Шингэн болор дэлгэц нь нимгэн хавтгай самбар дээр цахилгаанаар үүсгэгдсэн дүрсний нэг төрөл юм. 1970-аад онд гарч ирсэн анхны LCD дэлгэцүүд нь цагаан дэвсгэр дээр хар тоог харуулдаг тооны машин, дижитал бугуйн цагуудад ашиглагддаг жижиг дэлгэцүүд байв. LCD дэлгэцийг гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, гар утас, камер, компьютерийн дэлгэц, цаг, телевизороос хаанаас ч олж болно. Орчин үеийн дэвшилтэт LCD хавтгай дэлгэцтэй зурагтнууд нь телевизүүдийн уламжлалт том хэмжээтэй CRT-ийг орлож, дэлгэцийн диагональаар 108 инч хүртэлх өндөр нягтралтай өнгөт зураг гаргах боломжтой.
Шингэн талстуудын түүх
Шингэн талстыг 1888 онд Австрийн ургамал судлаач Ф. Рейницер санамсаргүйгээр нээжээ. Холестерил бензоат нь хоёр хайлах цэгтэй бөгөөд 145 ° C-т үүлэрхэг шингэн болж хувирдаг бөгөөд 178.5 ° C-аас дээш температурт шингэн нь тунгалаг болдог. рууЭнэ үзэгдлийн тайлбарыг олохын тулд тэрээр физикч Отто Леманнд дээжээ өгчээ. Леман шаталсан халаалтаар тоноглогдсон микроскоп ашиглан уг бодис нь зарим талстуудын оптик шинж чанартай боловч шингэн хэвээр байдгийг харуулсан тул "шингэн болор" гэсэн нэр томъёо бий болсон.
1920-1930-аад оны үед судлаачид шингэн талстуудад цахилгаан соронзон орны нөлөөллийг судалжээ. 1929 онд Оросын физикч Всеволод Фредерикс хоёр хавтангийн хооронд хавчуулагдсан нимгэн хальсан доторх молекулууд нь соронзон орон үйлчлэх үед тэдгээрийн байрлал өөрчлөгддөг болохыг харуулсан. Энэ нь орчин үеийн хүчдэлийн шингэн болор дэлгэцийн анхдагч байсан. 1990-ээд оны эхэн үеэс хойшхи технологийн хөгжлийн хурд хурдацтай байсан бөгөөд өссөөр байна.
LCD технологи нь энгийн цаг, тооны машинд зориулсан хар цагаанаас гар утас, компьютерийн монитор, зурагт зэрэгт олон өнгийн технологид шилжсэн. 2005 онд 60 тэрбум, 2003 онд 24 тэрбум ам.доллар байсан бол дэлхийн LCD дэлгэцийн зах зээл одоо жилд 100 тэрбум ам.долларт дөхөж байна. LCD үйлдвэрлэл дэлхийн хэмжээнд Алс Дорнодод төвлөрч, Төв болон Зүүн Европт хөгжиж байна. Америкийн пүүсүүд үйлдвэрлэлийн технологиор тэргүүлдэг. Тэдний дэлгэцүүд одоо зах зээлд ноёрхож байгаа бөгөөд ойрын ирээдүйд өөрчлөгдөх магадлал бага байна.
Тасжилтын үйл явцын физик
Холестерин бензоат зэрэг ихэнх шингэн талстууд нь урт саваа шиг бүтэцтэй молекулуудаас тогтдог. Энэ нь шингэний молекулуудын тусгай бүтэцХоёр туйлшруулагч шүүлтүүрийн хоорондох талстыг электродуудад хүчдэл өгөх замаар эвдэж, LCD элемент нь тунгалаг болж, харанхуй хэвээр үлдэнэ. Ийм байдлаар дэлгэцийн төрөл бүрийн элементүүдийг цайвар эсвэл бараан өнгөөр сольж, тоо эсвэл тэмдэгтийг харуулах боломжтой.
Саваа хэлбэртэй бүтэцтэй холбоотой бүх молекулуудын хооронд орших татах хүчний энэхүү хослол нь шингэн болор фаз үүсэх шалтгаан болдог. Гэсэн хэдий ч энэ харилцан үйлчлэл нь молекулуудыг байнга байранд нь байлгахад хангалттай хүчтэй биш юм. Түүнээс хойш олон төрлийн шингэн болор бүтцийг олж илрүүлсэн. Тэдгээрийн зарим нь давхаргаар, зарим нь диск эсвэл багана хэлбэрээр байрладаг.
LCD технологи
Шингэн болор дэлгэцийн ажиллах зарчим нь шингэн талст гэж нэрлэгддэг цахилгаанд мэдрэмтгий материалын шинж чанарт суурилдаг бөгөөд тэдгээр нь шингэн шиг урсдаг боловч талст бүтэцтэй байдаг. Кристал хатуу биетэд бүрдүүлэгч хэсгүүд болох атом эсвэл молекулууд нь геометрийн массив хэлбэртэй байдаг бол шингэн төлөвт санамсаргүй байдлаар чөлөөтэй хөдөлдөг.
Шингэн болор дэлгэцийн төхөөрөмж нь ихэвчлэн саваа хэлбэртэй молекулуудаас бүрдэх ба нэг чиглэлд зохион байгуулагддаг ч хөдөлж чаддаг. Шингэн болор молекулууд хариу үйлдэл үзүүлдэгтэдгээрийн чиглэлийг өөрчлөх, материалын оптик шинж чанарыг өөрчилдөг цахилгаан хүчдэл. Энэ шинж чанарыг LCD дээр ашигладаг.
Дундажаар ийм самбар нь хүчдэлээр тэжээгддэг мянга мянган зургийн элементүүдээс (“пиксел”) бүрддэг. Эдгээр нь бусад дэлгэцийн технологитой харьцуулахад нимгэн, хөнгөн, ажиллах хүчдэл багатай бөгөөд батарейгаар ажилладаг төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой.
Идэвхгүй матриц
Хоёр төрлийн дэлгэц байдаг: идэвхгүй болон идэвхтэй матриц. Идэвхгүй хүмүүсийг зөвхөн хоёр электродоор удирддаг. Эдгээр нь бие биедээ 90 эргэдэг тунгалаг ITO тууз юм. Энэ нь LC нүд бүрийг тусад нь хянадаг хөндлөн матрицыг үүсгэдэг. Хаягжуулалтыг логикоор хийдэг бөгөөд дижитал LCD-ээс тусдаа драйверууд хийдэг. Энэ төрлийн хяналтанд LC эсэд цэнэг байхгүй тул шингэн болор молекулууд аажмаар анхны төлөвтөө буцаж ирдэг. Тиймээс нүд бүрийг тогтмол хугацаанд хянаж байх ёстой.
Пассивууд нь хариу өгөх хугацаа харьцангуй урт бөгөөд телевизийн хэрэглээнд тохиромжгүй. Шилэн дэвсгэр дээр транзистор гэх мэт драйверууд эсвэл шилжүүлэгч хэсгүүдийг суурилуулаагүй нь дээр. Эдгээр элементүүдийн сүүдэрлэхээс болж гэрэл гэгээ алдагдахгүй тул LCD дэлгэцийн ажиллагаа маш энгийн.
Идэвхгүй нь сегментчилсэн цифрүүд болон тэмдэгтүүдтэй өргөн хэрэглэгддэг, тухайлбал төхөөрөмжүүдэд жижиг уншихад ашигладаг.тооны машин, принтер, алсын удирдлага, тэдгээрийн ихэнх нь монохром эсвэл хэдхэн өнгөтэй байдаг. Идэвхгүй монохром болон өнгөт график дэлгэцийг анхны зөөврийн компьютерт ашигладаг байсан бөгөөд идэвхтэй матрицын өөр хувилбар болгон ашигладаг хэвээр байна.
Идэвхтэй TFT дэлгэцүүд
Идэвхтэй матриц дэлгэц тус бүрийг жолоодоход нэг транзистор, цэнэгийг хадгалахад конденсатор ашигладаг. IPS (In Plane Switching) технологид шингэн болор индикаторын ажиллах зарчим нь электродууд нь овоолдоггүй, харин шилэн субстрат дээр нэг хавтгайд бие биенийхээ хажууд байрладаг загварыг ашигладаг. Цахилгаан орон нь LC молекулуудад хэвтээ байдлаар нэвтэрдэг.
Тэдгээрийг дэлгэцийн гадаргуутай зэрэгцүүлэн байрлуулсан нь харах өнцгийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. IPS-ийн сул тал нь эс бүрт хоёр транзистор шаардлагатай байдаг. Энэ нь ил тод талбайг багасгаж, илүү тод арын гэрэлтүүлэг шаарддаг. VA (Босоо зэрэгцүүлэх) болон MVA (Олон домайн босоо зэрэгцүүлэлт) нь цахилгаан оронгүйгээр босоо байдлаар, өөрөөр хэлбэл дэлгэцийн гадаргуутай перпендикуляр зэрэгцдэг дэвшилтэт шингэн талстуудыг ашигладаг.
Туйлшсан гэрэл дамжин өнгөрч болох ч урд талын туйлшруулагчаар хаагдсан. Тиймээс идэвхжүүлээгүй эс нь хар өнгөтэй байна. Бүх молекулууд, тэр ч байтугай субстратын ирмэг дээр байрладаг нь жигд босоо байрлалтай байдаг тул үүссэн хар утга нь бүх өнцөгт маш их байдаг. Идэвхгүй матрицаас ялгаатайШингэн болор дэлгэц, идэвхтэй матриц дэлгэц нь улаан, ногоон, цэнхэр дэд пиксел бүрт транзистортой бөгөөд дараагийн фреймд тухайн мөрийг оруулах хүртэл хүссэн эрчимтэй байлгадаг.
Үүрэн солих хугацаа
Дэлгэцийн хариу өгөх хугацаа үргэлж том асуудал байсаар ирсэн. Шингэн болор харьцангуй өндөр зуурамтгай чанараас шалтгаалан LCD эсүүд нэлээд удаан шилждэг. Зурган дээрх хурдан хөдөлгөөнөөс болж энэ нь зураас үүсэхэд хүргэдэг. Бага зуурамтгай чанар бүхий шингэн болор болон өөрчлөгдсөн шингэн болор эсийн удирдлага (хэт хөрвүүлэлт) нь ихэвчлэн эдгээр асуудлыг шийддэг.
Орчин үеийн LCD дэлгэцүүдийн хариу өгөх хугацаа одоогоор ойролцоогоор 8 мс (хамгийн хурдан хариу өгөх хугацаа нь 1 мс) бөгөөд зургийн талбайн гэрэлтүүлгийг 10% -аас 90% болгон өөрчилдөг бөгөөд 0% ба 100% нь тогтвортой байдлын тод байдал, ISO 13406 -2 нь тодоос харанхуй руу (эсвэл эсрэгээр) болон эсрэгээр шилжих хугацааны нийлбэр юм. Гэсэн хэдий ч асимптот шилжих процессын улмаас харагдах зурвасаас зайлсхийхийн тулд <3 мс сэлгэх хугацаа шаардлагатай.
Overdrive технологи нь шингэн болор эсийн шилжих хугацааг багасгадаг. Энэ зорилгоор LCD үүрэнд бодит гэрэлтүүлгийн утгаас илүү өндөр хүчдэлийг түр зуур хэрэглэнэ. Шингэн болор дэлгэцийн богино хүчдэлийн улмаас идэвхгүй шингэн талстууд байрлалаасаа гарч, илүү хурдан тэгшлэнэ. Энэ процессын түвшний хувьд зураг нь кэштэй байх ёстой. Хамтдаа харгалзах утгуудад тусгайлан зориулсандэлгэцийн залруулга, харгалзах хүчдэлийн өндөр нь гамма-аас хамаарах бөгөөд пиксел бүрийн дохионы процессороос хайлтын хүснэгтээр хянагдаж, зургийн мэдээллийн яг цагийг тооцоолно.
Үзүүлэлтүүдийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Шингэн болороос үүссэн гэрлийн туйлшралын эргэлт нь LCD хэрхэн ажиллах үндэс болдог. Үндсэндээ дамжуулагч болон тусгал гэсэн хоёр төрлийн LCD байдаг:
- Дамжуулагч.
- Дамжуулах.
Дамжуулах LCD дэлгэцийн ажиллагаа. Зүүн талд LCD арын гэрэлтүүлэг нь туйлшралгүй гэрлийг ялгаруулдаг. Энэ нь арын туйлшруулагч (босоо туйлшруулагч) дамжин өнгөрөхөд гэрэл босоо туйлширч болно. Дараа нь энэ гэрэл шингэн талстыг цохиж, асаалттай бол туйлшралыг мушгина. Иймээс босоо туйлширсан гэрэл ON шингэн болор сегментээр дамжин өнгөрөхөд хэвтээ туйлширдаг.
Дараа нь - урд туйлшруулагч нь хэвтээ туйлширсан гэрлийг хаана. Тиймээс энэ сегмент нь ажиглагчид харанхуй мэт харагдах болно. Шингэн болор сегментийг унтраавал гэрлийн туйлшрал өөрчлөгдөхгүй тул босоо туйлширсан хэвээр байх болно. Тиймээс урд туйлшруулагч нь энэ гэрлийг дамжуулдаг. Эдгээр дэлгэцийг ихэвчлэн арын гэрэлтүүлэгтэй LCD гэж нэрлэдэг бөгөөд орчны гэрлийг эх үүсвэр болгон ашигладаг:
- Цаг.
- Тус тусгагч LCD.
- Тооцооны машинууд ийм төрлийн дэлгэцийг ихэвчлэн ашигладаг.
Эерэг ба сөрөг сегмент
Эерэг зургийг цагаан дэвсгэр дээр бараан пиксел эсвэл сегментээр үүсгэнэ. Тэдгээрийн дотор туйлшруулагч нь бие биенээсээ перпендикуляр байдаг. Энэ нь урд туйлшруулагч босоо байвал арын туйлшруулагч хэвтээ байна гэсэн үг. Тиймээс OFF, арын дэвсгэр нь гэрлийг нэвтрүүлэх бөгөөд ON нь үүнийг хаадаг. Эдгээр дэлгэцийг ихэвчлэн орчны гэрэлтэй программуудад ашигладаг.
Энэ нь мөн өөр өөр дэвсгэр өнгө бүхий хатуу төлөвт болон шингэн болор дэлгэц үүсгэх чадвартай. Сөрөг зургийг харанхуй дэвсгэр дээр цайвар пиксел эсвэл сегментээр үүсгэдэг. Тэдгээрийн дотор урд болон хойд туйлшруулагчийг нэгтгэдэг. Энэ нь урд талын туйлшруулагч босоо байрлалтай бол арын хэсэг мөн босоо байх ба эсрэгээр байна гэсэн үг.
Тиймээс OFF сегмент болон дэвсгэр нь гэрлийг хааж, ON сегментүүд нь гэрлийг дамжуулж, бараан дэвсгэрийн эсрэг гэрэлтэй дэлгэц үүсгэдэг. Арын гэрэлтүүлэгтэй LCD нь ихэвчлэн орчны гэрэл сул байгаа тохиолдолд ашигладаг. Энэ нь мөн өөр өөр дэвсгэр өнгө үүсгэх чадвартай.
Дэлгэцийн санах ойн RAM
DD нь дэлгэцэн дээр гарч буй тэмдэгтүүдийг хадгалдаг санах ой юм. 16 тэмдэгтээс бүрдэх 2 мөрийг харуулахын тулд хаягуудыг дараах байдлаар тодорхойлно:
| Мөр | Харагдах | Үл үзэгдэх |
| Дээд | 00H 0FH | 10Ц 27Ц |
| Бага | 40H - 4FH | 50Ц 67Ц |
Энэ нь танд дээд тал нь 8 тэмдэгт буюу 5x7 тэмдэгт үүсгэх боломжийг олгоно. Шинэ тэмдэгтүүдийг санах ойд ачаалсны дараа тэдгээрт ROM-д хадгалагдсан ердийн тэмдэгтүүд шиг хандах боломжтой. CG RAM нь 8 битийн өргөн үг ашигладаг боловч LCD дээр зөвхөн хамгийн бага ач холбогдол бүхий 5 бит харагдана.
Тэгэхээр D4 нь хамгийн зүүн талын цэг, D0 нь баруун талын туйл юм. Жишээлбэл, RAM байт CG-г 1Fh-д ачаалахад энэ мөрийн бүх цэгүүдийг дуудна.
Бит горимын удирдлага
Дэлгэцийн хоёр горим боломжтой: 4-бит ба 8-бит. 8 битийн горимд өгөгдлийг D0-ээс D7 хүртэлх зүүгээр дэлгэц рүү илгээдэг. Та тушаал эсвэл өгөгдөл илгээхийг хүсч байгаа эсэхээс хамааран RS мөрийг 0 эсвэл 1 гэж тохируулсан. R/W мөрийг мөн бичих дэлгэцийг зааж өгөхийн тулд 0 болгож тохируулах ёстой. D0-D7 зүү дээр хүчинтэй өгөгдөл байгааг харуулахын тулд E оролт руу дор хаяж 450 нс-ийн импульс илгээх шаардлагатай.
Дэлгэц нь энэ оролтын унасан ирмэг дээрх өгөгдлийг унших болно. Унших шаардлагатай бол процедур нь адилхан боловч энэ удаад унших хүсэлт гаргахын тулд R/W мөрийг 1 болгож тохируулсан. Өгөгдөл нь дээд шугамын төлөвт D0-D7 мөрөнд хүчинтэй байх болно.
4 битийн горим. Зарим тохиолдолд микроконтроллер маш цөөхөн оролт гаралтын тээглүүртэй байх гэх мэт дэлгэцийг жолоодоход ашигладаг утасны тоог багасгах шаардлагатай байж болно. Энэ тохиолдолд 4 битийн LCD горимыг ашиглаж болно. Энэ горимд дамжуулахөгөгдөл болон тэдгээрийг уншихад зөвхөн дэлгэцийн хамгийн чухал 4 битийг (D4-ээс D7) ашигладаг.
4 чухал бит (D0-ээс D3) дараа нь газартай холбогдоно. Дараа нь хамгийн чухал дөрвөн битийг дарааллаар нь илгээж, дараа нь хамгийн бага ач холбогдолтой дөрвөн битийг илгээх замаар өгөгдлийг бичиж эсвэл уншина. Цохилт бүрийг шалгахын тулд хамгийн багадаа 450 ns эерэг импульсийг E шугам дээр илгээх ёстой.
Хоёр горимд дэлгэц дээрх үйлдэл бүрийн дараа та дараах мэдээллийг боловсруулж чадах эсэхийг шалгах боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд та командын горимд унших хүсэлт гаргаж, Busy BF тугийг шалгах хэрэгтэй. BF=0 үед дэлгэц шинэ тушаал эсвэл өгөгдлийг хүлээн авахад бэлэн болно.
Дижитал хүчдэлийн төхөөрөмжүүд
Тестерүүдэд зориулсан дижитал шингэн болор үзүүлэлтүүд нь хоёр нимгэн шилэн хуудаснаас бүрдэх ба тэдгээрийн гадаргуу дээр нимгэн дамжуулагч зам наасан. Шилийг баруун талаас нь эсвэл бараг зөв өнцгөөс харахад эдгээр мөрүүд харагдахгүй. Гэхдээ тодорхой өнцгөөс харахад тэдгээр нь харагдах болно.
Цахилгаан хэлхээний диаграм.
Энд тайлбарласан тестер нь тогтмол гүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсэггүйгээр төгс тэгш хэмтэй хувьсах гүйдлийн хүчдэл үүсгэдэг тэгш өнцөгт осциллятороос бүрдэнэ. Ихэнх логик генераторууд нь дөрвөлжин долгион үүсгэх чадваргүй бөгөөд ажлын мөчлөг нь 50% орчим хэлбэлздэг дөрвөлжин долгион үүсгэдэг. Тестерт ашигласан 4047 нь тэгш хэмийг баталгаажуулдаг хоёртын скаляр гаралттай. Давтамжосциллятор 1 кГц орчим байна.
3-9V-ийн тэжээлээр тэжээгддэг. Ихэвчлэн батарей байх боловч хувьсах тэжээл нь давуу талтай. Энэ нь хүчдэлийн индикаторын шингэн болор ямар хүчдэлд хангалттай ажиллаж байгааг харуулдаг бөгөөд хүчдэлийн түвшин болон дэлгэцийн тодорхой харагдах өнцөг хоёрын хооронд тодорхой хамаарал байдаг. Шалгагч нь 1 мА-аас ихгүй хүчдэл авдаг.
Туршилтын хүчдэл нь нийтлэг терминал, жишээлбэл, арын хавтгай ба сегментүүдийн аль нэгний хооронд үргэлж холбогдсон байх ёстой. Аль терминал нь арын хавтан болох нь тодорхойгүй бол тестерийн нэг мэдрэгчийг сегментэд, нөгөө датчикийг сегмент харагдах хүртэл бусад бүх терминалуудад холбоно.
