Суюк кристалл дисплей – жука жалпак панелдеги электрдик түрдө түзүлгөн сүрөттүн бир түрү. 1970-жылдары чыккан биринчи LCD дисплейлер ак фондо кара сандарды көрсөткөн калькуляторлордо жана санариптик сааттарда колдонулган кичинекей экрандар болгон. ЖК-ди үй электроника системаларында, уюлдук телефондордо, камераларда жана компьютердик мониторлордо, ошондой эле сааттарда жана телевизордон табууга болот. Бүгүнкү заманбап ЖК жалпак панелдүү сыналгылар телевизорлордогу салттуу көлөмдүү CRTлерди алмаштырды жана экран боюнча диагональ боюнча 108 дюймга чейин жогорку дааналыктагы түстүү сүрөттөрдү чыгара алат.
Суюк кристаллдардын тарыхы
Суюк кристаллдарды 1888-жылы австриялык ботаник Ф. Рейницер кокусунан тапкан. Ал холестерил бензоаттын эки эрүү чекити бар экенин, 145°С булуттуу суюктукка айланып, 178,5°Сден жогору температурада суюктук тунук болоорун аныктаган. үчүнБул кубулуштун түшүндүрмөсүн таап, ал өзүнүн үлгүлөрүн физик Отто Леманга берген. Леман тепкичтүү жылытуу менен жабдылган микроскоптун жардамы менен бул заттын кээ бир кристаллдарга мүнөздүү оптикалык касиеттерге ээ экенин, бирок баары бир суюк экенин көрсөттү, ошондуктан "суюк кристалл" термини пайда болгон.
1920-1930-жылдары изилдөөчүлөр электромагниттик талаалардын суюк кристаллдарга тийгизген таасирин изилдешкен. 1929-жылы орус физиги Всеволод Фредерикс алардын молекулалары эки пластинканын ортосуна тыгылган жука пленкадагы магнит талаасы колдонулганда алардын түзүлүшү өзгөрөрүн көрсөткөн. Бул заманбап чыңалуудагы суюк кристалл дисплейдин алдынкысы болгон. 1990-жылдардын башынан бери технологиялык өнүгүү темпи тез болуп, өсүүнү улантууда.
LCD технологиясы жөнөкөй сааттар жана эсептегичтер үчүн ак-карадан уюлдук телефондор, компьютер мониторлору жана сыналгылар үчүн көп түстүү түскө чейин өзгөрдү. Дүйнөлүк ЖК рыногу азыр жылына 100 миллиард долларга жакындап баратат, 2005-жылдагы 60 миллиард доллардан жана 2003-жылы 24 миллиард долларга чейин. LCD өндүрүшү дүйнөлүк Ыраакы Чыгышта топтолгон жана Борбордук жана Чыгыш Европада өсүп жатат. Америкалык фирмалар өндүрүш технологиясы боюнча алдыда. Алардын дисплейлери азыр рынокто үстөмдүк кылууда жана бул жакынкы келечекте өзгөрүшү мүмкүн эмес.
Кристалдашуу процессинин физикасы
Көпчүлүк суюк кристаллдар, мисалы, холестерол бензоат, узун таякча сымал түзүлүштөгү молекулалардан турат. Бул суюктук молекулаларынын өзгөчө түзүлүшүэки поляризациялоочу чыпкалардын ортосундагы кристаллдарды электроддорго чыңалуу колдонуу менен сындырса болот, ЖК элементи тунук болуп, караңгы бойдон калат. Ошентип, ар кандай дисплей элементтери ачык же кара түскө которулуп, сандар же символдор көрсөтүлүшү мүмкүн.
Таяк сымал түзүлүш менен байланышкан бардык молекулалардын ортосундагы тартуучу күчтөрдүн мындай айкалышы суюк кристалл фазасынын пайда болушуна себеп болот. Бирок бул өз ара аракеттенүү молекулаларды туруктуу кармап турууга жетишээрлик күчтүү эмес. Ошондон бери суюк кристаллдык структуралардын көптөгөн түрлөрү ачылган. Алардын айрымдары катмарларда, башкалары диск түрүндө же мамычаларды түзөт.
LCD технологиясы
Суюк кристалл дисплейдин иштөө принциби суюк кристаллдар деп аталган, суюктуктар сыяктуу агып, бирок кристаллдык түзүлүшкө ээ болгон электрге сезгич материалдардын касиеттерине негизделген. Кристаллдуу катуу заттарда түзүүчү бөлүкчөлөр - атомдор же молекулалар - геометриялык массивдерде, ал эми суюк абалда алар туш келди кыймылдай алышат.
Суюк кристалл дисплей түзмөгү бир багытта уюшулган, бирок баары бир кыймылдай турган, көбүнчө таякча сымал молекулалардан турат. Суюк кристалл молекулалары реакцияга киреталардын багытын өзгөрткөн жана материалдын оптикалык мүнөздөмөлөрүн өзгөрткөн электр чыңалуу. Бул касиет LCD дисплейлерде колдонулат.
Орточо алганда, мындай панель өзүнчө чыңалуу менен иштетилген миңдеген сүрөт элементтеринен («пикселдер») турат. Алар башка дисплей технологияларына караганда ичке, жеңил жана иштөө чыңалуусу төмөн жана батарея менен иштеген түзмөктөр үчүн идеалдуу.
Пассивдүү матрица
Дисплейлердин эки түрү бар: пассивдүү жана активдүү матрица. Пассивдүүлөрү эки гана электрод менен башкарылат. Алар бири-бирине 90 айлануучу тунук ITO тилкелери. Бул ар бир LC клеткасын өзүнчө башкарган кайчылаш матрицаны түзөт. Даректөө логика менен жүргүзүлөт жана санариптик ЖКдан бөлүнгөн драйверлер. Мындай башкаруу түрүндөгү LC клеткасында заряд жок болгондуктан, суюк кристалл молекулалары акырындык менен баштапкы абалына кайтып келишет. Андыктан ар бир уячага үзгүлтүксүз көз салуу керек.
Пассивдердин жооп берүү убактысы салыштырмалуу узун жана сыналгы колдонмолору үчүн ылайыктуу эмес. Айнек субстраттын үстүнө транзисторлор сыяктуу драйверлер же коммутация компоненттери орнотулбаганы жакшы. Бул элементтердин көлөкө түшүрүүсүнөн улам жарыктыктын жоголушу болбойт, ошондуктан ЖКнын иштеши абдан жөнөкөй.
Пассив сыяктуу түзмөктөрдө кичинекей окуу үчүн сегменттелген цифралар жана символдор менен кеңири колдонулат.калькуляторлор, принтерлер жана алыстан башкаруу каражаттары, алардын көбү монохромдуу же бир нече гана түскө ээ. Пассивдүү монохромдук жана түстүү графикалык дисплейлер алгачкы ноутбуктарда колдонулган жана дагы эле активдүү матрицага альтернатива катары колдонулат.
Активдүү TFT дисплейлери
Активдүү матрицанын дисплейлери ар биринде айдоо үчүн бир транзистор жана зарядды сактоо үчүн конденсатор колдонулат. IPS (In Plane Switching) технологиясында суюк кристаллдык индикатордун иштөө принцибинде электроддор бирикпей, айнек субстратында бир тегиздикте жанаша жайгашкан конструкция колдонулат. Электр талаасы LC молекулаларына туурасынан өтөт.
Алар экрандын бетине параллель түзүлүп, көрүү бурчун бир топ жогорулатат. IPSтин кемчилиги ар бир клеткага эки транзистор керек. Бул тунук аймакты азайтат жана жарыгыраак жарыкты талап кылат. VA (Vertical Alignment) жана MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) электр талаасы жок, башкача айтканда, экрандын бетине перпендикуляр вертикалдуу тегизделген өркүндөтүлгөн суюк кристаллдарды колдонот.
Поляризацияланган жарык өтүп кете алат, бирок алдыңкы поляризатор тарабынан бөгөттөлгөн. Ошентип, активдештирүү жок клетка кара болот. Бардык молекулалар, жада калса субстраттын четинде жайгашкандар да бирдей вертикалдуу тизилгендиктен, натыйжада кара түс бардык бурчтарда абдан чоң болот. Пассивдүү матрицадан айырмаланыпсуюк кристаллдык дисплейлерде, активдүү матрицалык дисплейлерде ар бир кызыл, жашыл жана көк суб-пикселде транзистор бар, ал аларды ошол катар кийинки кадрда каралмайынча керектүү интенсивдүүлүктө кармап турат.
Улетка которуштуруу убактысы
Дисплейлердин жооп берүү убактысы ар дайым чоң көйгөй болуп келген. Суюк кристаллдын салыштырмалуу жогорку илешкектүүлүгүнөн улам ЖК клеткалары өтө жай которулат. Сүрөттөгү тез кыймылдардан улам бул тилкелердин пайда болушуна алып келет. Төмөн илешкектүү суюк кристалл жана модификацияланган суюк кристалл клеткасын башкаруу (overdrive) адатта бул көйгөйлөрдү чечет.
Заманбап LCD дисплейлердин жооп берүү убактысы учурда болжол менен 8 мс (эң ылдам жооп берүү убактысы 1 мс) сүрөт аймагынын жарыктыгын 10%дан 90%га чейин өзгөртөт, мында 0% жана 100% туруктуу абалдагы жарыктык, ISO 13406 -2 - жарыктан караңгыга (же тескерисинче) жана тескерисинче өтүү убакытынын суммасы. Бирок, асимптотикалык которуштуруу процессинен улам, көрүнүүчү тилкелерди болтурбоо үчүн <3 мс которуштуруу убактысы талап кылынат.
Overdrive технологиясы суюк кристаллдык клеткаларды алмаштыруу убактысын кыскартат. Бул максатта ЖК уячасына реалдуу жарыктыктын маанисине караганда көбүрөөк чыңалуу убактылуу колдонулат. Суюк кристалл дисплейдеги кыска чыңалуудан улам инерттүү суюк кристаллдар түзмө-түз өз абалынан чыгып, бир топ ылдамыраак түзүлөт. Бул процесс деңгээли үчүн сүрөт кэште болушу керек. Тиешелүү баалуулуктар үчүн атайын иштелип чыккан менен биргедисплейди оңдоодо, тиешелүү чыңалуунун бийиктиги гаммадан көз каранды жана ар бир пиксел үчүн сигнал процессорунун издөө таблицалары менен башкарылат жана сүрөт маалыматынын так убактысын эсептейт.
Индикаторлордун негизги компоненттери
Суюк кристалл тарабынан өндүрүлгөн жарыктын поляризациясынын айлануусу ЖК кантип иштешинин негизи болуп саналат. Негизинен ЖКнын эки түрү бар, өткөрүүчү жана чагылдыруучу:
- Өтүүчү.
- Өткөрүү.
Өткөрүү LCD дисплей иштеши. Сол жагында ЖК арткы жарыгы поляризацияланбаган жарыкты чыгарат. Ал арткы поляризатордон (вертикалдуу поляризатор) өткөндө жарык вертикалдуу поляризацияланат. Бул жарык андан кийин суюк кристаллга тийип, күйгүзүлсө поляризацияны бурат. Демек, вертикалдуу поляризацияланган жарык ON суюк кристалл сегментинен өткөндө, ал туурасынан поляризацияланат.
Кийинки - алдыңкы поляризатор горизонталдуу поляризацияланган жарыкты бөгөттөйт. Ошентип, бул сегмент байкоочуга караңгы болуп көрүнөт. Суюк кристалл сегменти өчүрүлгөн болсо, ал жарыктын поляризациясын өзгөртпөйт, ошондуктан ал вертикалдуу поляризациялуу бойдон калат. Ошентип, алдыңкы поляризатор бул жарыкты өткөрөт. Бул дисплейлер, адатта, арткы жарыктуу LCD деп аталат, булагы катары чөйрө жарыгын колдонушат:
- Саат.
- Чагылтуучу ЖК.
- Адатта калькуляторлор дисплейдин мындай түрүн колдонушат.
Оң жана терс сегменттер
Оң сүрөт ак фондо кара пикселдер же сегменттер аркылуу түзүлөт. Аларда поляризаторлор бири-бирине перпендикуляр. Бул алдыңкы поляризатор вертикалдуу болсо, арткы поляризатор горизонталдуу болот дегенди билдирет. Ошентип, ӨЧҮРҮҮ жана фон жарыкты өткөрөт, ал эми ON болсо аны бөгөттөйт. Бул дисплейлер адатта чөйрө жарыгы бар колдонмолордо колдонулат.
Ал ошондой эле ар кандай фон түстөрү менен катуу абалдагы жана суюк кристаллдык дисплейлерди түзө алат. Терс сүрөт караңгы фондо жарык пикселдер же сегменттер аркылуу түзүлөт. Аларда алдыңкы жана арткы поляризаторлор бириктирилген. Бул алдыңкы поляризатор вертикалдуу болсо, арткы да вертикалдуу жана тескерисинче болот дегенди билдирет.
Ошентип OFF сегменттери жана фон жарыкты бөгөттөйт, ал эми КҮЙҮК сегменттери жарыкка жол берип, караңгы фондо жарык дисплейди жаратат. Арткы жарыктуу LCD дисплейлер, адатта, чөйрөнүн жарыгы алсыз болгон жерде колдонулат. Ал ошондой эле ар кандай фон түстөрүн түзө алат.
Дисплей эстутум RAM
DD – экранда көрсөтүлгөн белгилерди сактаган эс тутум. 16 белгиден турган 2 сапты көрсөтүү үчүн даректер төмөнкүчө аныкталат:
| Line | Көрүнүүчү | Көрүнбөс |
| Жогорку | 00H 0FH | 10С 27С |
| Төмөн | 40H - 4FH | 50H 67H |
Бул сизге эң көп дегенде 8 белги же 5x7 белги түзүүгө мүмкүндүк берет. Жаңы символдор эстутумга жүктөлгөндөн кийин, алар ROMда сакталган кадимки символдор сыяктуу кирүүгө болот. CG RAM кеңдиги 8 биттик сөздөрдү колдонот, бирок ЖКда эң аз 5 бит гана көрүнөт.
Демек, D4 эң сол чекит, ал эми D0 оң жактагы уюл. Мисалы, RAM байт CG 1Fh жүктөө бул саптын бардык чекиттерин чакырат.
Бит режимин башкаруу
Эки дисплей режими бар: 4-бит жана 8-бит. 8-биттик режимде маалыматтар дисплейге D0-D7 пиндери аркылуу жөнөтүлөт. RS сап 0 же 1ге коюлган, сиз буйрук же маалыматтарды жөнөткүңүз келеби? R/W сызыгы да жазыла турган дисплейди көрсөтүү үчүн 0гө коюлушу керек. D0 - D7 пиндеринде жарактуу маалымат бар экенин көрсөтүү үчүн E киргизүүгө кеминде 450 нс импульс жөнөтүү калды.
Дисплей бул киргизүүнүн түшкөн четиндеги маалыматтарды окуйт. Эгер окуу талап кылынса, процедура бирдей, бирок бул жолу окууну талап кылуу үчүн R/W сызыгы 1ге коюлган. Дайындар D0-D7 саптарында жогорку линия абалында жарактуу болот.
4-бит режими. Кээ бир учурларда, дисплейди иштетүү үчүн колдонулган зымдардын санын кыскартуу зарыл болушу мүмкүн, мисалы, микроконтроллерде киргизүү/чыгаруу пиндери өтө аз болгондо. Бул учурда, 4-бит LCD режимин колдонсо болот. Бул режимде, берүүмаалымат жана аларды окуу үчүн дисплейдин 4 эң маанилүү биттери (D4 - D7) гана колдонулат.
4 маанилүү бит (D0 - D3) андан кийин жерге туташтырылат. Берилиштер андан кийин ырааттуу түрдө төрт эң маанилүү бит, андан кийин төрт эң аз маанилүү бит жөнөтүлүп жазылат же окулат. Ар бир тишти текшерүү үчүн E линиясына кеминде 450 нс оң импульс жөнөтүлүшү керек.
Эки режимде тең дисплейдеги ар бир иш-аракеттен кийин, ал төмөнкү маалыматты иштете аларын текшерсеңиз болот. Бул үчүн, сиз буйрук режиминде окууну талап кылып, Busy BF желегин текшерүү керек. BF=0 болгондо дисплей жаңы буйрукту же маалыматтарды кабыл алууга даяр.
Санариптик чыңалуу түзмөктөрү
Сыноочулар үчүн санариптик суюк кристалл индикаторлору эки жука айнектин барактарынан турат, алардын беттерине жука өткөргүч тректер коюлган. Айнек оң тараптан же дээрлик туура бурчта каралса, бул тректер көрүнбөйт. Бирок, белгилүү бир көрүү бурчтарында алар көрүнүп калат.
Электр чынжырынын схемасы.
Бул жерде сүрөттөлгөн сыноочу тик бурчтуу осциллятордон турат, ал эч кандай DC компоненти жок кемчиликсиз симметриялуу AC чыңалуусун жаратат. Көпчүлүк логикалык генераторлор чарчы толкунду түзө албайт, алар иштөө цикли 50% тегерегинде өзгөрүп турган чарчы толкундарды жаратышат. Сыноодо колдонулган 4047 симметрияны кепилдеген бинардык скалярдык чыгарууга ээ. Жыштыкосциллятор болжол менен 1 кГц.
Аны 3-9V кубаты менен кубаттоого болот. Көбүнчө ал батарейка болот, бирок өзгөрүлмө кубат менен камсыздоонун артыкчылыктары бар. Бул чыңалуу индикатору суюк кристалл кандай чыңалууда канааттандырарлык иштей турганын көрсөтөт, ошондой эле чыңалуу деңгээли менен дисплей даана көрүнүп турган бурчтун ортосунда так байланыш бар. Сыноочу 1 мАдан ашпайт.
Сыноо чыңалуусу ар дайым жалпы терминалдын, б.а., арткы тегиздик менен сегменттердин биринин ортосунда туташтырылган болушу керек. Кайсы терминал арткы панели экени белгисиз болсо, анда сегмент көрүнгүчө тестирлөөчүнүн бир зондун сегментке, ал эми экинчи зондду бардык башка терминалдарга туташтырыңыз.
