligini, lekin hali ham suyuqlik ekanligini ko'rsatdi va shuning uchun "suyuq kristall" atamasi paydo bo'ldi.
1920-1930-yillarda tadqiqotchilar elektromagnit maydonlarning suyuq kristallarga ta'sirini o'rganishdi. 1929 yilda rus fizigi Vsevolod Frederiks ikkita plastinka orasiga o'ralgan yupqa plyonkadagi molekulalari magnit maydon qo'llanilganda ularning tekislanishini o'zgartirganligini ko'rsatdi. Bu zamonaviy kuchlanishli suyuq kristall displeyning asoschisi edi. 1990-yillarning boshidan beri texnologik rivojlanish sur'ati tez bo'ldi va o'sishda davom etmoqda.
LCD texnologiyasi oddiy soatlar va kalkulyatorlar uchun oq-qoradan mobil telefonlar, kompyuter monitorlari va televizorlar uchun koʻp rangli rangga aylandi. 2005-yilda 60 milliard dollar va 2003-yilda 24 milliard dollar bo‘lgan bo‘lsa, jahon LCD displey bozori hozir yiliga 100 milliard dollarga yaqinlashmoqda. LCD ishlab chiqarish butun dunyo bo'ylab Uzoq Sharqda jamlangan va Markaziy va Sharqiy Evropada o'sib bormoqda. Amerika firmalari ishlab chiqarish texnologiyasida yetakchilik qilmoqda. Ularning displeylari hozir bozorda hukmronlik qilmoqda va bu yaqin kelajakda o‘zgarmasdir.
Kristallanish jarayoni fizikasi
Koʻpchilik suyuq kristallar, masalan, xolesteril benzoat, uzun tayoqchali tuzilishga ega molekulalardan iborat. Bu suyuqlik molekulalarining maxsus tuzilishiikkita polarizatsiya filtrlari orasidagi kristallar elektrodlarga kuchlanish qo'llash orqali buzilishi mumkin, LCD elementi shaffof bo'lib qoladi va qorong'i bo'lib qoladi. Shu tarzda, turli displey elementlarini ochiq yoki to‘q ranglarga o‘tkazish mumkin, bu orqali raqamlar yoki belgilar ko‘rsatiladi.
Tayoqsimon tuzilish bilan bog'langan barcha molekulalar o'rtasida mavjud bo'lgan jozibador kuchlarning bu birikmasi suyuq kristall faza hosil bo'lishiga olib keladi. Biroq, bu o'zaro ta'sir molekulalarni doimiy ravishda ushlab turish uchun etarlicha kuchli emas. O'shandan beri suyuq kristall tuzilmalarining ko'plab turlari kashf qilindi. Ulardan ba'zilari qatlamlarda, boshqalari disk yoki ustunlar shaklida joylashtirilgan.
LCD texnologiyasi
Suyuq kristall displeyning ishlash printsipi suyuqlik kabi oqadigan, lekin kristall tuzilishga ega bo'lgan suyuq kristallar deb ataladigan elektrga sezgir materiallarning xususiyatlariga asoslanadi. Kristalli qattiq jismlarda tarkibiy zarrachalar - atomlar yoki molekulalar geometrik massivlarda bo'ladi, suyuq holatda esa ular tasodifiy harakatlana oladilar.
Suyuq kristall displey qurilmasi molekulalardan iborat boʻlib, koʻpincha novdasimon, bir yoʻnalishda tashkil etilgan, lekin baribir harakatlana oladigan molekulalardan iborat. Suyuq kristal molekulalari reaksiyaga kirishadiularning yo'nalishini o'zgartiradigan va materialning optik xususiyatlarini o'zgartiradigan elektr kuchlanish. Bu xususiyat LCD displeylarda ishlatiladi.
Oʻrtacha bunday panel minglab tasvir elementlaridan (“piksellar”) iborat boʻlib, ular alohida kuchlanish bilan quvvatlanadi. Ular boshqa displey texnologiyalariga qaraganda yupqaroq, engilroq va ish kuchlanishi pastroq va akkumulyatorli qurilmalar uchun ideal.
Passiv matritsa
Ikki turdagi displey mavjud: passiv va faol matritsa. Passivlar faqat ikkita elektrod tomonidan boshqariladi. Ular bir-biriga 90 aylanadigan shaffof ITO chiziqlaridir. Bu har bir LC yacheykani alohida boshqaradigan o'zaro faoliyat matritsani yaratadi. Adreslash mantiq va drayverlar tomonidan raqamli LCD displeydan ajratilgan holda amalga oshiriladi. Ushbu turdagi nazoratda LC hujayrasida zaryad yo'qligi sababli, suyuq kristal molekulalari asta-sekin dastlabki holatiga qaytadi. Shuning uchun har bir hujayra muntazam ravishda kuzatilishi kerak.
Passivlar nisbatan uzoq javob vaqtiga ega va televizor ilovalari uchun mos emas. Tercihen, hech qanday drayverlar yoki tranzistorlar kabi kommutatsiya komponentlari shisha taglikka o'rnatilmagan. Ushbu elementlarning soyasi tufayli yorqinlikni yo'qotish sodir bo'lmaydi, shuning uchun LCD displeylarning ishlashi juda oddiy.
Passiv kabi qurilmalarda kichik oʻqish uchun segmentlangan raqamlar va belgilar bilan keng qoʻllaniladi.kalkulyatorlar, printerlar va masofadan boshqarish pultlari, ularning aksariyati monoxrom yoki faqat bir nechta rangga ega. Passiv monoxrom va rangli grafik displeylar dastlabki noutbuklarda ishlatilgan va hozirgacha faol matritsaga muqobil sifatida foydalanilmoqda.
Faol TFT displeylar
Faol matritsa displeyda har birida haydash uchun bitta tranzistor va zaryadni saqlash uchun kondensator ishlatiladi. IPS (In Plane Switching) texnologiyasida suyuq kristall indikatorning ishlash printsipi elektrodlar yig'ilmaydigan, lekin shisha taglikdagi bir tekislikda bir-birining yonida joylashgan dizayndan foydalanadi. Elektr maydoni LC molekulalariga gorizontal ravishda kirib boradi.
Ular ekran yuzasiga parallel ravishda hizalanadi, bu esa ko'rish burchagini sezilarli darajada oshiradi. IPS ning kamchiligi shundaki, har bir hujayra ikkita tranzistorga muhtoj. Bu shaffof maydonni kamaytiradi va yorqinroq orqa yorug'likni talab qiladi. VA (Vertical Alignment) va MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) elektr maydonisiz vertikal tekislangan, yaʼni ekran yuzasiga perpendikulyar boʻlgan ilgʻor suyuq kristallardan foydalanadi.
Polarizatsiyalangan yorug'lik o'tishi mumkin, lekin oldingi polarizator tomonidan bloklanadi. Shunday qilib, faollashtirilmagan hujayra qora rangga ega. Barcha molekulalar, hatto substratning chetida joylashgan bo'lsa ham, bir tekis vertikal ravishda hizalanganligi sababli, natijada olingan qora qiymat barcha burchaklarda juda katta bo'ladi. Passiv matritsadan farqli o'laroqSuyuq kristall displeylar, faol matritsali displeylar har bir qizil, yashil va ko‘k subpikselda tranzistorga ega bo‘lib, ular keyingi kadrda ushbu qatorga murojaat qilinmaguncha ularni kerakli intensivlikda ushlab turadi.
Hujayrani almashtirish vaqti
Displeylarning javob vaqti har doim katta muammo bo'lib kelgan. Suyuq kristallning nisbatan yuqori viskozitesi tufayli LCD xujayralari juda sekin o'zgaradi. Tasvirdagi tezkor harakatlar tufayli bu chiziqlar shakllanishiga olib keladi. Past viskoziteli suyuq kristall va modifikatsiyalangan suyuq kristalli hujayra boshqaruvi (overdrive) odatda bu muammolarni hal qiladi.
Zamonaviy LCD displeylarning javob vaqti hozirda taxminan 8msni tashkil qiladi (eng tez javob vaqti 1ms) tasvir maydonining yorqinligini 10% dan 90% gacha oʻzgartiradi, bunda 0% va 100% barqaror holat yorqinligi, ISO 13406 -2 - yorug'likdan qorong'ilikka (yoki aksincha) va aksincha o'tish vaqtining yig'indisi. Biroq, asimptotik kommutatsiya jarayoni tufayli koʻrinadigan diapazonlarni oldini olish uchun <3 ms almashtirish vaqti talab qilinadi.
Overdrive texnologiyasi suyuq kristall xujayralarni almashtirish vaqtini qisqartiradi. Shu maqsadda LCD xujayraga vaqtincha yorqinlikning haqiqiy qiymati uchun zarur bo'lganidan yuqoriroq kuchlanish qo'llaniladi. Suyuq kristall displeyning qisqa kuchlanishi tufayli inert suyuq kristallar tom ma'noda o'z joylaridan chiqib ketadi va tezroq tekislanadi. Ushbu jarayon darajasi uchun tasvir keshlangan bo'lishi kerak. Tegishli qiymatlar uchun maxsus mo'ljallangan bilan birgalikdadispleyni to'g'rilash, mos keladigan kuchlanish balandligi gammaga bog'liq va har bir piksel uchun signal protsessoridan qidirish jadvallari orqali boshqariladi va tasvir ma'lumotlarining aniq vaqtini hisoblang.
Ko'rsatkichlarning asosiy komponentlari
Suyuq kristall tomonidan ishlab chiqarilgan yorug'likning polarizatsiyasidagi aylanish LCD qanday ishlashi uchun asosdir. Asosan ikki turdagi LCD displeylar mavjud: transmissiv va aks ettiruvchi:
- Transmissiv.
- Uzatish.
Uzatish LCD displeyning ishlashi. Chap tomonda LCD orqa yorug'lik polarizatsiyalanmagan yorug'likni chiqaradi. Orqa polarizatordan (vertikal polarizator) o'tganda yorug'lik vertikal polarizatsiyalanadi. Keyin bu yorug'lik suyuq kristallga tushadi va yoqilgan bo'lsa, qutblanishni buradi. Shuning uchun vertikal qutblangan yorug'lik ON suyuq kristall segmentidan o'tganda u gorizontal qutblangan bo'ladi.
Keyingi - oldingi polarizator gorizontal qutblangan yorug'likni bloklaydi. Shunday qilib, bu segment kuzatuvchiga qorong'i ko'rinadi. Agar suyuq kristall segmenti o'chirilgan bo'lsa, u yorug'likning polarizatsiyasini o'zgartirmaydi, shuning uchun u vertikal polarizatsiyalangan bo'lib qoladi. Shunday qilib, oldingi polarizator bu nurni uzatadi. Odatda orqadan yoritilgan LCD displeylar deb ataladigan bu displeylar manba sifatida atrof-muhit nuridan foydalanadi:
- Soat.
- Reflektor LCD.
- Odatda kalkulyatorlar bunday displeydan foydalanadilar.
Ijobiy va salbiy segmentlar
Ijobiy tasvir oq fonda quyuq piksellar yoki segmentlar orqali yaratiladi. Ularda polarizatorlar bir-biriga perpendikulyar. Bu shuni anglatadiki, agar oldingi polarizator vertikal bo'lsa, orqa polarizator gorizontal bo'ladi. Shunday qilib, OFF va fon yorug'likni o'tkazib yuboradi va ON uni bloklaydi. Bu displeylar odatda yorug‘lik mavjud bo‘lgan ilovalarda ishlatiladi.
Shuningdek, u turli fon ranglariga ega qattiq va suyuq kristall displeylarni yaratishga qodir. Salbiy tasvir yorug'lik piksellari yoki qorong'i fonda segmentlar tomonidan yaratiladi. Ularda old va orqa polarizatorlar birlashtirilgan. Bu shuni anglatadiki, agar oldingi polarizator vertikal bo'lsa, orqa tomon ham vertikal va aksincha bo'ladi.
Shunday qilib, OFF segmentlari va fon yorug'likni to'sib qo'yadi va ON segmentlari yorug'likni o'tkazib yuboradi va qorong'i fonda yorug'lik displeyi yaratadi. Orqa yoritilgan LCD displeylar odatda atrof-muhit yorug'ligi zaif bo'lgan joylarda qo'llaniladi. Shuningdek, u turli fon ranglarini yaratishga qodir.
Displey xotirasi RAM
DD - ekranda ko'rsatilgan belgilarni saqlaydigan xotira. 16 belgidan iborat 2 qatorni koʻrsatish uchun manzillar quyidagicha aniqlanadi:
| Line | Koʻrinadigan | Ko'rinmas |
| Yuqori | 00H 0FH | 10H 27H |
| Past | 40H - 4FH | 50H 67H |
Bu sizga maksimal 8 ta belgi yoki 5x7 belgi yaratish imkonini beradi. Yangi belgilar xotiraga yuklangandan so'ng, ularga ROMda saqlangan oddiy belgilar kabi kirish mumkin. CG operativ xotirasi 8 bitli so‘zlardan foydalanadi, lekin LCD displeyda faqat 5 ta ahamiyatsiz bit ko‘rinadi.
Demak, D4 eng chap nuqta, D0 esa oʻngdagi qutb. Masalan, RAM bayti CG ni 1Fh da yuklash ushbu qatorning barcha nuqtalarini chaqiradi.
Bit rejimini boshqarish
Ikkita displey rejimi mavjud: 4-bit va 8-bit. 8-bitli rejimda ma'lumotlar displeyga D0 dan D7 gacha bo'lgan pinlar orqali yuboriladi. RS qatori buyruq yoki maʼlumot yuborishni xohlayotganingizga qarab 0 yoki 1 ga oʻrnatiladi. Yoziladigan displeyni ko'rsatish uchun R/W chizig'i ham 0 ga o'rnatilishi kerak. D0 - D7 pinlarida haqiqiy ma'lumotlar mavjudligini ko'rsatish uchun E kirishiga kamida 450 ns impuls yuborish qoladi.
Displey ushbu kiritishning tushgan chetidagi ma'lumotlarni o'qiydi. Agar o'qish kerak bo'lsa, protsedura bir xil bo'ladi, lekin bu safar o'qishni talab qilish uchun R/W chizig'i 1 ga o'rnatiladi. Maʼlumotlar yuqori chiziq holatidagi D0-D7 qatorlarida amal qiladi.
4-bitli rejim. Ba'zi hollarda displeyni boshqarish uchun ishlatiladigan simlar sonini kamaytirish kerak bo'lishi mumkin, masalan, mikrokontrollerda juda oz kirish / chiqish pinlari bo'lsa. Bunday holda, 4-bitli LCD rejimidan foydalanish mumkin. Ushbu rejimda uzatish uchunmaʼlumotlar va ularni oʻqishda displeyning faqat 4 ta eng muhim biti (D4 dan D7 gacha) ishlatiladi.
Keyin 4 muhim bit (D0 dan D3 gacha) erga ulanadi. Keyin ma'lumotlar yoziladi yoki o'qiladi va to'rtta eng muhim bitni ketma-ketlikda, keyin esa to'rtta eng muhim bitni yuborish orqali amalga oshiriladi. Har bir chayqalishni sinash uchun E liniyasida kamida 450 ns musbat puls yuborilishi kerak.
Ikkala rejimda ham displeydagi har bir amaldan keyin u quyidagi ma'lumotlarni qayta ishlashiga ishonch hosil qilishingiz mumkin. Buni amalga oshirish uchun siz buyruq rejimida o'qishni so'rashingiz va Busy BF bayrog'ini tekshirishingiz kerak. BF=0 bo'lsa, displey yangi buyruq yoki ma'lumotlarni qabul qilishga tayyor.
Raqamli kuchlanishli qurilmalar
Sinovchilar uchun raqamli suyuq kristall ko'rsatkichlari ikkita yupqa shisha varaqdan iborat bo'lib, ularning yuzalarida yupqa o'tkazuvchan izlar qo'yilgan. Shisha o'ng tomondan yoki deyarli to'g'ri burchak ostida qaralganda, bu izlar ko'rinmaydi. Biroq, ma'lum ko'rish burchaklarida ular ko'rinadi.
Elektr sxemasi.
Bu yerda tasvirlangan sinov qurilmasi toʻgʻri toʻrtburchak shaklidagi osilatordan iborat boʻlib, u har qanday shahar komponentisiz mukammal simmetrik oʻzgaruvchan tok kuchlanishini hosil qiladi. Ko'pgina mantiqiy generatorlar kvadrat to'lqin hosil qila olmaydi, ular ish aylanishi 50% atrofida o'zgarib turadigan kvadrat to'lqin shakllarini hosil qiladi. Tekshirgichda ishlatiladigan 4047 simmetriyani kafolatlaydigan ikkilik skalyar chiqishga ega. Chastotasiosilator taxminan 1 kHz.
U 3-9V quvvat manbaidan quvvatlanishi mumkin. Odatda bu batareya bo'ladi, lekin o'zgaruvchan quvvat manbai o'zining afzalliklariga ega. Bu kuchlanish indikatori suyuq kristalining qaysi kuchlanishda qoniqarli ishlashini ko'rsatadi, shuningdek, kuchlanish darajasi va displey aniq ko'rinadigan burchak o'rtasida aniq bog'liqlik mavjud. Tekshiruvchi 1 mA dan ortiq quvvat sarflamaydi.
Sinov kuchlanishi har doim umumiy terminal, ya'ni orqa tekislik va segmentlardan biri o'rtasida ulangan bo'lishi kerak. Qaysi terminal orqa panel ekanligi noma'lum bo'lsa, segment ko'rinmaguncha testerning bir probini segmentga, ikkinchisini esa boshqa barcha terminallarga ulang.
