1, หลักการขับขี่ของ LCD แบบแบ่งส่วน: การตอบสนองของสนามไฟฟ้าและการสแกนแบบไดนามิก
แกนหลักของ LCD แบบแบ่งส่วนคือลักษณะการตอบสนองของสนามไฟฟ้าของโมเลกุลคริสตัลเหลว เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับผ่านอิเล็กโทรด ทิศทางการจัดตำแหน่งของโมเลกุลคริสตัลเหลวจะบิดเบี้ยว เปลี่ยนความโปร่งใส และควบคุมความสว่างของส่วนของปากกา ไดรฟ์ต้องตรงตามเงื่อนไขสำคัญสองประการ:
ไดรฟ์ AC: โมเลกุลผลึกเหลวไวต่อแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง และการใช้งานระยะยาว-อาจทำให้เกิดการย่อยสลายทางเคมีได้ ดังนั้น จึงต้องใช้ไดรฟ์ AC เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่ใช้กับปลายทั้งสองด้านของ LCD คือ 0
การสแกนแบบไดนามิก: ด้วยการใช้วิธีการสแกนแบบแบ่งส่วน จะมีการสแกน COM (อิเล็กโทรดทั่วไป) เพียงครั้งเดียวเท่านั้นที่ถูกต้องในเวลาใดก็ได้ และ COM ที่เหลือจะอยู่ในสถานะที่ไม่ถูกต้องเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนข้าม ตัวอย่างเช่น จอ LCD 1/4 Duty (4 COM) จำเป็นต้องแสดงผลแบบหลายส่วนโดยการสลับสัญญาณ COM อย่างรวดเร็ว
จากตัวอย่างโค้ดส่วน LCD ที่มีแรงดันไฟฟ้าทำงาน 3.3V, 1/4 Duty และ 1/3 Bias แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์การขับขี่จะอยู่ที่ประมาณ 1.1V (3.3V/3) เมื่อแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมส่วนของ LCD สูงกว่า 1.1V จะแสดงขึ้น และเมื่อต่ำกว่า 1.1V ก็จะปิดลง เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโกสต์ (การแสดงผลที่อ่อนแอ) จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างการแสดงผลมากกว่าหรือเท่ากับ 3.0V และน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.0V เมื่อปิดเครื่อง
2, การออกแบบฮาร์ดแวร์: ไดรฟ์โดยตรงของ MCU pin และการเลือกตัวควบคุมเฉพาะ
1. รูปแบบการขับเคลื่อนโดยตรงของพิน MCU
เหมาะสำหรับเครื่องมืออุตสาหกรรมที่มีเซ็กเมนต์น้อยกว่า (เช่น 4 บิตและ 8 เซ็กเมนต์) จึงสามารถลดต้นทุนและพื้นที่ PCB ได้อย่างมาก ยกตัวอย่าง MM32F031C6T6:
การกำหนดค่าพอร์ต COM: ใช้โหมดความต้านทานสูง GPIO เชื่อมต่อตัวต้านทาน 47K กับตัวเก็บประจุสำหรับ COM แต่ละตัว และรับแรงดันไฟฟ้าจุดกึ่งกลาง (1/2 VDD) หลังจากการกรอง RC ตั้งค่าให้ผลัก-เอาต์พุตดึงระหว่างการสแกน คืนค่าสถานะอิมพีแดนซ์สูงในระหว่างที่ไม่ได้สแกน
การกำหนดค่าพอร์ต SEG: การใช้โหมดพุช-พุลเอาท์พุต การกลับด้านหรือใน-เฟสด้วยสัญญาณ COM เพื่อควบคุมการแสดงผล ตัวอย่างเช่น เมื่อ COM สแกน ถ้าจำเป็นต้องแสดง SEG ก็จะส่งเอาต์พุตเป็นแรงดันไฟฟ้ากลับหัว หากจำเป็นต้องปิด ให้เอาต์พุตแรงดันเฟสเดียวกัน
วงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้า: สำหรับ 1/3 Bias LCD ต้องใช้เครือข่ายตัวแบ่งตัวต้านทาน (เช่น 150K, 10K, 100K, 47K ตัวต้านทานผสมกัน) เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้า 0.5V, 2.5V และ 4.5V เพื่อให้แน่ใจว่าพอร์ต COM ส่งออกแรงดันไฟฟ้าจุดกึ่งกลางที่ 2.5V เมื่ออยู่ในสถานะที่มีความต้านทานสูง
2. โซลูชันคอนโทรลเลอร์ LCD เฉพาะ
สำหรับเครื่องมือที่ซับซ้อน เช่น จอแสดงผลแบบหลายบรรทัดและการควบคุมแบ็คไลท์ ขอแนะนำให้ใช้ MCU ที่มี-ตัวควบคุม LCD ในตัว (เช่น Renesas RL78, ซีรีส์ RA4M1) ข้อดีของมัน ได้แก่ :
การออกแบบบูรณาการ: จัดเตรียมโมดูลต่างๆ เช่น การลงทะเบียนข้อมูลการแสดงผล การควบคุมนาฬิกา วงจรบูสต์ ฯลฯ ซึ่งช่วยลดจำนวนส่วนประกอบต่อพ่วง
การกำหนดค่าที่ยืดหยุ่น: รองรับการรวมกันของ Duty (1/2, 1/3, 1/4 ฯลฯ ) และ Bias (1/2, 1/3, 1/4 ฯลฯ ) เพื่อปรับให้เข้ากับข้อกำหนดเฉพาะที่แตกต่างกันของ LCD
การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานต่ำ: ด้วยการหยุดฟังก์ชันนาฬิกาที่ไม่จำเป็น (เช่น รีจิสเตอร์ OSMC) การใช้พลังงานจะลดลงและยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
3, การใช้งานซอฟต์แวร์: อัลกอริทึมการสแกนและการควบคุมการแสดงผล
1. อัลกอริธึมการสแกนคอร์
จำเป็นต้องแสดงรหัสส่วน LCD ผ่านการสแกนตามกำหนดเวลา และกระบวนการทั่วไปมีดังนี้:
การเริ่มต้น: กำหนดค่าโหมดพิน MCU (สถานะพุช-ดึง/อิมพีแดนซ์สูง) และการขัดจังหวะตัวจับเวลา (เช่น รอบ 2ms)
ฟังก์ชันการสแกน: เรียกใช้ฟังก์ชันการสแกนในการขัดจังหวะตัวจับเวลา สลับสัญญาณ COM แบบวงกลม และอัปเดตข้อมูล SEG ตัวอย่างเช่น 1/4 Duty LCD ต้องใช้รอบการโทร 8 รอบจึงจะสแกนหนึ่งเฟรมได้สำเร็จ (อัตรารีเฟรช 62.5Hz)
การบัฟเฟอร์ข้อมูล: ใช้อาร์เรย์หน่วยความจำวิดีโอเพื่อจัดเก็บเนื้อหาที่แสดง และแปลงตัวเลข/อักขระเป็นโค้ดส่วนผ่านการค้นหาตาราง (เช่น หมายเลข "8" ที่สอดคล้องกับ 0x7F)
2. การเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมการแสดงผล
การปรับคอนทราสต์: ปรับแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนโดยการปรับเครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทานไบแอสหรือ MCU ที่สร้างขึ้น-ในวงจรบูสต์ (เช่น รีเนซาส VLCD รีจิสเตอร์)
กลไกป้องกันการฉีกขาด: สำหรับ LCD ที่มีพิน TE (สัญญาณซิงโครนัส) พัลส์ TE จะถูกจับผ่านการขัดจังหวะ GPIO เพื่อให้เกิดการซิงโครไนซ์ระหว่างข้อมูลหน่วยความจำและการรีเฟรช เมื่อไม่มีพิน TE สามารถหลีกเลี่ยงการฉีกขาดของหน้าจอได้โดยการสืบค้นเส้นสแกน (เช่นคำสั่ง GetScanline ใน ST7789)
โหมดพลังงานต่ำ: ในโหมดสลีป พิน COM/SEG ทั้งหมดจะถูกเอาต์พุตที่ระดับต่ำ และวงจรไดรเวอร์ LCD จะถูกปิดเพื่อลดการใช้กระแสไฟ
4 แนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรม: กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก
1. การออกแบบที่กำหนดเอง
ความต้องการจอ LCD รหัสเซ็กเมนต์ในเครื่องมือทางอุตสาหกรรมมีความหลากหลายและจำเป็นต้องปรับแต่งตามสถานการณ์การใช้งาน
ขนาดและจำนวนส่วน: หากอุปกรณ์ทางการแพทย์จำเป็นต้องแสดงข้อมูลอุณหภูมิ อัตราการเต้นของหัวใจ และเวลาในพื้นที่ 40 มม. × 20 มม. จำเป็นต้องมีแผนการจัดเรียงอิเล็กโทรดที่เป็นนวัตกรรมใหม่
โหมดสีและออปติคัล: จอแสดงผลแบบบวก (พื้นหลังสีดำพร้อมข้อความสีขาว) เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมภายในอาคาร ในขณะที่จอแสดงผลแบบเนกาทีฟ (พื้นหลังสีขาวพร้อมข้อความสีดำ) ช่วยเพิ่มความสามารถในการอ่านกลางแจ้ง โหมดกึ่งโปร่งใสและกึ่งสะท้อนแสงเข้ากันได้กับทั้งแสงแบ็คไลท์และแสงสะท้อน
ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม: รับประกันความน่าเชื่อถือระดับอุตสาหกรรมผ่านการทดสอบการสตาร์ทด้วยอุณหภูมิต่ำ-ที่ -40 องศา- การทดสอบการเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูง 85 องศา และการทดสอบแสงต่อเนื่อง 2000 ชั่วโมง
2. การผลิตและการทดสอบ
สายการผลิตอัจฉริยะ: ใช้การรับประกันแบบคู่ในการตรวจจับ AOI ออนไลน์และการตรวจสอบซ้ำด้วยตนเอง กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การตัดกระจกนำไฟฟ้า ITO ไปจนถึงการปิดผนึกคริสตัลจะเป็นไปโดยอัตโนมัติ
การจับคู่ IC ไดรเวอร์: สำหรับความต้องการพลังงานต่ำ- ให้เลือกโซลูชันไดรฟ์พลังงานต่ำพิเศษ- (เช่น IC ไดรเวอร์ที่ปรับแต่งจาก Xuda Electronics) เพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
การรวมแบ็คไลท์: สำหรับเครื่องมือที่ต้องการการแสดงผลในเวลากลางคืน ให้รวมโมดูลแบ็คไลท์ EL หรือ LED และปรับความสว่างผ่านการหรี่แสงแบบ PWM (เช่น การหรี่แสงระดับ 1024 ของ Tesla Model 3)
