مشغلات البوابات (Gate Driver) المدمجة على زجاج بانلات سامسونج: كيف تعمل وكيف تتولد نبضات G1 وG2 وG3

بانلات سامسونج الحديثة ليس لها كوف جانبي ظاهر، لأن مشغلات البوابات فيها مبنية على زجاج البانل نفسه. لكي تتعامل مع أعطال الصورة في هذه البانلات (مثل الدبل إيماج وتوقف حركة الصورة) يجب أن تفهم كيف تعمل هذه المشغلات ومن أين تأتي إشاراتها.

ما تتضمنه شاشة العرض

• أزواج متعددة من أقطاب توليد المجال: إلكترودات الموسفتات والإلكترود العام.
• الطبقة الكهروضوئية: السائل الكريستالي بين إلكترودات الموسفتات والإلكترود العام.

تتصل إلكترودات الموسفتات بإشارة الصورة عن طريق مفتاح إلكتروني (موسفيت)، يُشغَّل بنبضات بوابات أفقية تأتي من المشغلات الجانبية على البانل. ولتسهيل الفهم يُقسَّم البانل إلى خلايا متشابهة منفصلة، وما يُدرس على خلية واحدة ينطبق على كل الخلايا.

أبعاد الخلية الثلاثة

• البعد العرضي (الأفقي) — تمر فيه نبضات تشغيل بوابات الموسفتات القادمة من الريجيسترات الجانبية للبانل
• البعد الطولي (الرأسي) — تمر فيه معلومات الصورة الكهربية (الداتا) القادمة من مشغلات الداتا إلى منابع الموسفتات (S)
• بعد العمق — سمك السائل الكريستالي بين إلكترود الموسفيت والإلكترود العام (VCOM)، وهو محور فكرة البانل LCD

الخلية تعمل كمحول: عندما تصل إشارة الصورة إلى إلكترود الموسفيت، يولّد جهدها مجالاً كهربياً مع الإلكترود العام، ويتحول هذا المجال إلى إشارة ضوئية تعتمد على قيمته، فتظهر الصورة على الشاشة بكامل تفاصيلها.

مشغلات البوابات ومشغلات الداتا

مشغلات البوابات تولد نبضات تشغّل مفاتيح الموسفتات وتوقفها في التوقيت المناسب حسب أوامر بروسيسور التيكون. ومشغلات الداتا تحوّل إشارة الصورة إلى جهود تمر عبر الموسفتات إلى إلكتروداتها. إشارات البوابات يولدها مشغل المسح (Scan Driver)، ثم تُكبَّر في مغير المستوى (Level Shifter) لتصبح إشارات جهدها أكبر من 20 فولت تشغّل بوابات الموسفتات. توضع مشغلات البوابات بإحدى طريقتين: 1. شرائح مرنة تسمى TCP (Tape Carrier Package)، وتظهر على جانبي البانل كودان (Ears) أو كوف جانبي، وتسمى مشغلات بوابات خارجية. 2. على زجاج البانل COG (Chip On Glass)، وتسمى مشغلات بوابات داخلية. سامسونج تستخدم هذا النظام منذ زمن طويل بتقنية ASG (Amorphous Silicon Gate).

دور متكاملة Level Shifter

تولد متكاملة بروسيسور التيكون إشارات تزامن منخفضة الجهد CPV وSTV وOE، نحو 5 فولت. هذا الجهد لا يكفي لتشغيل خطوط البوابات الأفقية في البانل، لذلك تُكبَّر في دائرة Level Shifter. في البوصات الكبيرة تكون هذه الدائرة عادة منفصلة عن التيكون في متكاملة أو أكثر، وفي البوصات الصغيرة (أقل من 32 بوصة) تكون ضمن بروسيسور التيكون. حدد مكان متكاملة Level Shifter في البوصات الكبيرة، خاصة عند حدوث أعطال مثل الدبل إيماج أو ثبات حركة الصورة، لأن إجراءات الإصلاح تكون على إشاراتها CKV وCKVB وSTVP. هذه هي إشارات تزامن الصورة المكبرة (أكبر من 20 فولت). وتكون في مجموعة واحدة في البانلات الأصغر من 32 بوصة، وفي مجموعتين أو أكثر في البوصات الكبيرة.

مسجلات الإزاحة على الزجاج

مشغل البوابات يتكون من سلسلة مسجلات إزاحة (SR = Shift Register): SR1 وSR2 وSR3 وهكذا. نبضة البدء STVP تبدأ أول مسجل فقط. ولتشغيل المسجل الثاني تُستخدم نبضة خرج المسجل الأول، ويرمز لها على المسجل CROUT، وهي تشبه نبضة البدء وتعمل نبضة بدء للمسجل التالي. وهكذا مع باقي المسجلات: خرج كل مسجل نبضة بدء للذي بعده. ولا تتكرر STVP إلا بعد مسح البانل بالكامل والعودة إلى أول بكسل. النبضة CKV1 تغذي المسجلات الفردية SR1 وSR3 وSR5، ويرمز لها CK على كل مسجل، وهي نبضات تزامن الخطوط الفردية. والنبضة CKVB1 تغذي المسجلات الزوجية SR2 وSR4، وهي نبضات تزامن الخطوط الزوجية. هذا المثال لبانل صغير يعمل بمجموعة واحدة من النبضات بغرض الشرح.

كيف تتكون نبضات الخرج G1 وG2 وG3

• G1 (الخط الأول الفردي) — تبدأ مع وصول CKV1 التي تركب على نبضة البدء STVP، فتتكون نبضة خرج عالية الجهد أكبر من 20 فولت، وتنتهي مع وصول CKV2
• G2 (الخط الثاني الزوجي) — تبدأ مع وصول CKV2، وتستخدم نبضة خرج المسجل الأول CROUT نبضة بدء، وتنتهي مع وصول CKVB1
• G3 (الخط الثالث الفردي) — تبدأ مع وصول CKVB1، وتستخدم خرج المسجل الثاني CROUT نبضة بدء، وتنتهي مع نهاية CKV2
• وهكذا باقي نبضات تشغيل بوابات الخطوط الأفقية

أمثلة عملية على إصلاح هذه البانلات: https://mr-ic.store/guide/158 ومثال آخر: https://mr-ic.store/guide/159