Jak działa interfejs równoległy wyświetlacza RGB

Table of Contents

W tym artykule z serii „Display 101” omówimy cyfrowym równoległym RGB orazo tym, jak sygnały sterujące wierszami i kolumnami są generowane z cyfrowego interfejsu równoległego RGB.

Zasada działania panelu TFT

Na początek przedstawmy podstawową zasadę działania panelu TFT.

Wyświetlacze LCD składają się z matrycy segmentów ciekłokrystalicznych. Sam kryształ nie emituje światła. Bez pola elektrycznego kryształy układają się w sposób losowy. Po przyłożeniu pola elektrycznego kryształy ustawiają się zgodnie z kierunkiem tego pola. Różne natężenia pola elektrycznego działają jak „bramka”, przepuszczając przez kryształy światło podświetlenia o różnej intensywności. Jeśli kryształy są ustawione prostopadle do światła podświetlenia, to światło to nie może przez nie przejść. [1]

Z punktu widzenia struktury elektronicznej panel LCD składa się z siatki sygnałów elektrycznych. Piksele są adresowane przez matrycę, w której każde skrzyżowanie odpowiada jednemu pikselowi. Każdy piksel jest połączony prostopadle z wierszem i kolumną za pomocą tranzystora. Kiedy wiersz i kolumna są wybierane przez kontroler IC, odpowiedni piksel znajdujący się na skrzyżowaniu wiersza i kolumny zostaje włączony lub wyłączony. [2]

Rysunek 1.1. Struktura elektroniczna panelu LCD [2]

Generowanie określonego koloru dla piksela

Jak wygenerować konkretny kolor dla piksela? Każdy piksel składa się z 3 segmentów, które osobno przepuszczają światło przez filtr czerwony, zielony i niebieski, tworząc piksel wyświetlacza RGB. W przypadku wyświetlacza TFT RGB o rozdzielczości 320×240 jest 960 (320×3) kolumn i 240 wierszy.

Rysunek 1.2 Układ pikseli w matrycy panelu wyświetlacza LCD RGB [2]

Większość wyświetlaczy LCD ma cyfrowy, równoległy interfejs RGB. Działa on między kontrolerem graficznym, który jest źródłem sygnału, a wejściem modułu wyświetlacza RGB.

Interfejs RGB zajmuje się przesyłaniem danych obrazu (poziomów szarości i kolorów) w czasie rzeczywistym.

Dane obrazu są przesyłane cyfrowo jako „0” lub „1” za pomocą poziomów napięcia TTL. W przypadku interfejsu RGB każdy sygnał ma swoją własną linię. Poniżej przedstawiono podłączenie sygnałów interfejsu wyświetlacza LCD RGB o rozdzielczości 24 bitów na piksel.

Rysunek 1.3 Przykład podłączenia sygnałów TFT (24 bpp) przez interfejs równoległy RGB [2]

Z czego składa się interfejs równoległy RGB?

Cyfrowy interfejs równoległy RGB składa się z następujących podstawowych sygnałów taktujących: [3]

VSYNC (synchronizacja pionowa dla wyświetlaczy TFT) służy do wygenerowania nowej ramki.
HSYNC (synchronizacja pozioma dla TFT) służy do zresetowania LCD przed wyświetleniem kolejnej linii lub rzędu.
D0…dXX (każdy bit ma osobną linię).
Sygnał LCDCLK (zegar wyświetlacza LCD) służy do synchronizacji danych dotyczących poziomów szarości.

Rysunek 1.4. Parametry ramki i synchronizacji linii w równoległy interfejs RGB [2]

Tto Synchronizacja pionowa VSYNC wyznacza początek nowej ramki. W tym czasie nie ma żadnych danych obrazu impuls VSYNC impuls synchronizacji oznaczone jako VBP i VFP. [3]

Ta sama zasada dotyczy sygnału synchronizacji HSYNC impulsu synchronizacji, oznaczone jako HBP i HFP. Impuls HSYNC odpowiada za rozpoczęcie nowego wiersza. Między dwoma impulsów HSYNC należy przesłać dane koloru RGB (poziom szarości) dla jednego wiersza (linii). [4]

Ponieważ wyświetlacz TFT może sterować 3 segmentami (1 piksel) na cykl zegara, długość sygnału LCDCLK zależy od liczby kolumn w rozdzielczości.

Na przykład, rozdzielczość wyświetlacza TFT to 480×272, więc przyjmujemy następujące parametry: [2]

Czas pionowy		Synchronizacja pozioma
VFP i VBP	2 wiersze	H F P i HBP	2 zegary
Szerokość VSYNC	10 linii	Szerokość HSYNC	41 zegarów
Okres pionowy	272 linie (rozdzielczość pionowa = 272 pikseli)	Okres poziomy	480 impulsów zegara (rozdzielczość pozioma = 480 pikseli)

Na podstawie rysunku 1.3 możemy uzyskać:

Jedna linia zajmuje (2 + 2 + 41 + 480) zegarów = 525 zegarów na linię
Pełna ramka składa się z (2 + 2 + 10 + 272) linii = 286 linii na ramkę
Pełna ramka w taktach = 286 * 525 = 150 150 zegarów/ramka

Dla częstotliwości taktowania wynoszącej 7,83 MHz, wyświetlacz RGB Wyświetlacze LCD odświeżają się z częstotliwością 7,83 M / 150,15 K = 52,1 Hz

Źródła:

[1]: Jak działa TFT. https://www.tomshardware.com/reviews/tft-guide,114-4.html

[2]: Philips. „Wprowadzenie do grafiki i technologii LCD”

[3]: Chen, Janglin, Wayne Crantoni Mark Fihn, red. Podręcznik technologii wyświetlacza. Berlin/Heidelberg, Niemcy: Springer, 2016.

[4]: Watkinson J, Rumsey F (2003) Rozdział 3: Transmisja cyfrowa, Rozdział 7: Cyfrowe interfejsy wideo. W: Podręcznik interfejsów cyfrowych. Focal, Burlingto

ODKRYJ NASZĄ

Whitepaper

Osiągnij idealną interakcję użytkownika z wyświetlaczem dzięki odpowiedniemu czujnikowi Touch Sensor IC. Czy kiedykolwiek zmagałeś się z problemami związanymi z fantomowymi dotknięciami lub certyfikacją? Rozwiń swoje prace R&D jak profesjonalista dzięki naszemu Whitepaperowi!