как выбрать текстовый экран / Амперка
Текстовые дисплеи встречаются повсюду: в турникетах общественного транспорта, в парковочных терминалах и вендинговых аппаратах. Само собой, текстовые ЖК-индикаторы годятся и для самодельной электроники, когда семисегментного индикатора мало, а ставить навороченный графический экран — избыточно. Рассмотрим особенности текстовых экранов на примере девайсов российской компании МЭЛТ.
Видеообзор
Что это такое
Рассматриваемые нами ЖК-дисплеи относятся к знакосинтезирующим индикаторам: они выводят буквы, цифры и типографские знаки из готовой таблицы символов, в отличие от графических дисплеев, которые рисуют произвольное изображение по точкам.
На текстовых экранах удобно отображать численные показания датчиков (температуру, влажность, скорость и так далее), выводить статусы и меню устройства.
Для задач посложнее нужно смотреть в сторону графических дисплеев.
Чем выделяется линейка текстовых экранов МЭЛТ? Перечислим несколько особенностей.
- Крупные символы на ЖК-матрице с LED-подсветкой хорошо читаются при разном освещении.
- Дисплейные модули выдерживают лёгкие механические нагрузки и широкий диапазон температур (от -20 до 70 °C), поэтому они подходят для уличных устройств.
- Экраны оснащены контроллером КБ1013ВГ6, который совместим с популярным Hitachi HD44780 и уймой проектов для него.
- Встроенная таблица символов включает русский и английский язык, а также белорусские, украинские и казахские символы.
Разрешение экрана
Минимальная единица текстового экрана — 1 символ, поэтому вместо пиксельного разрешения уместно говорить о количестве знакомест на экране.
У нас представлены дисплеи МЭЛТ с тремя вариантами разрешения:
- 8×2 — две строчки по 8 символов;
- 16×2 — две строчки по 16 символов;
- 20×4 — четыре строчки по 20 символов.
Компактный текстовый экран 8×2 подходит для вывода времени, даты и показаний датчиков, но для информативных текстовых менюшек он маловат. Чтобы сделать удобное текстовое меню без суровых ограничений на количество символов, выбирайте экраны покрупнее с разрешением 16×2 и 20×4.
Интерфейс экрана
Базовые модели ЖК-индикаторов МЭЛТ подключаются через параллельный интерфейс, который занимает от 6 до 10 пинов на управляющей платформе. Если кроме дисплея вы планируете подключать минимальное количество модулей — подобный сценарий вас устроит. Но как быть, если в вашем проекте буквально каждый пин на счету?
В таком случае уместно выбрать текстовый дисплей с интерфейсом I²C. Во-первых, он сэкономит кучу пинов: для управления ему достаточно всего двух проводов, поэтому на контроллере высвободится место для нескольких дополнительных датчиков. Во-вторых, вы сможете программно активировать подсветку экрана через тот же интерфейс I²C. А если вам попадётся любопытный проект, где используется обычный экран с параллельным интерфейсом, то воплощение с I²C-дисплеем не потребует переделок: он обратно совместим с базовыми моделями, включая распиновку.
Экраны с параллельным интерфейсом:
- 8×2 янтарный с чёрным
- 16×2 янтарный с чёрным
- 16×2 зелёный с чёрным
- 16×2 синий с белым
- 16×2 красный с чёрным
- 16×2 чёрный с зелёным
- 20×4 янтарный с чёрным
- 20×4 чёрный с зелёным
Экраны с интерфейсом I²C:
- 16×2 зелёный с чёрным (I²C, 5 В)
- 16×2 зелёный с чёрным (I²C, 3,3 В)
- 20×4 зелёный с чёрным (I²C, 5 В)
- 20×4 зелёный с чёрным (I²C, 3,3 В)
Питание экрана
Большинство текстовых экранов МЭЛТ рассчитано на 5-вольтовое питание — а значит, они заработают от контроллеров Arduino и совместимых платформ с напряжением 5 В. При этом напряжение логических уровней лежит в диапазоне 3,3–5 В, поэтому, если подвести внешнее питание, 5-вольтовый дисплей сможет работать с 3,3-вольтовой платформой.
Если вашим проектом рулит плата с напряжением 3,3 вольта (Arduino серии MKR, Raspberry Pi, ESP32 и т. д.) — удобнее взять соответствующий дисплей с питанием 3,3 В, чтобы избежать лишних проблем с совместимостью.
Экраны с питанием 3,3 В:
- 16×2 зелёный с чёрным (I²C, 3,3 В)
- 20×4 зелёный с чёрным (I²C, 3,3 В)
В итоге
Знакосинтезирующие дисплеи не теряют своей актуальности, потому что на них можно наглядно отобразить информацию с вашего девайса или создать текстовое меню без особых усилий в плане разработки. Достаточно лишь взять ту модель экрана, которая обладает достаточным количеством символов и сочетается по интерфейсу и питанию с остальными компонентами устройства.
Полезные ссылки
- Текстовые экраны в каталоге Амперки
- Официальный сайт МЭЛТ
Работа с символьным жидкокристаллическим индикатором
Методическое указание к лабораторной работе на учебном стенде LESO1.
- Краткие теоретические сведения:
- Устройство и принцип работы символьного жидкокристаллического индикатора
- Рекомендации по программному управлению ЖКИ
- Задание к работе в лаборатории
- Указания к составлению отчета
- Изучить схему подключения жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) к микроконтроллеру.
- Изучить особенности работы символьного ЖКИ.
- Изучить особенность параллельной синхронной передачи данных.
- Научится выводить на ЖКИ информацию.
- По конспекту лекций и рекомендуемой литературе изучить принцип работы символьного жидкокристаллического индикатора.
- По конспекту лекций и рекомендуемой литературе изучить принцип работы параллельных портов ввода-вывода микроконтроллера.
- Составить алгоритм работы программы, соответственно заданию.
- Составить программу на языке программирования С.
3.1 Устройство и принцип работы символьного жидкокристаллического индикатора
В настоящее время в микропроцессорных системах для отображения широко используют жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ). Условно все ЖКИ можно разделить на две категории: символьные, или знакосинтезирующие, и графические.
Графические индикаторы представляют собой матрицу из m строк и n столбцов, на пересечении которых находятся пиксели. Пиксель представляет собой неделимый объект прямоугольной или круглой формы, обладающий определённым цветом; пиксель – наименьшая единица растрового изображения. Если на определенный столбец и строку подать электрический сигнал, то пиксель на их пересечении изменит свой цвет. Подавая группу сигналов на столбцы и строки можно формировать по точкам произвольное графическое изображение. Так работает графический ЖКИ. В символьном же ЖКИ матрица пикселей разбита на подматрицы, каждая подматрица предназначена для формирования одного символа: цифры, буквы или знака препинания. Как правило, для формирования одного символа используют матрицу из восьми строк и пяти столбцов. Символьные индикаторы бывают одно-, двух- и четырехстрочными.
Для упрощения взаимодействия микропроцессорной системы и ЖКИ используют специализированную микросхему – контроллер (драйвер) ЖКИ.
Он управляет пикселями жидкокристаллического дисплея и интерфейсной частью индикатора. Обычно такой контроллер входит в состав индикатора. В целом жидкокристаллический индикатор представляет собой печатную плату, на которой смонтирован сам дисплей, контроллер и необходимые дополнительные электронные компоненты. Внешний вид ЖКИ показан на рисунке ниже.
В учебном стенде LESO1 использован двухстрочный восьмисимвольный ЖКИ. Структурная схема показана на рисунке 2.
В состав контроллера ЖКИ входят три вида памяти: CGROM
, CGRAM, DDRAM. Когда микроконтроллер передает в контроллер ЖКИ ASCII-коды символов, то они записываются в DDRAM (Display data RAM – ОЗУ ASCII-кодов отображаемых символов), такую память называют видеопамятью или видеобуфером. Видеобуфер в символьных индикаторах обычно содержит 80 ячеек памяти – больше, чем число знакомест дисплея.
У двухстрочных индикаторов ячейки с адресами от 0x00 и до 0x27 отображаются на верхней строке дисплея, а ячейки с адресами 0x40 … 0x67 – на нижней строке. Смещая видимое окно дисплея относительно DDRAM, можно отображать на дисплее различные области видеопамяти. Сдвиг окна индикатора относительно видеобуфера для верхней и нижней строк происходит синхронно, как это показано на рисунке 3. Курсор будет виден на индикаторе только в том случае, если он попал в зону видимости дисплея (и если предварительно была подана команда отображать курсор).Матрицы начертания символов хранятся в памяти знакогенератора. Память знакогенератора включает в себя CGROM (Character generator ROM – ПЗУ знакогенератора), в которую на заводе-изготовителе загружены начертания символов таблицы ASCII. Содержимое CGROM изменить нельзя. Для того, чтобы пользователь смог самостоятельно задать начертание нужных ему символов, в знакогенераторе имеется специальное ОЗУ – CGRAM (Character generator RAM).
Под ячейки CGRAM отведены первые (младшие) 16 адресов таблицы кодов.
Схема подключения ЖКИ к микроконтроллеру ADuC842 показана ниже на рисунке:
Интерфейс подключения – параллельный. Для соединения индикатора с микроконтроллером используется 11 линий — восемь для передачи данных ( D0 – D7) и три линии управления. Линия RS служит для сообщения контроллеру индикатора о том, что именно передается по шине: команда или данные (RS = 1 — данные, RS = 0 — команда). По линии Е передается строб-сигнал, сопровождающий запись или чтение данных: по переходу сигнала на линии E из 1 в 0 осуществляется запись данных во входной буфер микроконтроллера индикатора. Запись информации в ЖКИ происходит по спаду этого сигнала. Потенциал на управляющем выводе R/W (Read/Write) задает направление передачи информации, при R/W = 0 осуществляется запись в память индикатора, при R/W = 1 – чтение из нее.
Диаграммы передачи данных от управляющего микроконтроллера к контроллеру ЖКИ и от контроллера ЖКИ в управляющий микроконтроллер показаны на рисунках 5 и 6 соответственно. После приема информации контроллеру ЖКИ требуется некоторое время на выполнение команд, в это время управляющий контроллер не должен давать следующую команду или пересылать данные.
В таблице 1 приведены команды контроллера ЖКИ и время, необходимое для выполнения этих команд. Для того чтобы можно было определить, когда ЖКИ закончит свои внутренние операции, контроллер ЖКИ содержит специальный флаг занятости – BUSY-флаг (BF). Если контроллер занят выполнением внутренних операций, то BF установлен (BF = 1), если же контроллер готов принять следующую команду, то BF сброшен (BF = 0).
Более простой способ организации обмена заключается в том, что управляющий микроконтроллер, зная, сколько времени требуется ЖКИ на обработку той или иной команды, после каждой передачи информации ждет соответствующее время.
Таблица 1 – Команды контроллера ЖКИ
| Команда | Код | Описание | Время исполнения команды | |||||||||
| RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | |||
| Очистка дисплея | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | Записывает код 0x20 (пробел) во все ячейки DDRAM, устанавливает счетчик адреса DDRAM в 0x00. | 1,5 мс |
| Возврат в начальную позицию | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | х | Устанавливает счетчик адреса DDRAM в 0x00 и возвращает курсор в начальную позицию. Содержимое DDRAM не изменяется. | 1,5 мс |
| Режим ввода | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | L/R | SH | Задает направление перемещения курсора (L/R) и разрешает сдвиг сразу всех символов (SH). | 38 мс |
| Включение-выключение дисплея | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D | C | B | Устанавливает/ отключает биты, отвечающие за включения дисплея (D), отображение курсора (C), мерцание курсора (B). | 38 мкс |
| Сдвиг курсора или видимой области дисплея | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D/C | R/L | x | x | Бит D/C определяет то, что будет перемещаться – видимая область дисплея или курсор (при D/C = 1 перемещается видимая область, при D/C = 0 – курсор), R/L задает направление перемещения. DDRAM не изменяется | 38 мкс |
| Начальные установки | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | DL | N | F | x | x | Определяет разрядность шины интерфейса (DL = 1 8-бит, DL = 0 4-бита), количества строк на дисплее (N = 1 – две строки, N = 0 – одна строка) и размера символов (F = 1 – 5×11 точек, F = 0 5×8 точек). | 38 мкс |
| Установка адреса CGRAM | 0 | 0 | 0 | 1 | A5 | A4 | A3 | A2 | A1 | A0 | Установка счетчика адреса CGRAM | 38 мкс |
| Установка адреса DDRAM | 0 | 0 | 1 | A6 | A5 | A4 | A3 | A2 | A1 | A0 | Установка счетчика адреса DDRAM | 38 мкс |
| Чтение BF и счетчика адреса | 0 | 1 | BF | A6 | A5 | A4 | A3 | A2 | A1 | A0 | Если BF = 1 то контроллер ЖКИ выполняет внутреннюю операцию. А6 – А0 – текущее значение адреса DDRAM. | 0 |
| Запись данных в RAM | 1 | 0 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | Запись данных в ОЗУ (DDRAM или CGRAM) | 38 мкс |
| Чтение данных из RAM | 1 | 1 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | Чтение данных из ОЗУ (DDRAM или CGRAM) | 38 мкс |
Перед началом работы требуется произвести инициализацию ЖКИ согласно алгоритму, показанному на рисунке 7.
3.2 Рекомендации по программному управлению ЖКИ
Программу для работы с ЖКИ следует организовать в виде функций, выполняющих определенные действия, причем более сложные функции могут включать в себя простейшие. Простейшими могут быть такие подпрограммы, как функция, отправляющая команду контроллеру дисплея; функция, устанавливающая счетчик адреса; или функция, записывающая данные в DDRAM. В любом случае, общий алгоритм передачи информации контроллеру не изменится. Руководствуясь диаграммой передачи информации (рисунок 5), определим последовательность действий при передаче информации в ЖКИ следующим образом: устанавливаем требуемое значение RS, на линию R/W подаем логический ноль, затем на линию E выводим логическую единицу, после чего подаем на шину D значение передаваемого байта.
Контроллер ЖКИ считает этот байт и состояние управляющих линий (RS, R/W) только после подачи на линию E логического ноля. При этом, если временные задержки, указные на диаграмме, меньше длительности машинного цикла, то ими можно пренебречь. Код программы, реализующей запись в память ЖКИ байта данных, показан ниже:
RS = 1; // выбираем команды или данные
RW = 0; // выбираем направление передачи
E = 1;
Data = symbol; // выводим байт данных на шину D
E = 0; // переводим сигнал на линии E из 1 в 0
delay (); /* ждем, пока контроллер выполняет внутренние операции*/
В приведенном участке программы подразумевается, что переменные RS, RW и E объявлены как sbit, а переменная Data – как sfr. Аналогично будет происходить передача любой команды контроллеру ЖКИ.
При реализации чтения информации из контроллера необходимо пользоваться диаграммой, приведенной на рисунке 6. Следует помнить, что для того, чтобы ввести информацию с параллельного порта, в него предварительно должны быть записаны логические единицы.
Для того, чтобы не загромождать основную программу алгоритм инициализации (рисунок 7) можно реализовать в виде отдельной подпрограммы. Временные задержки, указанные в алгоритме, следует задавать с помощью таймеров, как это делалось в лабораторной работе «Изучение таймеров микроконтроллера».
4 Задание к работе в лабораторииSFR таймеров SFR UART |
4.1 Вывод символа на ЖКИ
- Разработайте алгоритм программы, выводящей на экран ЖКИ ваше имя в заданной строке. Режим работы ЖКИ и номер строки определяется согласно варианту задания (таблица 2).
- По принципиальной схеме учебного стенда LESO1 определите, к каким выводам микроконтроллера ADuC842 подключен ЖКИ. По таблице SFR определите адреса используемых портов ввода-вывода.
- Разработайте и введите текст программы в соответствии с созданным алгоритмом.
- Оттранслируйте программу, и исправьте синтаксические ошибки.
- Загрузите полученный *.hex файл в лабораторный стенд LESO1.
- Убедитесь, что на экране дисплея в заданной позиции появился требуемый символ.
4.2 Управление ЖКИ через последовательный порт персонального компьютера (дополнительно)
- Измените программу таким образом, что бы на экране ЖКИ выводилась информация, переданная с персонального компьютера через UART. Передача команды осуществляется через терминал nwFlash. Выбор источника синхронизации и скорости передачи данных осуществляется по усмотрению студента.
- Загрузите полученный *.hex файл в лабораторный стенд LESO1.
- Через терминал nwFlash передайте коды символов, убедитесь, что соответствующие символы выводятся на экране индикатора.
Таблица 2 – Варианты заданий
| номер варианта | номер строки | режим курсора |
| 1 | первая | выключен |
| 2 | вторая | включен, мерцает |
| 3 | первая | включен, не мерцает |
| 4 | вторая | выключен |
| 5 | первая | включен, мерцает |
| 6 | вторая | включен, не мерцает |
| 7 | первая | выключен |
| 8 | вторая | включен, мерцает |
| 9 | первая | включен, не мерцает |
| 10 | вторая | выключен |
| 11 | первая | включен, мерцает |
| 12 | вторая | включен, не мерцает |
| 13 | первая | выключен |
| 14 | вторая | включен, мерцает |
| 15 | первая | включен, не мерцает |
Отчет должен содержать:
- Цель работы.
- Принципиальную схему подключения ЖКИ к управляющему микроконтроллер.
- Структурную схему ЖКИ.
- Диаграммы передачи данных по параллельному интерфейсу.
- Расчет параметров таймера.
- Графическую схему алгоритма работы программы.
- Исходный текст программы.
- Содержимое файла листинга программного проекта.
- Выводы по выполненной лабораторной работе.
Схемы, а также отчет в целом, выполняются согласно нормам ЕСКД.
Что такое ЖК? ЖК-технология и типы дисплеев
Расшифровывается как «жидкокристаллический дисплей». ЖК-дисплей — это технология плоскопанельного дисплея, обычно используемая в телевизорах и компьютерных мониторах. Он также используется в экранах для мобильных устройств, таких как ноутбуки, планшеты и смартфоны.
ЖК-дисплеи не только внешне отличаются от громоздких мониторов с ЭЛТ (электронно-лучевой трубкой), но и принцип их работы также существенно отличается. Вместо того, чтобы стрелять электронами по стеклянному экрану, ЖК-дисплей имеет подсветку, которая обеспечивает источником света отдельные пиксели, расположенные в прямоугольной сетке.
Каждый пиксель имеет субпиксель RGB (красный, зеленый и синий), который можно включить или выключить. Когда все субпиксели пикселя отключены, он отображается черным.
Когда все субпиксели включены на 100 %, они отображаются белым цветом. Регулируя отдельные уровни красного, зеленого и синего света, можно получить миллионы цветовых комбинаций.
Как устроены ЖК-дисплеи?
ЖК-экран состоит из тонкого слоя жидкокристаллического материала, расположенного между двумя электродами на стеклянных подложках, с двумя поляризаторами на каждой стороне. Поляризатор — это оптический фильтр, пропускающий световые волны определенной поляризации и блокирующий световые волны других поляризаций. Электроды должны быть прозрачными, поэтому наиболее популярным материалом является ITO (оксид индия и олова).
Поскольку ЖК-экран сам по себе не излучает свет, обычно за ЖК-экраном размещают подсветку, чтобы его можно было увидеть в темное время суток.
Источниками света для задней подсветки могут быть светодиоды (светоизлучающие диоды) или CCFL (люминесцентные лампы с холодным катодом). Светодиодная подсветка пользуется наибольшей популярностью. Конечно, если вы хотите иметь цветной дисплей, слой цветного фильтра можно превратить в ячейку ЖК-дисплея. Цветовой фильтр состоит из цветов RGB. Вы также можете добавить сенсорную панель перед ЖК-дисплеем.
Рис. 1 Структура ЖК-дисплея
Как работают ЖК-дисплеи?
Первая технология ЖК-панелей в массовом производстве называется TN (Twisted Nematic). Принцип, лежащий в основе ЖК-дисплеев, заключается в том, что, когда электрическое поле не применяется к молекулам жидких кристаллов, молекулы поворачиваются на 90 градусов в ячейке ЖК-дисплея. Когда свет окружающего света или контрового света проходит через первый поляризатор, свет поляризуется и скручивается с молекулярным слоем жидкого кристалла. Когда он достигает второго поляризатора, он блокируется.
Зритель видит, что дисплей черный.
Когда к молекулам жидких кристаллов прикладывается электрическое поле, они раскручиваются. Когда поляризованный свет достигает слоя молекул жидких кристаллов, свет проходит прямо сквозь него, не искажаясь. Когда он достигнет второго поляризатора, он также пройдет, зритель увидит, что дисплей яркий.
Поскольку в ЖК-технологии вместо электрического тока используются электрические поля (проходят электроны), она имеет низкое энергопотребление.
Короткое видео на Youtube кратко и эффективно объяснит, как работают ЖК-дисплеи.
Рис. 2. Как работают ЖК-дисплеи
Основы ЖК-дисплеев
Самый простой ЖК-дисплей, представленный выше, называется ЖК-дисплеем с пассивной матрицей, который можно найти в основном в недорогих или простых приложениях, таких как калькуляторы, счетчики коммунальных услуг, ранние цифровые часы, будильники и т. д. ЖК-дисплеи с пассивной матрицей имеют множество ограничений, таких как узкий угол обзора, медленная скорость отклика, тусклость, но они отлично подходят для энергопотребления.
Чтобы устранить недостатки, ученые и инженеры разработали ЖК-технологию с активной матрицей. Наиболее широко используется ЖК-технология TFT (тонкопленочный транзистор). На основе TFT LCD разработаны еще более современные технологии LCD. Наиболее известным является ЖК-дисплей IPS (In Plane Switching). У него сверхширокий угол обзора, превосходное качество изображения, быстрый отклик, отличная контрастность, меньше дефектов выгорания и т. д.
ЖК-дисплеи IPS широко используются в ЖК-мониторах, ЖК-телевизорах, iPhone, планшетах и т. д. Компания Samsung даже произвела революцию в области светодиодов. Подсветка должна быть QLED (квантовая точка), чтобы отключать светодиоды там, где свет не нужен для получения более глубокого черного.
Рис. 3 Активный цветной TFT-дисплей
Различные типы ЖК-дисплеев
- – Twisted Nematic Display: Производство TN (Twisted Nematic) ЖК-дисплеев может производиться наиболее часто и использовать различные типы дисплеев во всех отраслях промышленности. Эти дисплеи чаще всего используются геймерами, поскольку они дешевы и имеют быстрое время отклика по сравнению с другими дисплеями. Основным недостатком этих дисплеев является то, что они имеют низкое качество, а также частичные коэффициенты контрастности, углы обзора и цветопередачу. Но этих устройств достаточно для повседневной работы.
- – Twisted Nematic Display: Производство TN (Twisted Nematic) ЖК-дисплеев может производиться наиболее часто и использовать различные типы дисплеев во всех отраслях промышленности.
Эти дисплеи чаще всего используются геймерами, поскольку они дешевы и имеют быстрое время отклика по сравнению с другими дисплеями. Основным недостатком этих дисплеев является то, что они имеют низкое качество, а также частичные коэффициенты контрастности, углы обзора и цветопередачу. Но этих устройств достаточно для повседневной работы.
- — дисплей с переключением в плоскости: IPS-дисплеи считаются лучшими ЖК-дисплеями, поскольку они обеспечивают хорошее качество изображения, более высокие углы обзора, яркую точность цветопередачи и различия. Эти дисплеи в основном используются графическими дизайнерами, а в некоторых других приложениях ЖК-дисплеям требуются максимально возможные стандарты для воспроизведения изображения и цвета.
- – Панель вертикального выравнивания: Панели вертикального выравнивания (VA) размещаются в любом месте по центру среди технологий Twisted Nematic и панелей коммутации в плоскости. Эти панели имеют лучшие углы обзора, а также цветопередачу с более качественными характеристиками по сравнению с дисплеями типа TN. Эти панели имеют низкое время отклика. Но они гораздо более разумны и подходят для повседневного использования.
- – Панель вертикального выравнивания: Панели вертикального выравнивания (VA) размещаются в любом месте по центру среди технологий Twisted Nematic и панелей коммутации в плоскости.
Эти панели имеют лучшие углы обзора, а также цветопередачу с более качественными характеристиками по сравнению с дисплеями типа TN. Эти панели имеют низкое время отклика. Но они гораздо более разумны и подходят для повседневного использования.
- – Структура этой панели обеспечивает более глубокий черный цвет, а также лучшие цвета по сравнению с скрученным нематическим дисплеем. А несколько выравниваний кристаллов могут обеспечить лучшие углы обзора по сравнению с дисплеями типа TN. Эти дисплеи поставляются с компромиссом, потому что они дороги по сравнению с другими дисплеями. А также у них медленное время отклика и низкая частота обновления.
- — Advanced Fringe Field Switching (AFFS): ЖК-дисплеи AFFS обеспечивают лучшую производительность и широкий диапазон цветопередачи по сравнению с дисплеями IPS. Приложения AFFS очень продвинуты, потому что они могут уменьшить искажение цвета без ущерба для широкого угла обзора. Обычно этот дисплей используется в высокотехнологичных, а также в профессиональных средах, таких как жизнеспособные кабины самолетов.
- — Advanced Fringe Field Switching (AFFS): ЖК-дисплеи AFFS обеспечивают лучшую производительность и широкий диапазон цветопередачи по сравнению с дисплеями IPS. Приложения AFFS очень продвинуты, потому что они могут уменьшить искажение цвета без ущерба для широкого угла обзора.
Обычно этот дисплей используется в высокотехнологичных, а также в профессиональных средах, таких как жизнеспособные кабины самолетов.
- – Пассивные и активные матричные дисплеи: ЖК-дисплеи с пассивной матрицей работают с простой сеткой, так что заряд может подаваться на определенный пиксель на ЖК-дисплее. Один стеклянный слой дает столбцы, тогда как другой слой дает ряды, которые разработаны с использованием прозрачного проводящего материала, такого как оксид индия-олова. Система с пассивной матрицей имеет серьезные недостатки, в частности, время отклика — медленное и неточное управление напряжением. Время отклика дисплея в основном относится к способности дисплея обновлять отображаемое изображение.
- – ЖК-дисплеи с активной матрицей в основном основаны на TFT (тонкопленочных транзисторах). Эти транзисторы представляют собой небольшие переключающие транзисторы, а также конденсаторы, которые помещаются в матрицу на стеклянной подложке. Когда правильная строка активирована, заряд может быть передан вниз по точному столбцу, чтобы можно было адресовать конкретный пиксель, потому что все дополнительные строки, которые пересекает столбец, выключаются, просто конденсатор рядом с назначенным пикселем получает заряд .
Когда правильная строка активирована, заряд может быть передан вниз по точному столбцу, чтобы можно было адресовать конкретный пиксель, потому что все дополнительные строки, которые пересекает столбец, выключаются, просто конденсатор рядом с назначенным пикселем получает заряд .
Преимущества по сравнению с другими дисплеями
ЖК-технологии имеют большие преимущества в виде легкости, тонкости и низкого энергопотребления, что сделало возможным настенные телевизоры, ноутбуки, смартфоны, планшеты. На пути к прогрессу он уничтожил конкуренцию многих технологий отображения. Мы больше не видим ЭЛТ-мониторы на наших столах и плазменные телевизоры у себя дома. ЖК-технологии сейчас доминируют на рынке дисплеев. Но у любой технологии есть ограничения.
ЖК-технологии имеют медленное время отклика, особенно при низкой температуре, ограниченные углы обзора, требуется подсветка. Сосредоточьтесь на недостатках LCD, была разработана технология OLED (органические светоизлучающие диоды).
Некоторые высококачественные телевизоры и мобильные телефоны начинают использовать дисплеи AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diodes).
Эта передовая технология обеспечивает еще лучшую цветопередачу, четкое качество изображения, расширенную цветовую гамму и меньшее энергопотребление по сравнению с ЖК-технологией. Обратите внимание, что OLED-дисплеи включают AMOLED и PMOLED (органические светоизлучающие диоды с пассивной матрицей). Что вам нужно выбрать, так это AMOLED для вашего телевизора и мобильных телефонов вместо PMOLED.
Нажмите здесь, чтобы посмотреть наш обучающий видеоролик на Youtube!
Как работает технология ЖК-дисплеев
Технология ЖК-экранов довольно проста: ЖК-мониторы сделаны из вещества, которое постоянно находится в жидком состоянии, но обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам.
Жидкокристаллический дисплей является пассивным устройством, что означает, что он не излучает свет для отображения символов, изображений, видео и анимации.
Но он просто изменяет свет, проходящий через него. Внутренняя конструкция ЖК-дисплея описывает, как меняется свет при прохождении через него, чтобы создавать какие-либо символы, изображения и т. д.
Немного истории.
Американский изобретатель Дж. Фергасон создал первый работающий жидкокристаллический дисплей в 1970 году. До этого такие устройства потребляли слишком много энергии, срок их эксплуатации был ограничен, а контрастность изображения была на низком уровне. В 1971 году был представлен новый ЖК-монитор. Несмотря на то, что жидкие кристаллы были открыты давно, поначалу они применялись для разных целей. Молекулы жидких кристаллов под действием электричества могут менять свою ориентацию и, как следствие, изменять свойства проходящего через них светового луча. На основе этого открытия и благодаря дальнейшим исследованиям стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристалла для обеспечения создания изображения.
Сначала жидкие кристаллы нашли свое применение в дисплеях калькуляторов и кварцевых часов, а затем их использовали в мониторах. Сегодня, благодаря прогрессу в этой области, такие экраны стали очень популярны в настольных компьютерах и многих других устройствах.
Технология ЖК-дисплея.
ЖК-экраны представляют собой набор небольших сегментов, называемых пикселями, которыми можно манипулировать для отображения информации. Такие дисплеи имеют несколько слоев, где решающую роль играют две панели, изготовленные из стеклянного материала, не содержащего натрия и называемые подложкой. Подложка содержит тонкий слой жидких кристаллов между ними. Панели имеют желобки, которые направляют кристаллы, придавая им характерную ориентацию. Канавки параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между ними. Продольные канавки получаются в результате нанесения на поверхность стекла тонких пленок прозрачного пластика, которые затем обрабатываются определенным образом.
При соприкосновении с желобками молекулы ориентируются одинаково во всех клетках. Жидкокристаллическая панель освещается источником света в зависимости от того, где она расположена, так как ЖК-панели работают на отражение или на пропускание света. Плоскость поляризации светового луча повернута на 90° при прохождении одной панели. При появлении электрического поля молекулы частично выстраиваются вдоль него, и угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90°. При производстве экранов с использованием технологии ЖК-мониторов задняя подсветка монитора используется для вывода цветного изображения, так что свет генерируется сзади ЖК-мониторов. Нужно иметь возможность иметь картинку хорошего качества, даже если темно. Цвет получается с помощью трех фильтров, которые выделяют три основных компонента излучения источника белого света. Комбинируя три основных цвета для каждого пикселя экрана, можно воспроизвести любой цвет.
Сравнение ЖК-технологий: тогда и сейчас.
Современные ЖК-экраны также называют плоскими панелями, активной матрицей с двойным сканированием и тонкопленочными транзисторами. Сейчас они чрезвычайно популярны — всем нравится их элегантный вид, тонкость, компактность и экономичность. ЖК-мониторы обеспечивают качественную контрастность и яркое четкое изображение. В прошлом технология жидких кристаллов была медленной, не такой эффективной, как сейчас, а уровень их контрастности был низким. Первые матричные технологии, так называемые пассивные матрицы, неплохо работали с текстовой информацией, но при резком изменении картинки на экране появлялись так называемые «призраки». Поскольку ЖК-технология ориентирует каждый пиксель отдельно, четкость принимаемого текста выше по сравнению с ЭЛТ-мониторами, которые в прошлом могли конкурировать с ЖК-мониторами. Сейчас, конечно, с развитием техники и с учетом общего технологического процесса жидкокристаллические мониторы уже давно ушли вперед и занимают лидирующие позиции среди дисплеев, используемых для различных приложений.
