12.3.5. Кең қолданыстағы сұйық кристаллды дисплей.

Сұйық кристаллды дисплей ұялы аппараттарды, бейнекамераларда, теледидарда және т.б. кеңінен қолданылады. Сұйық кристаллды дисплейлердің құрылысы мен жұмыс принципін LG, Philips фирмалары шығаратын өнімдер негізінде қарастырамыз. LG және Philips фирмаларын біріктіретін өнім TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) дисплейі. Мұндай дисплейлердің негізін құрамында пикселдер – нақты мөлшердегі кескіндер элементтерінің матрицасы құрайды. Сандық дисплейдің әрбір пикселі 3 субпикселден тұрады: қызыл (R), жасыл (G) және көк (B). Субпикселдер жарық шығармайды, тек мөлдірлігін өзгертеді. Сондықтан ССFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp) салқын катоды бар люминесцентті лампаларды LCD-дисплейлерге қосымша жарық беру үшін қолданылады. Әрбір субпикселде сұйық кристаллға қойылған кернеу поляризацияланған жарық ағынын басқарады. Бұл кернеу сұйық кристаллдың поляризация векторының бұрышын өзгертеді, поляризация кеңістігін бұрады және субпиксел көмегімен жарық ағынының өткізу жолағын өзгертеді. Әрбір субпикселді осы субпикселдің ұяшығының ішінде орналасқан жұқа-пленкалы өрісті транзистор (TFT) басқарады. TFT LCD дисплейі 12.13а суретте көрсетілгендей екі мөлдір параллельді пластиналардан-подложкалардан және олардың арасында орналасқан СК-заттан тұрады. Мөлдір пластинаның біреуінде жарықфильтр және мөлдір жалпы электрод орналасқан, екіншісінде TFT өрісті транзистрден құрылған матрица, мөлдір контакты электрод және толықтырушы конденсатор орналасқан. Әрбір сондай конденсатордың бір қоршауы(обкладка) субпикселдің контакты алаңы, екіншісі – көрші субпикселдің жолдық электроды. Мөлдір пластинаның сыртқы жағында поляризаторлар орналасқан, поляризация кеңістігі 90-қа жазылған(развернут). TFT LCD дисплейінің құрылысының ерекшеліктері 12.14 суретте бейнеленген. Өрісті транзистор жабық болғанда, жоғарғы және төменгі мөлдір пластинаға жақын орналасқан сұйық кристаллдың молекулалары перпендикуляр орналасқан. Шекаралық молекулалар арасындағы СК-дың барлық молекулалары «өтпелі» жағдайда болады, бұл 12.13б оң жағындағы схемада көрсетілген. Осындай әдіспен алынған сұйық кристаллдардан құрылған тізбектер спиральға оратылған сияқты болғасын, оны «оратылған нематикалық кристалл» (twisted nematik crystal) деп атайды. Поляризациялық фильтрден өткен поляризация жарығы СК-панелінің бір жағына түсіп, СК-затының қабаты арқылы өтіп, өзінің поляризация кеңістігін өзгертеді және СК-матрицаның басқа жағынан екінші поляризациялық фильтр арқылы өтеді. Субпиксел максимальды мөлдір. Егер TFT-транзистор ашылса, осы СК молекулалар тізбегіне молекулалар спиралінің «оратылғанын» кішірейту үшін кернеу беріледі. Бұл субпикселдің мөлдірлілігін азайтады. Идеал жағдайда TFT транзистор толығымен ашылғанда субпиксел қара (мөлдір емес) болып кетеді. TFT-транзисторе ашық күйінде субпикселдің максималды мөлдір болғанын, ал жабық күйінде мөлдір емес екендігін технологиялық жолмен байқауға болады, бұл СК-материалының кристаллы мен поляризациялық фильтр өзара бағыттылығына байланысты. TFT LCD панелін сандық адрестелген ақпараттарды кескіндейтін және әр субпикселге аналогты сигналды жеткізетін аналогты құрылғы деп есептеуге болады. Бұл мәселені шешу үшін панель құрамына басқару түйінін қосады. Сандалған RGB сигналдар TFT LCD панеліне беріледі де, TCON(Timing Controller) жайма контроллеріне түседі. Түйіннің жұмыс істейтін уақыттық интервалын TCON панелі береді. Бұл контроллер жол драйверлерін басқаратын сигналды қалыптастырады сонымен қатар деректерді форматтайды және оларды бағаналар драйверіне трассировкалайды. Жол драйверлері (Row Driver Circuit) жолда топтастырылған ашатын (отпирающих) импульстерді қалыптастырады және оларды TFT өрісті кілттер бекітпесіне жібереді. Бұл драйверлер жұқа қабатты транзистордың бекітпе драйвері (Gate Driver Circuit) деп атайды. Бағаналардың драйверлерлері(Column Driver Circuit) бағаналарда топтастырылған субпикселдің жарықтылығы туралы ақпаратты сигналдардың жұқа қабатты транзисторлар бастауларына кезекпен беру үшін қолданылады. Бұл аналогты сигналдар RGB сандық сигналдардан бағана драйверлердің құрамына кіретін САТ(ЦАП) көмегімен алынған. Бұл драйверлерді сонымен қатар бастау драйвері(Source Driver Circuit) деп атайды. Әрбір жол және бағана драйверлердің микросхемасында аз қадамды жүздеген шығысы болады, сондықтан мұндай микросхемаларды шыны(СоG — Chip on Glass технология) бетіне немесе жалпақ біріктірілген кабельдерге қояды. Соңғысында кабель(шлейф) мен драйвер микросхемасы бір бүтін ретінде өндіреді. Мұндай біріккен конструкцияларды(жалпақ кабель – драйвер корпусы) ТСР (Tape Carrier Package) деп атайды. TFT LCD дисплей маркировкасы 4 элементтен тұрады. Мысал ретінде LB040Q02 белгісін қарастырайық. Белгінің бірінші элементі екі әріптен(LB) тұрады және дисплейдің қолданылу аясын анықтайды. LB — кең аумақта қолданылу (автокөліктер, медициналық аппаратуралар, өлшегіш техника және т.б.). LC — теледидар үшін, LM — монитор үшін, LP —ноутбук үшін бола алады. Екінші элемент — үш мәнді ондық сан — бұл дюймнің ондық үлесімен есептелетін панельдің диаганоль бойынша. Келесі элемент – әріп(немесе екеу) панельдің рұқсатын білдіреді. «Q» — QVGA-ның қысқартылуы (рұқсаты 320x240нүкте). «V» әрпі VGA сәйкес келеді(640x480 нүкте), ал «Х» — ХGA (1280x768 нүкте). «W» әрпі кеңформатты панельді білдіреді. Маркировканың соңғы элементі(екі сан) – жасаудың технологиялық нөмірі.

12.14 сурет. TFT LCD конструкциясының ерекшеліктері