17 февраля	06	Мерцают ли LCD панели?

Многие считают, что главное отличие CRT от LCD – мерцание. По их мнению, CRT-дисплеи мерцают, а LCD - нет. На самом деле это заблуждение: некоторое мерцание имеют оба дисплея. Методы избавления от ненужного мерцания могут иметь переменный успех, поскольку механизмы действия экранов различны. В этом материале рассказывается о причине мерцания в LCD дисплеях и о том, как избежать этой проблемы

LCD дисплеи имеют множество пикселей, постоянно освещенных лампой подсветки. Благодаря непрекращающемуся освещению, мерцание в этих экранах исчезает (в то время как в CRT дисплеях люминофоры пульсируют при каждом цикле регенерации). LCD пиксель имеет верхние и нижние гофрированные пластины, расположенные перпендикулярно друг к другу, как показано на Рисунке 1. Эти углубления в пластинах выравнивают кристаллы, образуя тем самым каналы для того, чтобы свет от лампы подсветки прошел в переднюю часть панели. Количество испускаемого света зависит от ориентации жидких кристаллов и пропорции примененного напряжения.

Схема управления одним LCD пикселем отображена на Рисунке 2. Напряжение управления действует как переключатель и, как правило, увеличивается с -5В до 20В. Источник видеосигнала обычно имеет напряжение от 0В до 10В и обеспечивает интенсивность информации, которая появляется перед пикселем. Нижняя часть пикселя обычно связана с основной платой панели. Напряжение в этой узловой точке равно Vcom.

Пока эта схема функционирует, срок службы панели будет уменьшаться. При условии, что основным напряжением будет Vcom, напряжение с пикселем изменится с 0В на 10В. Взяв за среднее число 5В, с каждым пикселем будет постоянное DC напряжение. Это DC напряжение вызывает накопление зарядов или памяти. В перспективе это ухудшает свойства пикселей, нанося ионные примеси гальваническим способом на один из электродов пикселя, что способствует продолжительному отображению картинки, которое обычно называют остаточным изображением.

Конструкция LCD панели является симметричной (Рисунок 1), поэтому для выравнивания кристаллов может использоваться как положительное, так и отрицательное напряжение. Из этого аспекта можно извлечь единственную выгоду, перемещая общее напряжение 5В (Рисунок 2) в среднюю точку видео сигнала. Теперь колебание видео сигнала будет выше и ниже общего напряжения (Vcom), что в общем создает нулевой эффект на пиксель. Это суммарное нулевое воздействие на жидкий кристалл устраняет старение и проблемы продолжительного отображения изображения. Единственным компромиссом этой методики является разрешение, так как видео сигнал перемещается к полной яркости с напряжением 5В вместо 10В.

Во избежание нежелательного мерцания напряжение Vcom должно находиться точно в средней точке видео сигнала. Для иллюстрации причины появления мерцания, давайте предположим, что установленное производителем панели напряжение Vcom равно 5.5В. Если амплитуда напряжения видео сигнала будет между 0В и 10В, то максимальное напряжение каждого поля будет отличным друг от друга. В одном поле максимальное напряжение будет 4.5В, а в другом - 5.5В. Это различие максимального напряжения объясняется различием в уровне интенсивности, что и называется мерцанием.

Из-за различных конструкций панели, оптимальное Vcom напряжение каждой из них может быть отличным друг от друга. Поэтому для устранения мерцания фирмам-изготовителям комплектного оборудования (OEM) необходимо корректировать каждую произведенную ими панель. У маленьких дисплеев, где основную плату можно рассматривать как низкоомное заземление для общей регулировки напряжения может быть добавлен только один измерительный потенциометр. Обычно это достигалось при использовании механических измерительных потенциометров, для чего требовалось дополнительное время.

Использование такого метода допустимо и для небольших панелей. И это притом, что они имеют больший размер дисплея, низкую разрядность и могут легко треснуть во время сборки, из-за чего потребуется замена целого модуля.

В панелях, размером более 19 дюймов, основную плату нельзя считать единственным низкоомным узлом, и в различных местах дисплея будут необходимы многократные исправления. Для этого может понадобиться до 5 локализованных корректирующих цепей: четыре в углах и одна в центре. В таком случае для больших панелей, где ручная корректировка будет просто не практичной, необходимы цифровые измерительные потенциометры (DCP), которые позволят производителю автоматизировать процесс корректировки.

Реализация системы и преобразование механического потенциометра в дифференциальный решающий просты. Рисунок 3 иллюстрирует выполнение системного приложения буферизированного Vcom драйвера дифференциального решающего потенциометра. Где ISL45042 является текущим выводом, энергонезависимым дифференциальным решающим потенциометром, который может работать с A драйвером виртуального дисплея (VDD) с напряжением до 20В. При этом ISL45042 использует двухпроводной, вверх и вниз, интерфейс. Это является чрезвычайно точным 7-битным устройством с разрешением 128 шагов. Требуемое значение Vcom может быть сохранено во встроенном стираемом программируемом постоянно запоминающем устройстве (EEPROM). При этом диапазон напряжений цифровой схемы будет от 2.25В до 3.6В, что дает возможность соединять это с большинством используемых сегодня контроллеров. Аналоговое напряжение, запускающее аналоговую резистивную цепочку устройства, может работать с напряжением от 4.5В до 20В. Эта характеристика является очень важной для маленьких панелей, которые, как правило, требуют аналогового напряжения менее 10В, так же как и большие панели, которым может потребоваться более 15В. Выходное напряжение дифференциального решающего потенциометра буферизировано в Vcom шину через усилитель EL5111 (с током на выходе 180mA).

Рисунок 3. Программное обеспечение процессора передачи данных (DCP) управляет VCom интерфейсом

Однако, вопреки распространенному мнению, LCD панели все же имеют некоторое мерцание. Если мерцание является результатом смещения общего напряжения, а не сигнала регенерации, то минимизировать его можно с помощью простых корректировок потенциометром. Поскольку у LCD панелей растет как популярность, так и размер, то уже больше невозможна ручная настройка одного места на основной плате. Использование же дифференциального решающего потенcциометра ISL45042 и Vcom буфера EL5411 позволяют автоматически корректировать Vcom смещения в нескольких местах основной платы одновременно.