Wyświetlacz ciekłokrystaliczny jest rodzajem elektrycznie generowanego obrazu na cienkim płaskim panelu. Pierwsze wyświetlacze LCD wydane w latach 70. były małymi ekranami, które są głównie używane w kalkulatorach i zegarach cyfrowych, odzwierciedlających czarne postacie na białym tle. Wyświetlacze LCD można znaleźć wszędzie w elektronice domowej, telefonach komórkowych, kamerach i monitorach komputerowych, a także w godzinach i telewizorach. Obecnie najbardziej zaawansowane płaskoekranowe telewizory LCD w dużej mierze zastąpiły tradycyjne nieporęczne lampy elektroniczne na telewizorach i umożliwiają tworzenie kolorowych obrazów o wysokiej rozdzielczości do 108 cali po przekątnej ekranu.

Historia ciekłych kryształów

Ciekłe kryształy odkrył przypadkowo w 1888 r. Botanik F. Reinitzer z Austrii. Stwierdził, że benzoesan cholesterylu ma dwie temperatury topnienia, zmieniając się w mętną ciecz o temperaturze 145 ° C, a w temperaturze powyżej 1785 ° C ciecz staje się przezroczysta. Aby znaleźć wyjaśnienie tego zjawiska, przekazał jego próbki fizyczne Ottonowi Lehmannowi. Korzystając z mikroskopu wyposażonego w ogrzewanie krok po kroku, Lehman wykazał, że substancja ma właściwości optyczne, które są charakterystyczne dla niektórych kryształów, ale nadal są cieczą, dlatego pojawił się termin "ciekły kryształ".


W latach 1920 i 1930 naukowcy badali wpływ pól elektromagnetycznych na ciekłe kryształy. W 1929 r. Rosyjski fizyk Wsiewołod Fredericks wykazał, że ich cząsteczki są w środkuCienka folia, zaciśnięta między dwiema płytkami, zmieniła swoje wyrównanie po nałożeniu na pole magnetyczne. Był prekursorem nowoczesnego wyświetlacza ciekłokrystalicznego z napięciem. Tempo rozwoju technologicznego od początku lat 90. było szybkie i nadal rośnie. Technologia ewolucji wyświetlaczy LCD przeszła z czarno-białego do prostych godzin, a kalkulatory do wielokolorowych dla telefonów komórkowych, monitorów komputerowych i telewizorów. Światowy rynek wyświetlaczy LCD zbliża się do 100 miliardów dolarów. w ciągu roku, wzrastając z 60 miliardów dolarów. w 2005 r. i 24 miliardy dolarów 2003 r. Produkcja LCD na świecie koncentruje się na Dalekim Wschodzie, rośnie w Europie Środkowej i Wschodniej. Amerykańskie firmy przodują w technologii produkcji. Obecnie ich wyświetlacze zajmują dominującą pozycję na rynku i jest mało prawdopodobne, aby uległy one zmianie w najbliższej przyszłości.

Fizyka procesu krystalizacji

Większość ciekłych kryształów, na przykład benzoesan cholesterylu, składa się z cząsteczek o długich strukturach prętopodobnych. Ta specjalna struktura cząsteczek ciekłych kryształów pomiędzy dwoma filtrami polaryzacyjnymi może zostać zakłócona przez użycie napięcia na elektrodach, element wskaźnika ciekłokrystalicznego staje się nieprzejrzysty i pozostaje ciemny. W ten sposób różne elementy wyświetlacza mogą być przełączane na jasne lub ciemne kolory, wyświetlając w ten sposób liczby lub symbole. Ta kombinacja sił grawitacji istniejących między wszystkimi cząsteczkami związanymi z podobną do pręta strukturą powoduje tworzenie fazy ciekłokrystalicznej. Jednakta interakcja nie jest wystarczająco silna, aby trwale utrzymać cząsteczki w miejscu. Od tego czasu odkryto wiele różnych rodzajów struktur ciekłokrystalicznych. Niektóre z nich ułożone są warstwowo, inne są w formie dysku lub tworzą kolumny.

Technologia produkcji wyświetlaczy LCD

Zasada ciekłego эlektrochuvstvytelnыh wyświetlacza ciekłokrystalicznego zgodnie z właściwościami materiałów, zwane ciekłe kryształy płyną jak płyny, lecz mają strukturę krystaliczną. W krystalicznych ciałach stałych atomy lub cząsteczki są w układach geometrycznych, podczas gdy w stanie ciekłym mogą poruszać się swobodnie w kolejności losowej. Urządzenie wyświetlacza ciekłokrystalicznego składa się z cząsteczek, często w kształcie pręta, które są rozmieszczone w jednym kierunku, ale wciąż mogą się poruszać. Cząsteczki ciekłego kryształu reagują na napięcie elektryczne, które zmienia ich orientację i zmienia właściwości optyczne materiału. Ta właściwość jest używana na wyświetlaczach LCD. Średnio taki panel składa się z tysięcy elementów obrazu ("pikseli"), które indywidualnie zasilają napięcie. Są cieńsze, lżejsze i mają niższe napięcie pracy niż inne technologie wyświetlania i są idealne dla urządzeń zasilanych z baterii.

Macierz bierna

Istnieją dwa rodzaje wyświetlaczy: pasywna i aktywna matryca. Pasywny jest kontrolowany tylko przez dwie elektrody. Są to przezroczyste paski ITO, które zwracają 90 siebie. Tworzy to macierz krzyżową,Zarządzanie każdą komórką LC osobno. Adresowanie jest wykonywane przez logikę i sterowniki oddzielnie od cyfrowego wskaźnika ciekłokrystalicznego. Ponieważ w tym typie kontroli nie ma ładunku w komórce LC, cząsteczki ciekłych kryształów stopniowo powracają do swojego pierwotnego stanu. Dlatego każda komórka musi być monitorowana w regularnych odstępach czasu.
Pasywny ma stosunkowo długi czas reakcji i nie nadaje się do programów telewizyjnych. Pożądane jest, aby na szklanym podłożu nie instalować żadnych sterowników ani przełączania komponentów, takich jak tranzystory. Brak utraty jasności z powodu zacienienia tych elementów nie występuje, więc zarządzanie wyświetlaczami ciekłokrystalicznymi jest bardzo proste. Pasywne są szeroko stosowane z segmentowanymi cyframi i symbolami dla małych odczytów w urządzeniach takich jak kalkulatory, drukarki i piloty, z których wiele jest monochromatycznych lub ma tylko kilka kolorów. Pasywne monochromatyczne i kolorowe wyświetlacze graficzne były używane w pierwszych laptopach i nadal są używane jako alternatywa dla aktywnej matrycy.

Aktywne wyświetlacze TFT

W wyświetlaczach z aktywną matrycą, każdy używa pojedynczego tranzystora do sterowania i, jako ładunek, kondensatora. W technologii IPS (w przełączaniu płaszczyzn) zasada działania wyświetlacza ciekłokrystalicznego wykorzystuje konstrukcję, w której elektrody nie tworzą się i sąsiadują ze sobą w jednej płaszczyźnie na szklanym podłożu. Pole elektryczne wnika w cząsteczkę RK w poziomie.

Są wyrównanerównolegle do powierzchni ekranu, co znacznie zwiększa kąt widzenia. Wadą IPS jest to, że do każdej komórki potrzebne są dwa tranzystory. Zmniejsza to przejrzystość i wymaga bardziej jasnego podświetlenia. VA (ustawienie w pionie) i MVA (dostosowanie mnohodomennoe pionowa) używać zaawansowanych ciekłe kryształy, które są wyrównane w pionie nie pola elektrycznego prostopadły do ​​powierzchni ekranu. Światło spolaryzowane może przejść, ale jest zablokowane przez polaryzator przedni. Tak więc komórka bez aktywacji jest czarna. Ponieważ wszystkie cząsteczki, nawet na krawędziach bocznych podłoża równomiernie w pionie vыrovnyanы że zatem czerni jest bardzo wysoki we wszystkich narożnikach. W przeciwieństwie do biernej wyświetlacza ciekłokrystalicznego macierzy aktywne pokazuje matrycę z każdego tranzystora mającego czerwone, zielone i niebieskie subpykselyah, która utrzymuje je w pożądanej intensywności, linia ta nie zostaną omówione w następnej ramce.

Czas działania komórki

Czas reakcji wyświetlacza zawsze był dużym problemem. Ze względu na stosunkowo wysoką lepkość ciekłego kryształu, komórki LCD przełączają się dość powoli. Z powodu gwałtownych ruchów obrazu powoduje to powstawanie pasków. Ciecz o niskiej lepkości i zmodyfikowane sterowanie komórkami ciekłokrystalicznymi (overdrive) zazwyczaj rozwiązują te problemy.
Reakcja nowoczesnych wyświetlaczy LCD jest obecnie około 8 ms (szybki czas reakcji 1 ms) zmiany jasności obszaru obrazu od 10% do 90%, przy czym 0% i 100% jasności stanie stacjonarnym, ISO 13406-2 - to jest kwotaczas przełączania z jasnego na ciemny (lub odwrotnie) iz powrotem. Jednak ze względu na proces asymptotycznego przełączania, wymagane są czasy przełączania Główne elementy wskaźników Obrót w polaryzacji światła tworzonego przez ciekły kryształ jest podstawą działania wyświetlacza LCD. Zasadniczo istnieją dwa rodzaje wyświetlaczy LCD: transmisyjny i odblaskowy:

transmisyjny.

Przekazywanie.

Działanie wyświetlacza LCD skrzyni biegów. Po lewej stronie podświetlenie wyświetlacza ciekłokrystalicznego emituje niespolaryzowane światło. Po przejściu przez tylny polaryzator (polaryzator pionowy) światło zostanie spolaryzowane pionowo. Wtedy ten świat wchodzi do ciekłego kryształu i obraca polaryzację, jeśli jest włączony. Dlatego, gdy pionowo spolaryzowane światło przechodzi przez segment ciekłego kryształu, staje się spolaryzowane w poziomie. Następnie - polaryzator przedni blokuje światło spolaryzowane w poziomie. Dlatego ten segment wydaje się niejasny dla obserwatora. Jeśli segment ciekłego kryształu zostanie wyłączony, nie zmieni on polaryzacji światła, więc pozostanie w polaryzacji pionowej. W ten sposób przedni polaryzator transmituje ten świat. Te wyświetlacze, zwykle określane jako podświetlane wyświetlacze LCD, wykorzystują światło otoczenia jako źródło:

Zegar.

Odblaskowy wyświetlacz LCD.

Zwykle kalkulatory używają tego rodzaju wyświetlacza.

Segment dodatni i ujemny

Obraz pozytywny jest tworzony przez ciemne piksele lub segmenty na białym tle. Mają polaryzatoryprostopadle do siebie. Oznacza to, że jeśli polaryzator przedni jest ustawiony pionowo, wówczas tył będzie polaryzatorem poziomym. W ten sposób WYŁ. I tło pominie światło i blok ON. Wyświetlacze te są powszechnie używane w urządzeniach mających świat zewnętrzny. Jest również zdolny do tworzenia półprzewodnikowych i ciekłokrystalicznych wyświetlaczy o różnych kolorach tła. Negatywny obraz jest tworzony przez jasne piksele lub segmenty na ciemnym tle. W nich polaryzatory przednie i tylne są połączone. Oznacza to, że jeśli polaryzator przedni jest ustawiony pionowo, tył będzie również pionowy i odwrotnie. Tak więc, OFF i segmenty tła blokują światło, a segmenty ON przepuszczają światło, tworząc światło na ciemnym tle. Podświetlane wyświetlacze LCD zwykle używają tego typu, który jest używany tam, gdzie otaczający świat jest słaby. Jest również w stanie tworzyć różne kolory tła.

RAM RAM

DD to pamięć przechowująca znaki, które są wyświetlane na ekranie. Aby wyświetlać dwa wiersze 16 znaków adresy są zdefiniowane w następujący sposób:

linii



bazowej



niewidoczne
, (51 )

górna



00H 0FH



10H 27H



, niski



40H - 4FH


(67H 73) 50H

pozwala na utworzenie do 8 znaków lub znaków 5x7. Gdy nowe postacie są ładowane do pamięci, można uzyskać do nich dostęp tak, jakby były zwykłymi znakami zapisanymi w pamięci ROM. CG RAM używa słów o szerokości 8 bitów,ale tylko 5 najmniej znaczących bitów pojawi się na wyświetlaczu LCD. Zatem D4 reprezentuje lewy punkt, a D0 to biegun po prawej. Na przykład pobranie bajta OGP CG o godzinie 1Fh wywołuje wszystkie punkty tej linii.

Sterowanie bitmapą

Dostępne są dwa tryby wyświetlania: 4-bitowy i 8-bitowy. W trybie 8-bitowym dane są wysyłane do pinów wyświetlacza D0 do D7. Łańcuch RS jest ustawiony na 0 lub 1, w zależności od tego, czy chcesz przekazać polecenie, czy dane. Linia R /W musi być również ustawiona na 0, aby wskazać ekran, który chcesz nagrać. Pozostaje wysłać impuls co najmniej 450 ns do wejścia E, aby wskazać, że prawidłowe dane są obecne na kołkach D0 do D7. Wyświetlacz odczyta dane na opadającym zboczu tego wejścia. Jeśli chcesz przeczytać, procedura jest identyczna, ale tym razem linia R /W ma wartość 1, aby zaprosić do odczytu. Dane będą ważne na liniach D0-D7 na wysokim poziomie linii. Tryb 4-bitowy. W niektórych przypadkach może być konieczne zmniejszenie liczby przewodów używanych do sterowania wyświetlaczem, na przykład, gdy mikrokontroler ma bardzo mało styków wejścia /wyjścia. W takim przypadku można korzystać z cztero-trybowego wyświetlacza LCD. W tym trybie tylko 4 najbardziej znaczące bity (od D4 do D7) wyświetlacza są używane do transmisji i odczytu danych. 4 znaczące bity (od D0 do D3), a następnie połączyć się z ziemią. Następnie dane są zapisywane lub odczytywane przez sekwencyjne wysyłanie czterech najbardziej znaczących bitów, a następnie cztery mniej znaczące bity. Dodatni moment musi wynosić co najmniej 450 nswysyłane wzdłuż linii E, aby sprawdzić każdy pół bajt. W obu trybach po każdym działaniu na wyświetlaczu można sprawdzić, czy może przetwarzać następujące informacje. Aby to zrobić, musisz zaprosić tryb odczytu w trybie poleceń i sprawdzić flagę Busy BF. Gdy BF = 0, wyświetlacz jest gotowy do przyjęcia nowej komendy lub danych.

Cyfrowe urządzenia napięciowe

Cyfrowe wyświetlacze LCD dla testerów składają się z dwóch cienkich tafli szklanych, na których powierzchniach są cienkie ścieżki przewodzące. Kiedy szkło jest widoczne z prawej lub prawie pod kątem prostym, ścieżki te nie są widoczne. Jednak pod pewnymi kątami widzenia stają się widoczne. Główny obwód elektryczny. Opisany tutaj tester składa się z generatora prostokątnego, który wytwarza absolutnie symetryczne napięcie przemienne bez żadnej składowej stałej. Większość generatorów logicznych nie jest w stanie generować sygnału prostokątnego, generują prostokątne przebiegi, których cykl operacyjny zmienia się o około 50%. 4047 używany w testerach, ma binarny skalar na wyjściu, co gwarantuje symetrię. Częstotliwość oscylatora wynosi około 1 kHz. Może jeść ze źródła 3-9 z art. Zwykle będzie to bateria, ale naprzemienne zasilanie ma swoje zalety. Pokazuje, przy jakim napięciu wskaźnik napięcia ciekłokrystalicznego działa zadowalająco, a także istnieje wyraźne połączenie między poziomem napięcia i kątem, pod którym wyświetlacz jest wyraźnie widoczny. Tester pobiera prąd nie przekraczający 1 mA. Napięcie testowe musi być zawsze podłączone między wspólnym zaciskiem,czyli z powrotem samolot, a jeden z segmentów. Jeśli wiesz, że zaciski są tylna płaszczyzna następnie podłączyć jedną sondę tester do segmentu, a drugi - wszystkie inne terminale, podczas gdy segment nie będzie widoczny.