액정 디스플레이 기술의 액정

1)능동형 디스플레이 장치 :

광 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 PDP, 네온 디스플레이, 전계발광 디스플레이(EL), OEL 등.

2)수동 디스플레이 장치

패시브 디스플레이 장치의 분류는 다음 표1.1에 나와 있습니다.

다양한 디스플레이 장치를 비교하면 액정 디스플레이 장치가 독특하고 우수한 특성을 많이 가지고 있다는 것을 알 수 있습니다. 다음은 간략한 소개입니다.

I. 장점 :

1) 저전압, 마이크로 전력 소비

작동 전압이 매우 낮고 2V ~ 3V 만 작동 할 수 있으며 작동 전류는 몇 마이크로 암페어, 즉 표시된 각 문자에 대해 몇 마이크로 암페어에 불과합니다. 작은 버튼 배터리도 다른 디스플레이 장치와 비교할 수없는 1~2 년 동안 지속될 수 있습니다. 작동 전압 및 전력 소비에서 액정 디스플레이는 대규모 집적 회로 개발에 정확히 적용됩니다. 전자 시계, 계산기, 휴대용 계측기, 휴대용 컴퓨터 및 GPS 전자지도와 같은 것이 가능합니다.

2)저전압 드라이브

일반적으로 트위스트 네마틱(TN) 디바이스의 임계 전압은 1.5~2V에 불과하여 대규모 집적 회로에 직접 매칭할 수 있습니다.

3)평면 구조

LCD 장치의 기본 구조는 두 개의 유리 기판으로 만들어진 얇은 상자입니다. 이 구조는 제한된 면적에 가장 많은 양의 디스플레이 콘텐츠를 수용 할 수있는 디스플레이 창으로 사용하기에 가장 적합하며 디스플레이 콘텐츠의 활용률이 가장 높습니다. 또한 이 구조는 카메라에 사용되는 디스플레이 윈도우의 경우처럼 매우 작게 만들 수 있을 뿐만 아니라 대형 스크린 LCD TV 및 대형 LCD 광고판의 경우처럼 매우 크게 만들 수도 있습니다.

이 구조는 또한 대규모 자동 생산도 용이하게 합니다. 현재 대부분의 LCD 장치 생산은 자동 및 반자동 통합 기술을 사용하며, 소수의 작업자만이 연간 수천 개를 생산할 수 있는 생산 라인을 가동할 수 있습니다.

현재 플라스틱 기판으로 만든 액정 디스플레이 장치가 개발되었습니다. 이러한 장치는 종이처럼 얇고 유연하여 사용 공간을 더욱 줄일 수 있습니다.

4)패시브 디스플레이

1)는 디스플레이 장치 자체가 빛을 발산하지 못하고 외부 빛을 변조하여 디스플레이를 구현합니다. 능동형 디스플레이 장치와 달리 빛을 통해 사람의 눈을 자극하여 표시하는 것이 아니라 다른 대비에 의해 형성된 외부 빛의 다른 반사를 통해서만 디스플레이를 표시합니다. 그래서 패시브 디스플레이라고 합니다. 패시브 디스플레이는 사람의 시력에 더 적합하고 피로를 느끼기 쉽지 않습니다. 이 장점은 많은 양의 정보, 고밀도 및 빠른 변환, 장시간 관찰을 표시하는 데 특히 중요합니다.

2) 패시브 디스플레이는 광 침식을 두려워하지 않습니다. 소위 포토 에칭은 주변 조명이 더 밝을 때 디스플레이 정보의 내용이 빛에 의해 씻겨져 디스플레이가 선명하지 않은 반면 수동 디스플레이는 디스플레이의 목적을 달성하기 위해 외부 빛의 반사를 통해 이루어 지므로 외부 빛이 강할수록 반사광이 강할수록 디스플레이의 내용이 더 선명 해집니다.

3)LCD는 실외뿐만 아니라 실내에서도 표시 할 수 있습니다. 어두운 곳의 실내 디스플레이의 경우 백라이트를 장착하여 보이지 않는 단점을 극복 할 수 있습니다.

5)표시되는 정보의 양이 많습니다.

액정 디스플레이 장치는 CRT에 비해 음영 제한이없고 픽셀 포인트를 더 작고 미세하게 만들 수 있으며 플라즈마 디스플레이에 비해 액정 디스플레이 장치의 픽셀은 플라즈마 디스플레이가 필요하지 않으므로 픽셀 포인트 사이에 일정한 격리 영역이 있습니다. 결과적으로 LCD는 동일한 디스플레이 창 영역에 더 많은 픽셀과 더 많은 정보를 수용 할 수있어 고화질 TV 및 노트북 컴퓨터를 만드는 데 매우 유리합니다.

6)색상이 쉽습니다.

액정 자체에는 색이 없지만 탄탈륨은 컬러 필터링과 간섭 등 다양한 방법으로 색을 입힐 수 있습니다. 성숙한 컬러 필터링 기술로 인해 액정 착색이 더 정확하고 선명하며 색상 왜곡 착색 효과가 없습니다

7)긴 수명

액정 재료는 순도가 높은 유기 고분자 합성 재료입니다. 다른 재료도 고순도 물질이며 매우 깨끗한 조건에서 만들어집니다. 액정은 구동 전압이 매우 낮고 구동 전류가 매우 작습니다. 이 장치는 성능 저하가 거의 없고 수명이 길다. 실제 적용 측면에서 볼 때 강한 충격, 파손 또는 액세서리 손상을 제외하고는 LCD 장치 자체의 수명은 거의 끝이 없습니다.

8)방사선 없음, 오염 없음

LCD 디스플레이 장치는 사용시 부드러운 X- 선이나 전자기 방사선을 생성하지 않지만 방사선은 환경 오염 및 정보 유출을 유발할 수 있지만 LCD 디스플레이 장치는 이러한 문제를 일으키지 않습니다. 이상적인 디스플레이 장치입니다.

II. 다양한 디스플레이의 비교

다음 표는 대표적인 디스플레이 장치 몇 가지의 구조적 원리와 특성을 보여줍니다:디스플레이 장치 구조 원리 및 성능 특성. 기본 매개 변수의 능동형 디스플레이 전자빔관(CRT)은 1kv ~ 2kv 변조 전압, 소비 전력 10w ~ 100w, 밝기 약 100L ~ 2000L, 작동 온도 범위 약 (-50 ~ 80) 섭씨, 응답 잔광 3us ~ 1s, 기대 수명 65438 + 백만 시간입니다.

특징 : 진공관 3 차원 구조, 아날로그 회로 드라이브, 고휘도, 그레이 스케일, 채색하기 쉽고, 긴 수명, 높은 디스플레이 해상도, 비디오 컬러 영화 디스플레이에 적합하지만 볼륨이 크고 무겁고 전력 소비가 많고 디지털 방식으로 구동하기 어렵습니다. 글로우 디스플레이는 기본적으로 냉음극 글로우 방전 중 글꼴 주변의 음극 글로우 영역을 분석하여 이루어집니다. 기본 매개 변수는 170V ~ 300V DC 또는 펄스 구동, 30MW ~ 300MW의 전력 소비, 섭씨 (-50 ~ 75) 도의 작동 온도 범위, 100 ~ 300FL의 밝기입니다.

특징 : 고휘도, 눈길을 끄는, 간단한 구동이지만 고전압, 전력 소비, 진공관 형태의 모양. 능동형 디스플레이 형광 디스플레이 (VFD)는 음극 전자 방출을 기반으로하며 게이트에 의해 가속되어 형광체를 여기시켜 170V ~ 300V DC 또는 펄스 구동, 10w ~ 200w의 전력 소비, 작동 온도 범위 (-50 ~ 700C), 7us의 응답 속도, 200FL의 밝기, 디스플레이에 색상을 지정할 수 있습니다.

특징 : 저전압, 저전력 소비, 고휘도, 선명한 디스플레이, 진공관 모양, 이중 전원 공급 장치 드라이브. 셋째, 액정 디스플레이의 응용

액정 디스플레이 장치의 우수한 특성은 다양한 디스플레이 장치에서 그 위치를 결정합니다. 불과 20여 년 만에 LCD는 수백 년 동안 시계 산업을 변화시켰습니다. 전자 계산기는 모든 사람의 필수품이 되었습니다. 지능형 계측기는 휴대성을 위해 LCD를 사용합니다. 모든 종류의 컴퓨터는 인류의 생활 방식을 바꾸고 전쟁의 형태까지 변화시켰습니다.

액정은 특수 기능성 소재로서 매우 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 액정 디스플레이 장치를 중심으로 한 다양한 액정 제품의 출현과 발전으로 액정은 사회 생활의 모든 계층과 모든 구석에 침투했습니다. 인간은 액정을 개발했고 액정은 인류의 삶을 변화 시켰습니다.

넷째, 액정 디스플레이 시스템의 설계

임베디드 디스플레이 시스템의 설계에 대한 고성능 임베디드 휴대용 장치의 인기는 고성능, 저전력, 소형, 휴대 성, 다양한 조명 환경에서 작동 할 수 있다는 새로운 요구 사항을 제시합니다. 본 논문에서 설계한 임베디드 디스플레이 시스템은 이러한 휴대용 기기의 디스플레이 시스템 개발을 위한 솔루션을 제공하여 하이엔드 임베디드 기기가 요구하는 고성능을 충족할 뿐만 아니라 고휘도 디스플레이 조건에서 저전력 소비를 유지하며 하이엔드 PDA, 휴대용 미디어 플레이어, 휴대용 내비게이터, 휴대용 의료 및 테스트 장비 분야에 적용할 수 있습니다.

위와 같은 설계 목표를 달성하기 위해서는 메인 디바이스의 올바른 선택이 핵심입니다. 이 백서에서 선택한 임베디드 마이크로프로세서 삼성 S3C2440A(이 디스플레이 시스템의 LCD 컨트롤러이기도 함)는 주로 하이엔드 임베디드 장치를 지향합니다. 3채널 비동기 직렬 포트, SDRAM 컨트롤러, I2C 버스 인터페이스, USB 마스터-슬레이브 장치 인터페이스, 카메라 인터페이스, AC97 오디오 코덱 인터페이스, 터치 스크린 인터페이스 및 LCD를 포함하여 533MHz의 최고 작동 주파수인 ARM920T 코어를 사용합니다.

또한 Sharp의 3.5인치 투과형 리버스 TFT-LCD인 LQ035Q7DH01은 상호 연결 박막 트랜지스터의 전도성 흔적의 금속 코팅을 반사층으로 사용하여 입사광을 LCD 매트릭스를 통해 반환하는 Advanced-TFT 기술을 사용하여 저전력 소비를 유지하면서 강한 주변 광 아래에서 밝기를 향상시키고 밝은 곳에서는 HR-TFT (고반사 액정) 기능을, 어두운 환경에서는 백라이트가 내장된 투과형 기능을 갖추고 있습니다. 어두운 환경에서는 LCD 기능이 있으며, 강한 대낮과 완전한 어둠 속에서도 작동할 수 있습니다. 화면 해상도는 320 x 240이며 18비트 데이터 신호로 262,144 색상을 표시할 수 있습니다.

임베디드 Linux는 안정성, 플랫폼 이식성, 오픈 소스 코드 및 저렴한 비용이 우수하기 때문에 본 논문에서는 운영 체제로 임베디드 Linux를 선택합니다. 소프트웨어 개발 환경은 Linux 2.4.20 플랫폼을 채택하고 크로스 컴파일러는 arm-linux-gcc 2.95.3입니다. LQ035Q7DH01 디스플레이의 드라이버가 개발되었습니다.

1 LCD 컨트롤러 회로

LCD 컨트롤러는 영상 데이터를 전송하고 해당 제어 신호를 생성하는 데 사용됩니다.S3C2440A LCD 컨트롤러는 STN 화면의 최대 4K 색상과 TFT 화면의 256K 색상, 1024 × 768 LCD 화면의 다양한 해상도 지원 및 LCD 전용 DMA.S3C2440A 생성 제어 신호를 지원할 수 있습니다. 신호는 주로 프레임 동기화 신호 VFRAME, 라인 동기화 신호 VLINE, 픽셀 클럭 신호 VCLK 및 데이터 출력 활성화 신호 VM을 포함합니다. S3C2440A에는 VD [0: 23] * * 24개의 RGB 데이터 라인이 있습니다. 데이터 포맷에 따라 연결 모드가 다릅니다. 이 문서에서는 RGB565 모드를 사용합니다.

2 타이밍 및 데이터 매칭 회로

S3C2440A의 LCD 컨트롤러와 LCD 화면 LQ035Q7DH01은 데이터 형식 및 디스플레이 타이밍 측면에서 일치 할 수 없으므로 다른 데이터 형식의 데이터 인터페이스를 매핑하기 위해 타이밍 제어 IC 또는 CPLD를 선택해야 합니다. CPLD는 면적이 넓고 비용이 높기 때문에 일반적으로 회로에 유연한 구성이 필요한 경우에만 사용됩니다. 이 논문에서 타이밍 제어 IC는 작은 크기와 안정적인 성능을 갖춘 샤프의 LZ9FC22로, 특히 QVGA 화면 TFT-LCD용이며 18비트(R6G6B6) 컨트롤러입니다. 이 논문에서는 RGB565 16비트 작동 모드를 사용하므로 칩 입력 핀 R0 및 B0 접지를 사용합니다. 핀 크기는 LCD 화면 유형을 선택하는 데 사용되며, 로우 레벨에 연결하면 320×240 화면입니다. 하이 레벨에 연결하면 240×320 화면입니다. 이 문서에서 LCD는 240×320 화면이므로 이 핀은 하이 레벨에 연결되며, VRVE 핀은 LCD 프레임의 스캔 방향을 선택하는 데 사용되며, 로우 레벨에 연결하면 위에서 아래로, 하이 레벨에 연결하면 위에서 아래로, HRVE 핀은 LCD 행의 스캔 방향을 선택하는 데 사용되며, 로우 레벨에 연결하면 오른쪽에서 왼쪽으로, 하이 레벨에 연결하면 오른쪽에서 왼쪽으로 연결됩니다.

이 논문에서는 사용자의 필요에 따라 유연하게 구성할 수 있도록 그림 3과 같이 LCD 스캐닝 방향 구성 회로를 설계했습니다. 두 쌍의 저항 R32, R34, R33 및 R35 각각은 핀 VRVE 및 HRVE의 높고 낮은 레벨을 설정하기 위해 필요에 따라 회로에 액세스하도록 선택됩니다. LCD 프레임을 위에서 아래로 스캔하도록 구성하려면 VRVE 핀을 낮게 설정해야 합니다. 이 경우 저항 R35만 회로에 연결하면 되고 저항 R33은 연결할 필요가 없습니다. LCD 프레임 스캔 방향을 아래에서 위로 구성하려면 VRVE 핀을 높게 설정해야 합니다. 이 경우 저항 R33만 회로에 연결하면 되고 저항 R35는 연결할 필요가 없으며, LCD 라인 스캔 방향의 구성은 이와 유사합니다. 이 기사에서는 LCD가 위에서 아래로, 왼쪽에서 오른쪽으로 스캔 방향을 사용하므로 저항 R32와 R35가 회로에 연결되고 위치 R33과 R34는 비어 있습니다.

3 다중 전압 생성 회로

LCD는 디지털 회로와 아날로그 회로를 통합하고 있어 외부에서 전원을 공급해야 합니다. 또한 데이터 스캔을 완료하려면 TFT를 순차적으로 켜고 꺼야 합니다. TFT가 켜지면 소스 드라이버를 통해 디스플레이 전극에 데이터가 로드되고 디스플레이 전극과 수전극 사이의 전압차가 LCD에 작용하여 디스플레이가 이루어지므로 LCD의 턴온 전압, 턴오프 전압, 수전극에 가해지는 전압을 제어할 필요가 있습니다.

이 기사에서는 Panasonic에서 생산 한 저 드롭 아웃 선형 레귤레이터 LM1117DT-3.3 칩을 사용하여 LCD에 필요한 타이밍 제어 IC와 디지털 전압을 생성합니다. MAX1664는 미국 회사 MAXIM에서 도입 한 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 용 전원 공급 장치 칩으로 다른 전압을 생성하는 데 사용됩니다. 두 칩에 필요한 5V 입력 전압은 AC/DC 스위칭 전원 공급 장치에서 변환된 220V AC에서 제공되며, MAX1664 내부에는 2개의 DC-DC 컨버터가 통합되어 있는데, 그 중 DC-DC1은 입력 전압 범위 내에서 5.5V까지 출력 전압을 제공하고, DC-DC2는 양극과 음극 전압의 이중 출력으로 그 중 하나는 입력 전압 범위 내에서 28V까지 출력 전압을 제공할 수 있고, 다른 하나는 MAX1664는 LQ035Q7DH01과 같은 소형 TFT LCD에 효율적인 전압 레귤레이션을 제공할 수 있습니다. 또한 MAX1664는 고전력 스위칭 전원 공급 장치입니다. 전원 공급 회로와 바이패스 커패시터의 연결에 주의를 기울여야 합니다. 그림 4와 같이 33Ω 저항을 사용하여 칩의 IN 및 INP 바이패스 핀을 분리합니다. 그림 4에서 D4 ~ D6은 고속 쇼트키 다이오드로 사용해야 합니다. 인덕터의 DC 등가 저항은 변환 효율에 큰 영향을 미치므로 등가 저항이 낮은 인덕터로 L3 ~ L4를 사용하고 차폐 인덕터를 사용하여 노이즈 방사를 줄여야 합니다. 회로 기판의 배선은 신중하게 처리해야하며 접지 지점의 배선도 신중하게 처리해야하며 그렇지 않으면 각 회로의 출력 전압 안정성에 영향을 미칩니다.

4는 시스템의 전체 구조 블록 다이어그램을 보여줍니다.

LCD 컨트롤러는 먼저 SDRAM의 디스플레이 버퍼에서 이미지 데이터를 읽어 RGB565 데이터 형식으로 변환 한 다음 LCD 컨트롤러에서 생성 된 데이터 신호와 제어 신호를 타이밍 제어 IC LZ9FC22로 보내고, 타이밍 제어 IC는 데이터 신호와 제어 신호를 LCD와 일치하는 형식으로 변환하여 LCD로 보내고 마지막으로 LCD가 화면에 이미지를 표시합니다. 여기서 회로 기판 배선, LCD 컨트롤러와 LCD 화면 연결 거리는 너무 길 수 없으며 50cm를 초과하지 않는 것이 가장 좋으며 그렇지 않으면 디스플레이 오류가 발생하기 쉽습니다.

위와 같이 설계된 임베디드 디스플레이 시스템, 100 니트의 디스플레이 밝기, LCD 고휘도의 경우 모듈 전력 소비는 365mW 미만으로 높은 전력 소비를 수반하는 TFT-LCD 고휘도의 모순을 극복합니다. 동시에 하드웨어 드라이버 회로의 설계는 프레임 동기화 신호, 라인 동기화 신호, 픽셀 클록, 데이터 활성화 신호 및 RGB 데이터 신호를 제공하기 위해 LCD 컨트롤러 만 있으면되므로 다른 플랫폼으로의 이식을 위해 뛰어난 유연성과 실용성을 제공합니다.