Onyesho la kioo kioevu ni aina ya picha inayozalishwa kwa umeme kwenye paneli nyembamba bapa. LCD za kwanza, ambazo zilitoka katika miaka ya 1970, zilikuwa skrini ndogo zilizotumiwa hasa katika vikokotoo na saa za dijiti ambazo zilionyesha nambari nyeusi kwenye mandharinyuma nyeupe. LCD zinaweza kupatikana kila mahali katika mifumo ya umeme ya nyumbani, simu za mkononi, kamera na wachunguzi wa kompyuta, pamoja na kuona na televisheni. Televisheni za kisasa za paneli bapa za LCD kwa kiasi kikubwa zimechukua nafasi ya CRT nyingi za kiasili katika televisheni na zinaweza kutoa picha za rangi zenye ubora wa juu hadi inchi 108 kwa mshazari kwenye skrini.
Historia ya fuwele kioevu
Fuwele za kioevu ziligunduliwa kwa bahati mbaya mnamo 1888 na mtaalam wa mimea F. Reinitzer kutoka Austria. Aligundua kuwa benzoate ya cholesteryl ina sehemu mbili za kuyeyuka, na kugeuka kuwa kioevu cha mawingu saa 145 ° C, na kwa joto la juu ya 178.5 ° C, kioevu kinakuwa wazi. Kwakupata maelezo ya jambo hili, alitoa sampuli zake kwa mwanafizikia Otto Lehmann. Kwa kutumia darubini iliyo na upashaji joto kwa kasi, Lehman alionyesha kuwa dutu hii ina sifa ya macho inayofanana na baadhi ya fuwele, lakini bado ni kioevu, na hivyo neno "kioo cha maji" liliundwa.
Katika miaka ya 1920 na 1930, watafiti walitafiti athari za sehemu za sumakuumeme kwenye fuwele za kioevu. Mnamo 1929, mwanafizikia Mrusi Vsevolod Frederiks alionyesha kwamba molekuli zao katika filamu nyembamba iliyowekwa kati ya sahani mbili zilibadilisha mpangilio wao wakati uwanja wa sumaku ulipowekwa. Ilikuwa mtangulizi wa onyesho la kisasa la kioo kioevu cha voltage. Kasi ya maendeleo ya teknolojia tangu mwanzoni mwa miaka ya 1990 imekuwa ya haraka na inaendelea kukua.
Teknolojia ya LCD imebadilika kutoka nyeusi na nyeupe kwa saa na vikokotoo rahisi hadi rangi nyingi za simu za mkononi, vichunguzi vya kompyuta na televisheni. Soko la kimataifa la LCD sasa linakaribia dola bilioni 100 kwa mwaka, kutoka dola bilioni 60 mwaka 2005 na dola bilioni 24 mwaka 2003, mtawalia. Utengenezaji wa LCD umejikita kimataifa katika Mashariki ya Mbali na kukua katika Ulaya ya Kati na Mashariki. Makampuni ya Marekani yanaongoza katika teknolojia ya utengenezaji. Maonyesho yao sasa yanatawala soko na hii haitawezekana kubadilika katika siku za usoni.
Fizikia ya mchakato wa uwekaji fuwele
Fuwele nyingi za kioevu, kama vile cholesteryl benzoate, huundwa na molekuli zilizo na miundo mirefu kama fimbo. Muundo huu maalum wa molekuli kioevufuwele kati ya filters mbili polarizing inaweza kuvunjwa kwa kutumia voltage kwa electrodes, kipengele LCD inakuwa opaque na bado giza. Kwa njia hii, vipengele mbalimbali vya kuonyesha vinaweza kubadilishwa kuwa rangi nyepesi au nyeusi, na hivyo kuonyesha nambari au vibambo.
Mchanganyiko huu wa nguvu za kuvutia zilizopo kati ya molekuli zote zinazohusiana na muundo unaofanana na fimbo husababisha uundaji wa awamu ya kioo kioevu. Walakini, mwingiliano huu hauna nguvu ya kutosha kuweka molekuli mahali pa kudumu. Tangu wakati huo, aina nyingi tofauti za miundo ya kioo kioevu imegunduliwa. Baadhi yao hupangwa kwa tabaka, wengine katika mfumo wa diski au safu wima.
teknolojia ya LCD
Kanuni ya kazi ya onyesho la kioo kioevu inategemea sifa za nyenzo nyeti za umeme zinazoitwa fuwele za kioevu, ambazo hutiririka kama kimiminika lakini zina muundo wa fuwele. Katika vitu vikali vya fuwele, chembe msingi - atomi au molekuli - ziko katika safu za kijiometri, wakati katika hali ya kioevu ziko huru kuzunguka nasibu.
Kifaa cha kuonyesha kioo kioevu kina molekuli, mara nyingi zina umbo la fimbo, ambazo hupanga mwelekeo mmoja lakini bado zinaweza kusonga. Molekuli za kioo za kioevu huguswavoltage ya umeme ambayo hubadilisha mwelekeo wao na kubadilisha sifa za macho za nyenzo. Sifa hii inatumika kwenye LCDs.
Kwa wastani, kidirisha kama hiki kina maelfu ya vipengee vya picha (“pixels”), ambavyo vinawashwa kila kimoja na voltage. Ni nyembamba, nyepesi na zina volteji ya chini ya uendeshaji kuliko teknolojia zingine za kuonyesha na zinafaa kwa vifaa vinavyotumia betri.
Passive Matrix
Kuna aina mbili za maonyesho: matrix ya passiv na amilifu. Passive inadhibitiwa na elektroni mbili tu. Ni vipande vya ITO vya uwazi vinavyozunguka 90 kwa kila mmoja. Hii inaunda matrix ya msalaba ambayo inadhibiti kila seli ya LC kibinafsi. Kuhutubia hufanywa kwa mantiki na viendeshaji tofauti na LCD ya dijiti. Kwa kuwa hakuna malipo katika seli ya LC katika aina hii ya udhibiti, molekuli za kioo kioevu hatua kwa hatua hurudi kwenye hali yao ya awali. Kwa hivyo, kila seli lazima ifuatiliwe kwa vipindi vya kawaida.
Viingilio vina muda mrefu wa kujibu na havifai kwa programu za televisheni. Ikiwezekana, hakuna viendeshi au vifaa vya kubadili kama vile transistors vilivyowekwa kwenye substrate ya kioo. Kupoteza mwangaza kutokana na utiaji kivuli kwa vipengele hivi hakufanyiki, kwa hivyo utendakazi wa LCD ni rahisi sana.
Pasi hutumika sana kwa tarakimu na alama zilizogawanywa kwa usomaji mdogo kwenye vifaa kama vilevikokotoo, vichapishi na vidhibiti vya mbali, ambavyo vingi ni vya monochrome au vina rangi chache tu. Maonyesho ya picha ya monochrome na rangi yalitumiwa katika kompyuta za mkononi za awali na bado yanatumika kama mbadala wa matrix amilifu.
Maonyesho ya TFT yanayotumika
Matrix inayotumika huonyesha kila matumizi ya transistor moja kuendesha gari na capacitor kuhifadhi chaji. Katika teknolojia ya IPS (In Plane Switching), kanuni ya uendeshaji wa kiashiria cha kioo kioevu hutumia kubuni ambapo electrodes haipatikani, lakini iko karibu na kila mmoja katika ndege moja kwenye substrate ya kioo. Sehemu ya umeme hupenya molekuli za LC kwa mlalo.
Zimepangwa sambamba na uso wa skrini, jambo ambalo huongeza sana pembe ya kutazama. Ubaya wa IPS ni kwamba kila seli inahitaji transistors mbili. Hii inapunguza eneo la uwazi na inahitaji backlight mkali. VA (Mpangilio Wima) na MVA (Mpangilio wa Wima wa Vikoa vingi) hutumia fuwele za kioevu za hali ya juu ambazo hujipanga kiwima bila uga wa umeme, yaani, pembeni mwa uso wa skrini.
Mwanga wa polarized unaweza kupita lakini umezuiwa na polarizer ya mbele. Kwa hivyo, seli bila uanzishaji ni nyeusi. Kwa kuwa molekuli zote, hata zile zilizo kwenye kingo za substrate, zimepangwa kwa usawa, thamani nyeusi inayotokana ni kubwa sana katika pembe zote. Tofauti na matrix ya passivmaonyesho ya kioo kioevu, maonyesho ya matrix amilifu yana kipenyo cha mpito katika kila pikseli ndogo nyekundu, kijani kibichi na samawati ambayo huziweka katika kasi inayohitajika hadi safu mlalo hiyo ishughulikiwe katika fremu inayofuata.
Muda wa kubadilisha seli
Muda wa kujibu wa maonyesho umekuwa tatizo kubwa kila mara. Kwa sababu ya mnato wa juu kiasi wa kioo kioevu, seli za LCD hubadilika polepole kabisa. Kutokana na harakati za haraka katika picha, hii inasababisha kuundwa kwa kupigwa. Kioevu chenye mnato wa chini na udhibiti wa seli ya fuwele uliorekebishwa (uendeshaji kupita kiasi) kwa kawaida hutatua matatizo haya.
Muda wa kujibu wa LCD za kisasa kwa sasa ni takriban 8ms (muda wa kujibu wa haraka zaidi ni 1ms) kubadilisha mwangaza wa eneo la picha kutoka 10% hadi 90%, ambapo 0% na 100% ni mwangaza wa hali thabiti, ISO 13406 -2 ni jumla ya muda wa kubadili kutoka mkali hadi giza (au kinyume chake) na kinyume chake. Hata hivyo, kutokana na mchakato wa kubadilisha bila dalili, muda wa kubadili wa <3 ms unahitajika ili kuepuka bendi zinazoonekana.
Teknolojia ya kuendesha gari kupita kiasi hupunguza muda wa kubadilisha seli za kioo kioevu. Kwa kusudi hili, voltage ya juu inatumika kwa muda kwa seli ya LCD kuliko ni muhimu kwa thamani halisi ya mwangaza. Kwa sababu ya kuongezeka kwa volteji fupi ya onyesho la kioo kioevu, fuwele za kioevu zisizo na hewa hutoka kwenye nafasi yao na kusawazisha haraka zaidi. Kwa kiwango hiki cha mchakato, picha lazima ihifadhiwe. Pamoja na iliyoundwa maalum kwa maadili yanayolinganaurekebishaji wa onyesho, urefu unaolingana wa voltage unategemea gamma na unadhibitiwa na jedwali la kuangalia kutoka kwa kichakataji mawimbi kwa kila pikseli, na kukokotoa muda kamili wa maelezo ya picha.
Vipengele vikuu vya viashirio
Mzunguko wa mgawanyiko wa mwanga unaozalishwa na kioo kioevu ndio msingi wa jinsi LCD inavyofanya kazi. Kuna kimsingi aina mbili za LCD, Transmissive na Reflective:
- Inapitisha hewa.
- Usambazaji.
Operesheni ya utangazaji ya LCD. Kwa upande wa kushoto, taa ya nyuma ya LCD hutoa mwanga usio na polarized. Inapopitia polarizer ya nyuma (polarizer wima), mwanga utawekwa polarized wima. Nuru hii kisha itagonga kioo kioevu na itapotosha ubaguzi ikiwa imewashwa. Kwa hivyo, mwanga uliowekwa kiwima unapopitia sehemu ya kioo kioevu ILIYO ILIYO, inakuwa ya polarized kwa mlalo.
Inayofuata - polarizer ya mbele itazuia mwangaza wa polarized mlalo. Kwa hivyo, sehemu hii itaonekana giza kwa mwangalizi. Ikiwa sehemu ya kioo kioevu imezimwa, haitabadilisha polarization ya mwanga, kwa hiyo itabaki polarized wima. Kwa hivyo polarizer ya mbele hupitisha mwanga huu. Maonyesho haya, ambayo kwa kawaida hujulikana kama LCD zenye mwanga wa nyuma, hutumia taa iliyoko kama chanzo chao:
- Saa.
- LCD ya Kuakisi.
- Kwa kawaida vikokotoo hutumia aina hii ya onyesho.
Sehemu chanya na hasi
Taswira chanya huundwa kwa pikseli nyeusi au sehemu kwenye mandharinyuma nyeupe. Ndani yao, polarizers ni perpendicular kwa kila mmoja. Hii ina maana kwamba ikiwa polarizer ya mbele ni wima, basi polarizer ya nyuma itakuwa ya usawa. Kwa hivyo ZIMWA na mandharinyuma itaruhusu nuru kupitia, na ON itaizuia. Maonyesho haya kwa kawaida hutumika katika programu ambapo mwanga wa mazingira upo.
Pia ina uwezo wa kuunda hali dhabiti na maonyesho ya kioo kioevu yenye rangi tofauti za mandharinyuma. Picha hasi huundwa na saizi nyepesi au sehemu kwenye mandharinyuma meusi. Ndani yao, polarizers mbele na nyuma ni pamoja. Hii ina maana kwamba ikiwa polarizer ya mbele ni wima, ya nyuma pia itakuwa wima na kinyume chake.
Kwa hivyo sehemu za ZIMWA na mandharinyuma huzuia mwanga, na sehemu za ON huruhusu mwanga kupita, na kuunda onyesho la mwanga dhidi ya mandharinyuma meusi. LCD zenye mwangaza wa nyuma kwa kawaida hutumia aina hii, ambayo hutumiwa pale ambapo mwanga wa mazingira ni dhaifu. Pia ina uwezo wa kuunda rangi tofauti za mandharinyuma.
Onyesha RAM ya kumbukumbu
DD ni kumbukumbu inayohifadhi vibambo vinavyoonyeshwa kwenye skrini. Ili kuonyesha mistari 2 yenye vibambo 16, anwani zimefafanuliwa kama ifuatavyo:
| Mstari | Inayoonekana | Haonekani |
| Juu | 00H 0FH | 10H 27H |
| Chini | 40H - 4FH | 50H 67H |
Inakuruhusu kuunda idadi isiyozidi vibambo 8 au vibambo 5x7. Mara herufi mpya zinapopakiwa kwenye kumbukumbu, zinaweza kufikiwa kana kwamba ni herufi za kawaida zilizohifadhiwa kwenye ROM. CG RAM hutumia maneno mapana ya biti 8, lakini vipande 5 pekee muhimu zaidi huonekana kwenye LCD.
Kwa hivyo D4 ndio sehemu ya kushoto zaidi na D0 ndio nguzo iliyo upande wa kulia. Kwa mfano, kupakia RAM byte CG katika 1Fh huita nukta zote za laini hii.
Kidhibiti cha hali kidogo
Kuna hali mbili za kuonyesha: 4-bit na 8-bit. Katika hali ya 8-bit, data hutumwa kwenye onyesho kwa pini D0 hadi D7. Mfuatano wa RS umewekwa kuwa 0 au 1, kulingana na ikiwa unataka kutuma amri au data. Laini ya R/W lazima pia iwekwe 0 ili kuonyesha onyesho litakaloandikwa. Inabakia kutuma mpigo wa angalau ns 450 ili kuingiza E ili kuonyesha kuwa data halali iko kwenye pini D0 hadi D7.
Onyesho litasoma data kwenye ukingo unaoanguka wa ingizo hili. Ikiwa usomaji unahitajika, utaratibu unafanana, lakini wakati huu mstari wa R/W umewekwa kuwa 1 ili kuomba usomaji. Data itakuwa halali kwenye laini za D0-D7 kwenye hali ya juu.
Hali ya 4-bit. Katika baadhi ya matukio, inaweza kuhitajika kupunguza idadi ya nyaya zinazotumiwa kuendesha onyesho, kama vile wakati kidhibiti kidogo kina pini chache za I/O. Katika kesi hii, hali ya LCD 4-bit inaweza kutumika. Katika hali hii, kusambazadata na kuzisoma, sehemu 4 pekee muhimu zaidi (D4 hadi D7) za onyesho ndizo hutumika.
vibeti 4 muhimu (D0 hadi D3) huunganishwa chini. Data basi huandikwa au kusomwa kwa kutuma vipande vinne muhimu zaidi kwa mfuatano, na kufuatiwa na vipande vinne muhimu zaidi. Mpigo chanya wa angalau ns 450 lazima utumwe kwenye mstari E ili kupima kila nukuu.
Katika hali zote mbili, baada ya kila kitendo kwenye onyesho, unaweza kuhakikisha kuwa inaweza kuchakata maelezo yafuatayo. Ili kufanya hivyo, unahitaji kuomba kusoma katika hali ya amri na uangalie bendera ya Busy BF. Wakati BF=0, skrini iko tayari kukubali amri au data mpya.
Vifaa vya volteji ya kidijitali
Viashirio vya kioo kioevu dijitali kwa wanaojaribu vinajumuisha karatasi mbili nyembamba za glasi, kwenye nyuso zinazotazamana ambazo nyimbo nyembamba za conductive ziliwekwa. Wakati kioo kinatazamwa kutoka kulia, au karibu na pembe ya kulia, nyimbo hizi hazionekani. Hata hivyo, katika pembe fulani za kutazama, zinaonekana.
Mchoro wa saketi ya umeme.
Kijaribio kilichofafanuliwa hapa kinajumuisha oscillata ya mstatili ambayo hutoa volti ya AC yenye ulinganifu kikamilifu bila kijenzi chochote cha DC. Jenereta nyingi za mantiki hazina uwezo wa kutoa wimbi la mraba, hutoa mawimbi ya mraba ambayo mzunguko wa wajibu hubadilika karibu 50%. 4047 inayotumika kwenye kijaribu ina matokeo ya alama ya binary ambayo huhakikisha ulinganifu. Mzungukooscillator ni takriban kHz 1.
Inaweza kuwashwa na usambazaji wa 3-9V. Kawaida itakuwa betri, lakini usambazaji wa nishati unaobadilika una faida zake. Inaonyesha kwa voltage gani kioo kioevu cha kiashiria cha voltage hufanya kazi kwa kuridhisha, na pia kuna uhusiano wazi kati ya kiwango cha voltage na angle ambayo maonyesho yanaonekana wazi. Kijaribu huchota si zaidi ya mA 1.
Kiwango cha voltage ya majaribio lazima kiunganishwe kati ya terminal ya kawaida, yaani, ndege ya nyuma na mojawapo ya sehemu. Ikiwa haijulikani ni kituo kipi ni ndege ya nyuma, basi unganisha uchunguzi mmoja wa kijaribu kwenye sehemu na uchunguzi mwingine kwenye vituo vingine vyote hadi sehemu ionekane.
