Zobrazenie z tekutých kryštálov je typ elektricky generovaného obrazu na tenkom plochom paneli. Prvé LCD displeje vydané v sedemdesiatych rokoch minulého storočia boli maličké obrazovky, ktoré sa používajú hlavne v kalkulačkách a digitálnych hodinách, ktoré odrážajú čierne postavy na bielom pozadí. LCD displeje sa dajú nájsť všade v domácej elektronike, mobilných telefónoch, fotoaparátoch a počítačových monitoroch, ako aj v hodinách a televízoroch. V súčasnosti najpokročilejšie LCD televízory s plochým panelom väčšinou nahrádzajú tradičné nepríjemné elektronické rúry na televízoroch a dokážu vytvoriť farebné obrázky s vysokým rozlíšením až do 108 palcov v diagonále na obrazovke.

História kvapalných kryštálov

Kvapalné kryštály objavili náhodou v roku 1888 botanik F. Reinitzer z Rakúska. Zistil, že cholesterylbenzoát má dve teploty topenia, premenené na zakalenú kvapalinu pri 145 ° C a pri teplote nad 1785 ° C sa kvapalina stáva priehľadnou. Aby našiel vysvetlenie tohto javu, odovzdal svoje fyzické vzorky Otto Lehmannovi. Pomocou mikroskopu vybaveného postupným ohrevom Lehman ukázal, že látka má optické vlastnosti, ktoré sú charakteristické pre niektoré kryštály, ale stále sú tekuté, a preto sa objavil termín "tekutý kryštál".


Počas dvadsiatych a tridsiatych rokov výskumníci skúmali vplyv elektromagnetických polí na kvapalné kryštály. V roku 1929 ukázal ruský fyzik Vsevolod Fredericks, že ich molekuly súTenký film, upnutý medzi dvoma doskami, zmenil nastavenie, keď bol aplikovaný na magnetické pole. Bol to predchodca moderného displeja z tekutých kryštálov s napätím. Tempo technologického vývoja od začiatku 90. rokov bolo rýchle a naďalej rástlo. Technológia vývoja LCD displejov prešla od čiernej a bielej po jednoduché hodiny a kalkulačky až po viacfarebné pre mobilné telefóny, počítačové monitory a televízory. Globálny trh LCD displejov sa blíži k 100 miliárd dolárov. v roku, a to zo 60 miliárd dolárov. v roku 2005 a 24 miliárd USD 2003, resp. Produkcia LCD displeja globálne sústredená na Ďalekom východe rastie v strednej a východnej Európe. Americké firmy vedú v oblasti výrobných technológií. Ich displeje teraz zaujímajú dominantné postavenie na trhu a je nepravdepodobné, že sa v blízkej budúcnosti zmenia.

Fyzika kryštalizačného procesu

Väčšina kvapalných kryštálov, napríklad cholesterylbenzoát, pozostáva z molekúl s dlhými tyčovitými štruktúrami. Táto špeciálna štruktúra molekúl tekutých kryštálov medzi dvoma polarizačnými filtrami môže byť narušená použitím elektrického napätia, prvok indikátora tekutých kryštálov sa stáva nepríjemným a zostáva tmavý. Preto sa rôzne zobrazovacie prvky môžu prepínať na svetlé alebo tmavé farby, čím sa zobrazujú čísla alebo symboly. Táto kombinácia gravitačných síl existujúcich medzi všetkými molekulami spojenými s tyčovou štruktúrou spôsobuje tvorbu fázy tekutých kryštálov. všaktáto interakcia nie je dostatočne silná na trvalé držanie molekúl na mieste. Odvtedy sa objavilo mnoho rôznych typov tekutých kryštálov. Niektoré z nich sú usporiadané vo vrstvách, iné sú vo forme stĺpcov disku alebo formulárov.

Výrobná technológia pre LCD displeje

Princíp displeja z tekutých kryštálov je založený na vlastnostiach elektrosenzitívnych materiálov, nazývaných kvapalné kryštály, ktoré tečú ako kvapaliny, ale majú kryštalickú štruktúru. V kryštalických pevných látkach sú častice alebo molekuly v geometrických poliach, zatiaľ čo v kvapalnom stave sa môžu voľne pohybovať v náhodnom poradí. Zariadenie displeja z tekutých kryštálov pozostáva z molekúl, často tyčových, ktoré sú usporiadané v jednom smere, ale stále sa môžu pohybovať. Molekuly tekutých kryštálov reagujú na elektrické napätie, ktoré mení ich orientáciu a mení optické charakteristiky materiálu. Je to vlastnosť, ktorá sa používa na LCD displejoch. V priemere sa taký panel skladá z tisícok obrazových prvkov ("pixelov"), ktoré sa individuálne napájajú z napätia. Sú tenšie, ľahšie a majú nižšiu napäťovú prácu ako iné zobrazovacie technológie a sú ideálne pre batérie napájané zariadenia.

pasívna matrica

Existujú dva typy displejov: pasívna a aktívna matica. Pasívna je ovládaná iba dvoma elektródami. Ide o priehľadné pásy ITO, ktoré sa navzájom navzájom navracajú. Tým vzniká krížová matica,Správa každej LC-bunky jednotlivo. Adresovanie sa uskutočňuje pomocou logiky a ovládačov oddelene od digitálneho indikátora s tekutými kryštálmi. Pretože v tomto type kontroly nie je náboj v LC bunke, molekuly tekutých kryštálov sa postupne vrátia do pôvodného stavu. Preto musí byť každá bunka monitorovaná v pravidelných intervaloch.
Pasívne majú pomerne dlhú dobu odozvy a nie sú vhodné pre televízne programy. Je žiadúce, aby na sklenenom substráte neboli inštalované žiadne ovládače alebo spínacie komponenty, ako sú tranzistory. Strata jasu v dôsledku tieňov týchto prvkov nedochádza, takže riadenie displejov z tekutých kryštálov je veľmi jednoduché. Pasívne široko používané segmentované čísla a symboly pre čítanie v malých zariadeniach, ako sú kalkulačky, tlačiarne, diaľkové ovládanie, z ktorých mnohé sú farbené alebo majú len málo farieb. Pasívne čiernobiele a farebné grafické displeje sa používajú v prvých prenosných počítačoch a stále sa používajú ako alternatíva k aktívnej matici.

Aktívne TFT Displeje

Na displejoch s aktívnou maticou používa každý jeden tranzistor na riadenie a ako náboj kondenzátor. V technológii IPS (In Plane Switching) s tekutými kryštálmi princípe zobrazenie použitie dizajnu, kde sú elektródy nie je vytvorená, a umiestnené vedľa seba v rovnakej rovine na sklenenom substrátu. Elektrické pole preniká do molekuly RK horizontálne.

Sú zarovnanérovnobežne s povrchom obrazovky, čo výrazne zväčšuje uhol pohľadu. Nevýhodou IPS je, že pre každú bunku sú potrebné dva tranzistory. Toto znižuje priehľadnosť a vyžaduje jasnejšie podsvietenie. VA (zvislé zarovnanie) a MVA (vertikálne vyrovnanie viacerých domén) používajú pokročilé kvapalné kryštály, ktoré sa vertikálne zoradia bez elektrického poľa, to znamená kolmo na povrch obrazovky. Polarizované svetlo môže prechádzať, ale je blokované predným polarizátorom. Takže bunka bez aktivácie je čierna. Pretože všetky molekuly, dokonca aj tie, ktoré sú umiestnené na okrajoch substrátu, sú rovnomerne zoradené vertikálne, a preto je čierna hodnota vo všetkých rohoch veľmi veľká. Na rozdiel od displejov s tekutými kryštálmi s pasívnou matricou majú aktívne maticové displeje tranzistor v každej červenej, zelenej a modrej podskupine, ktorá ich drží pri požadovanej intenzite, až kým sa tento riadok nezaoberá v nasledujúcom rámci.

Časovanie buniek

Doba odozvy displeja bola vždy veľkým problémom. Vzhľadom na pomerne vysokú viskozitu kvapalných kryštálov prepínajú LCD bunky pomerne pomaly. V dôsledku rýchlych pohybov v obraze to vedie k vytvoreniu pruhov. Nízka viskozita kvapalných kryštálov a modifikovaná kontrola buniek kvapalných kryštálov (overdrive) zvyčajne riešia tieto problémy.
Doba odozvy moderných LCD displejov je teraz približne 8 ms (rýchla doba odozvy je 1 ms) zmena jasu oblasti obrazu z 10% na 90%, kde 0% a 100% jasu stacionárneho stavu ISO 13406-2 - toto je sumaprepínací čas od jasného po tmavý (alebo naopak) a späť. Avšak v dôsledku procesu asymptotického spínania sú potrebné spínacie časy Hlavné komponenty indikátorov Rotácia v polarizácii svetla vytváraného tekutými kryštálmi je základom činnosti LCD displeja. Existujú v podstate dva typy LCD, Transmissive a Reflective:

Transmissive.

Prenos.

Prevádzka prenosového LCD displeja. Na ľavej strane podsvietenie displeja z tekutých kryštálov vyžaruje nepolarizované svetlo. Keď prechádza cez zadný polarizátor (vertikálny polarizátor), svetlo sa stane vertikálne polarizované. Potom tento svet vstúpi do tekutého kryštálu a pootočením polarizuje. Preto keď vertikálne polarizované svetlo prechádza cez segment tekutých kryštálov ON, stane sa vodorovne polarizované. Ďalej - predný polarizátor zablokuje horizontálne polarizované svetlo. Tento segment sa preto pre pozorovateľa zdá byť nejasný. Ak je segment tekutých kryštálov vypnutý, nezmení sa polarizácia svetla, takže zostane vertikálne polarizovaná. Takto predný polarizátor prenáša tento svet. Tieto displeje, bežne označované ako podsvietené LCD, používajú ako zdroj zdroj svetla:

Hodiny.

Reflexný LCD displej.

Tento typ zobrazenia obvykle používajú kalkulačky.

Pozitívne a negatívne segmenty

Pozitívny obraz vytvára tmavé pixely alebo segmenty na bielom pozadí. Majú polarizátorynavzájom kolmo. To znamená, že ak je predný polarizátor vertikálny, zadná časť bude vodorovným polarizátorom. Týmto spôsobom vypnete a pozadie preskočí svetlo a blok ON. Tieto zobrazenia sa bežne používajú v zariadeniach, ktoré majú vonkajší svet. Je tiež schopný vytvoriť polovodičový a tekutý kryštál s rôznymi farbami pozadia. Záporný obraz je vytvorený svetlými pixelmi alebo segmentmi na tmavom pozadí. V nich sú kombinované predné a zadné polarizátory. To znamená, že ak je predný polarizátor vertikálny, zadná časť bude tiež vertikálna a naopak. Teda segmenty OFF a pozadia blokujú svetlo a segmenty ON prechádzajú svetlom, čím vytvárajú svetlý displej na tmavom pozadí. Osvetlené LCD displeje zvyčajne používajú tento typ, ktorý sa používa tam, kde je okolitý svet slabý. Je tiež schopný vytvoriť rôzne farby pozadia.

RAM RAM

DD je pamäť, ktorá ukladá znaky, ktoré sa zobrazujú na obrazovke. Na zobrazenie 2 riadkov so 16 znakmi sú adresy definované nasledovne:

Riadok



Viditeľný

)

Hore



00H 0FH



10H 27H 66)


40H - 4FH



50H 67H

Umožňuje vytvoriť maximálne 8 znakov alebo 5x7 znakov. Keď sa do pamäte vkladajú nové znaky, môžu sa pristupovať ako keby boli bežné znaky uložené v pamäti ROM. CG RAM používa slová v šírke 8 bitov,ale na LCD sa objaví iba 5 z najmenej významných bitov. Takže D4 predstavuje veľmi ľavý bod a D0 je pól napravo. Napríklad sťahovanie byte OGP CG na 1Fh volá všetky body tohto riadku.

Riadenie bitmapy

K dispozícii sú dva režimy zobrazenia: 4-bitové a 8-bitové. V 8-bitovom režime sa údaje odosielajú na displejový kolík D0 až D7. Reťazec RS je nastavený na hodnotu 0 alebo 1 v závislosti od toho, či chcete príkaz alebo údaje preniesť. R /R riadok musí byť tiež nastavený na 0, aby indikoval zobrazenie, ktoré chcete nahrávať. Zostáva vyslať impulz s hodnotou najmenej 450 ns na vstup E, ktorý indikuje, že platné údaje sú prítomné na kolíkoch D0 až D7. Displej bude čítať údaje na klesajúcom okraji tohto vstupu. Ak chcete čítať, postup je rovnaký, ale tentoraz má linka R /W hodnotu 1, aby pozvala čítanie. Údaje budú platné na riadkoch D0-D7 pri podmienkach na vysokej linke. 4-bitový režim. V niektorých prípadoch môže byť potrebné znížiť počet káblov používaných na ovládanie displeja, napríklad keď má mikrokontrolér veľmi málo vstupných /výstupných kontaktov. V takomto prípade môžete použiť štvormiestny LCD displej. V tomto režime sa na prenos a čítanie údajov používajú len 4 najvýznamnejšie bity (od D4 do D7) displeja. 4 významné bity (od D0 do D3) a potom pripojte k zemi. Potom sú údaje napísané alebo čítané postupným posielaním štyroch najdôležitejších bitov, za ktorými nasledujú štyri juniorské významné bity. Musí byť kladná hybnosť najmenej 450 nsposlal pozdĺž čiary E, aby skontroloval každý polobajt. V oboch režimoch môžete po každej akcii na displeji overiť, či dokáže spracovať nasledujúce informácie. Ak to chcete urobiť, musíte pozvať čítať v príkazovom režime a skontrolovať príznak Busy BF. Keď BF = 0, displej je pripravený prijať nový príkaz alebo dáta.

Digitálne napäťové zariadenia

Digitálne LCD displeje pre testery pozostávajú z dvoch tenkých vrstiev skla, na ktorých čelných plochách boli tenké vodivé stopy. Ak je sklo viditeľné napravo alebo takmer v pravom uhle, tieto stopy nie sú viditeľné. Z určitých uhlov pohľadu sa však stávajú viditeľnými. Hlavný elektrický obvod. Tu opísaný tester pozostáva z obdĺžnikového generátora, ktorý generuje absolútne symetrické striedavé napätie bez akéhokoľvek DC komponentu. Väčšina logických generátorov nie je schopná generovať obdĺžnikový signál, generuje obdĺžnikové vlny, ktorých prevádzkový cyklus sa pohybuje okolo 50%. 4047 použitý v testeroch má na výstupe binárny skalár, ktorý zaručuje symetriu. Frekvencia oscilátora je približne 1 kHz. Môže jesť z prameňa 3-9 čl. Obvykle to bude batéria, ale striedavý zdroj energie má svoje výhody. Ukazuje, na ktorom napätí indikátor napätia kvapalných kryštálov funguje uspokojivo a tiež existuje jasné prepojenie medzi úrovňou napätia a uhlom, pri ktorom je displej zreteľne viditeľný. Tester spotrebuje prúd nepresahujúci 1 mA. Skúšobné napätie musí byť vždy spojené medzi spoločnou svorkou,to je zadná rovina a jeden zo segmentov. Ak nie je známe, ktorý z terminálov je zadná rovina, potom je jedna sonda testera k segmentu pripojená a druhá ku všetkým ostatným koncovkám, kým sa segment nezobrazí.