Displej z tekutých krystalů je typ elektricky generovaného obrazu na tenkém plochém panelu. První displeje LCD, které vyšly v sedmdesátých letech minulého století, byly drobné obrazovky, které se používají hlavně v kalkulačkách a digitálních hodinách, které odrážejí černé postavy na bílém pozadí. LCD displeje lze nalézt všude v domácí elektronice, mobilních telefonech, kamerách a počítačových monitorech, v hodinách a televizích. Dnes nejvyspělejší LCD televizory s plochým panelem většinou nahrazují tradiční těžkopádné elektronické trubky v televizorech a mohou vytvářet barevné obrázky s vysokým rozlišením až do průměru 108 palců po obrazovce.

Historie tekutých krystalů

Tekuté krystaly byly objeveny náhodou v roce 1888 rakouským botanikem F. Reinitzem. Zjistil, že cholesterylbenzoát má dvě teploty tání, přeměňuje se na zakalenou kapalinu při 145 ° C a při teplotě nad 1785 ° C se kapalina stává průhlednou. Aby našel vysvětlení tohoto jevu, předal fyzické vzorky Ottu Lehmannovi. Pomocí mikroskopu vybaveného postupným ohřevem společnost Lehman ukázala, že látka má optické vlastnosti, které jsou charakteristické pro některé krystaly, ale stále jsou kapaliny, a proto se objevil termín "tekutý krystal".


Během dvacátých a třicátých let vědci zkoumali vliv elektromagnetických polí na kapalné krystaly. V roce 1929 ukázal ruský fyzik Vsevolod Fredericks, že jsou v nich molekulyTenká fólie, upnutá mezi dvěma deskami, změnila její zarovnání při aplikaci na magnetické pole. Byl to předchůdce moderního displeje s tekutými krystaly s napětím. Tempo technologického vývoje od počátku 90. let bylo rychlé a stále se rozvíjí. Technologie vývoje LCD displejů prošla z černobílé na jednoduché hodiny a kalkulačky na vícebarevné pro mobilní telefony, monitory a televizory. Globální trh LCD displejů se nyní blíží 100 miliardám dolarů. v roce, a to ze 60 miliard dolarů. v roce 2005 a 24 miliard USD 2003, resp. Produkce LCD globálně soustředěná na Dálném východě roste ve střední a východní Evropě. Americké firmy vedou ve výrobních technologiích. Jejich displeje nyní zaujímají dominantní postavení na trhu a je nepravděpodobné, že se v blízké budoucnosti změní.

Fyzika krystalizačního procesu

Nejvíce tekuté krystaly, například cholesterylbenzoát, sestávají z molekul s dlouhými tyčovitými strukturami. Tato speciální struktura molekul kapalných krystalů mezi dvěma polarizačními filtry může být narušena použitím napětí na elektrodách, prvek indikátoru tekutých krystalů se stává neprůhledným a zůstává tmavý. Tak lze různé zobrazovací prvky přepínat na světlé nebo tmavé barvy, čímž se zobrazují čísla nebo symboly. Tato kombinace gravitačních sil existujících mezi všemi molekulami spojenými s tyčovitou strukturou způsobuje tvorbu fáze tekutých krystalů. Nicménětato interakce není dostatečně silná, aby trvale udržovala molekuly na svém místě. Od té doby bylo zjištěno mnoho různých typů tekutých krystalů. Některé z nich jsou uspořádány ve vrstvách, jiné jsou ve formě sloupců disku nebo formulářů.

Technologie výroby LCD displejů

Princip displeje z tekutých krystalů je založen na vlastnostech elektrosenzitívních materiálů, nazývaných tekuté krystaly, které tekou jako kapaliny, ale mají krystalickou strukturu. U krystalických pevných látek jsou částice nebo molekuly v geometrických polích, zatímco v kapalném stavu se mohou volně pohybovat v náhodném pořadí. Zařízení displeje z tekutých krystalů se skládá z molekul, často tyčových, které jsou uspořádány v jednom směru, ale stále se mohou pohybovat. Molekuly tekutých krystalů reagují na elektrické napětí, které mění jejich orientaci a mění optické vlastnosti materiálu. Je to vlastnost, která se používá na LCD displejích. V průměru se takový panel skládá z tisíců obrazových prvků ("pixelů"), které jednotlivě přenášejí napětí. Jsou tenčí, lehčí a pracují s nižším napětím než ostatní displejové technologie a jsou ideální pro zařízení napájená bateriemi.

Pasivní matrice

Existují dva typy zobrazení: pasivní a aktivní matice. Pasivní jsou řízeny pouze dvěma elektrodami. Jedná se o průhledné pásy ITO, které se vzájemně navracují. To vytváří křížovou matici,Správa každého LC-buňky jednotlivě. Adresování probíhá pomocí logiky a ovladačů odděleně od digitálního indikátoru s tekutými krystaly. Vzhledem k tomu, že v tomto typu kontroly se v buňce LC nevyskytuje žádný náboj, molekuly tekutých krystalů se postupně vrátí do původního stavu. Proto musí být každá buňka sledována v pravidelných intervalech.
Pasivní mají poměrně dlouhou dobu odezvy a nejsou vhodné pro televizní programy. Je žádoucí, aby na skleněném substrátu nebyly instalovány žádné ovladače nebo spínací součásti, jako jsou tranzistory. Ztráta jasu v důsledku stínování těchto prvků nedochází, takže správa displejů z tekutých krystalů je velmi jednoduchá. Pasivní jsou široce používány se segmentovanými číslicemi a symboly pro malé čtení v zařízeních, jako jsou kalkulačky, tiskárny a dálkové ovládání, z nichž mnohé jsou černobílé nebo mají pouze několik barev. Pasivní černobílé a barevné grafické displeje byly použity v prvních přenosných počítačích a stále se používají jako alternativa aktivní matrice.

Aktivní TFT Displeje

U displejů s aktivní maticí používá každý jeden tranzistor k ovládání a jako kondenzátor. V technologii IPS (In Plane Switching) princip fungování displeje z tekutých krystalů používá konstrukci, ve které se elektrody netvoří a jsou umístěny vedle sebe v jedné rovině na skleněném substrátu. Elektrické pole proniká do molekuly RK horizontálně.

Jsou zarovnányrovnoběžně s povrchem obrazovky, což značně zvyšuje pozorovací úhel. Nevýhodou IPS je to, že pro každou buňku jsou potřebné dva tranzistory. To snižuje průhlednost a vyžaduje jasnější podsvícení. VA (svislé zarovnání) a MVA (vertikální vyrovnání více domén) používají pokročilé kapalné krystaly, které se vertikálně vyrovnávají bez elektrického pole, tj. Kolmo k povrchu obrazovky. Polarizované světlo může projít, ale je zablokováno předním polarizátorem. Takže buňka bez aktivace je černá. Vzhledem k tomu, že všechny molekuly, dokonce i ty, které se nacházejí na okrajích podkladu, jsou rovnoměrně vyrovnány vertikálně, a proto je černá hodnota ve všech rozích velmi velká. Na rozdíl od zobrazení pasivní matice z tekutých krystalů, aktivní matrice displeje s každým tranzistorem, který má červené, zelené a modré subpykselyah, který je drží v požadované intenzitě, jak je tato linka nebude řešit v příštím rámci.

Časování buňky

Doba odezvy displeje byla vždy velkým problémem. Vzhledem k poměrně vysoké viskozitě tekutých krystalů dochází k pomalému přepínání LCD článků. Vzhledem k rychlé pohyby v obraze, což vede ke vzniku pásem. Malovyazkyy LCD a modifikovaný kontrolní krystalové buňky kapalina (rychloběhem) obvykle tyto problémy řešit.
Reakce moderních LCD displejů je nyní asi 8 ms (rychlé reakční doba je 1 ms) změnit jas obrazu oblasti 10% až 90%, s 0% a 100% jas ustáleném stavu, ISO 13406-2 - to je částkaspínací čas od jasného po tmavý (nebo naopak) a zpět. Avšak v důsledku procesu asymptotického spínání jsou zapotřebí spínací časy. Hlavní součásti indikátorů Rotace polarizace světla vytvářené tekutými krystaly je základem pro ovládání LCD displeje. Existují v podstatě dva typy LCD, Transmisivní a Reflexní:

Transmisivní.

Přenos.

Ovládání přenosového LCD displeje. Na levé straně podsvícení displeje z tekutých krystalů vydává nepolarizované světlo. Při průchodu zadním polarizátorem (vertikální polarizátor) se světlo stane svisle polarizovaným. Pak tento svět vstoupí do tekutého krystalu a otočí polarizaci, pokud je zapnutý. Proto, když vertikálně polarizované světlo projde segmentem tekutých krystalů ON, stane se vodorovně polarizováno. Dále - přední polarizátor blokuje vodorovně polarizované světlo. Tento segment se proto pro pozorovatele zdá být obskurní. Pokud je segment tekutých krystalů vypnutý, nezmění se polarizace světla, takže zůstane vertikálně polarizovaná. Přední polarizátor tak předává tento svět. Tyto displeje, běžně označované jako podsvícení LCD, používají jako zdroj zdroj světla:

Hodiny.

Reflexní LCD displej.

Kalkulátory obvykle používají tento typ zobrazení.

Pozitivní a negativní segmenty

Pozitivní obraz je tvořen tmavými pixely nebo segmenty na bílém pozadí. Mají polarizátorykolmo k sobě navzájem. To znamená, že pokud je přední polarizátor vertikální, pak zadní polarizátor bude horizontální. Tímto způsobem se vypne a pozadí bude přeskočit světlo a blok ON. Tyto displeje se běžně používají v zařízeních s vnějším světem. Je také schopen vytvořit polovodičový a tekutý krystalový displej s různými barvami pozadí. Negativní obraz je vytvořen světelnými pixely nebo segmenty na tmavém pozadí. V nich jsou kombinovány přední a zadní polarizátory. To znamená, že pokud je přední polarizátor vertikální, bude záda také vertikální a naopak. Tedy segmenty OFF a pozadí blokují světlo a ON segmenty procházejí světlem, což vytváří světelný displej na tmavém pozadí. Světelné LCD obrazovky obvykle používají tento typ, který se používá tam, kde je okolní svět slabý. Je také schopen vytvořit různé barvy pozadí.

RAM RAM

DD je paměť, která ukládá znaky, které se zobrazují na obrazovce. Chcete-li zobrazit 2 řádky se 16 znaky, adresy jsou definovány následovně:

Line



Viditelné
)

Nahoru



00H 0FH



10H 27H 66)


40H - 4FH



50H 67H

Umožňuje vytvořit maximálně 8 znaků nebo 5x7 znaků. Jakmile jsou do paměti vkládány nové znaky, lze je přistupovat, jako by byly běžné znaky uložené v paměti ROM. CG RAM používá slova v šířce 8 bitů,ale na LCD displeji se zobrazí pouze 5 nejméně významných bitů. Takže D4 představuje velmi levý bod a D0 je pól napravo. Například stahování byte OGP CG na 1Fh volá všechny body tohoto řádku.

Řízení bitmap

K dispozici jsou dva režimy zobrazení: 4bitové a 8bitové. V režimu 8 bitů jsou data odesílána na displeji D0 až D7. Řetězec RS je nastaven na hodnotu 0 nebo 1 v závislosti na tom, zda chcete příkaz nebo údaje předat. Řádek R /W musí být také nastaven na hodnotu 0, aby indikoval zobrazení, které chcete zaznamenat. Zůstává odeslat puls přinejmenším 450 ns na vstup E, což znamená, že platné údaje jsou přítomné na kolících D0 až D7. Na displeji se zobrazí údaje na sestupném okraji tohoto vstupu. Pokud chcete číst, postup je totožný, ale tentokrát má linka R /W hodnotu 1 pro pozvání čtení. Data budou platná na řádcích D0-D7 v podmínkách vysokých řádků. 4bitový režim. V některých případech může být nutné snížit počet drátů slouží k ovládání displeje, například když mikrořadič je velmi malý kontakt IO. V tomto případě můžete použít čtyřmódový LCD displej. V tomto režimu se pro přenos dat a čtení používají pouze 4 nejvýznamnější bity (od D4 do D7) displeje. 4 významné bity (od D0 do D3) a připojte se k zemi. Pak jsou data zapsána nebo čtena postupně odesíláním čtyř nejvýznamnějších bitů, následovaných čtyřmi juniorskými významnými bity. Musí být kladná hybnost nejméně 450 nsposlal podél čáry E, aby zkontroloval každý polobajt. V obou režimech můžete po každé akci na displeji ověřit, zda může zpracovat následující informace. Chcete-li to provést, musíte pozvat čtení v příkazovém režimu a zkontrolovat příznak Obsazený BF. Když je BF = 0, displej je připraven přijmout nový příkaz nebo data.

Digitální napěťová zařízení

Digitální LCD displeje pro testery se skládají ze dvou tenkých vrstev skla, na jejichž čelních plochách byly tenké vodivé dráhy. Pokud je sklo viditelné napravo nebo téměř v pravém úhlu, nejsou tyto stopy viditelné. Z určitých úhlů pohledu se však stanou viditelnými. Hlavní elektrický obvod. Tu popsaný tester sestává z obdélníkového generátoru, který generuje absolutně symetrické střídavé napětí bez jakékoliv DC složky. Většina logických generátorů není schopna generovat obdélníkový signál, vytváří obdélníkové průběhy, jejichž provozní cyklus se mění o přibližně 50%. 4047 použitý v testerech, má na výstupu binární scalar, který zaručuje symetrii. Frekvence oscilátoru je přibližně 1 kHz. Může jíst od zdroje 3-9 čl. Obvykle to bude baterie, ale střídavý zdroj energie má své výhody. Ukazuje, na kterém napětí je indikátor napětí z tekutých krystalů uspokojivý a také je jasné spojení mezi úrovní napětí a úhlem, při kterém je displej jasně viditelný. Tester spotřebuje proud nepřesahující 1 mA. Zkušební napětí musí být vždy propojeno mezi společnou svorkou,tj. zadní rovinu a jeden ze segmentů. Není-li známo, který z terminálů je zadní rovinou, je připojena jedna sonda testeru ke segmentu a druhá ke všem ostatním svorkám, dokud se segment nezobrazí.