Перейти к содержанию

Мультиплексное управление ЖКИ: duty и bias

В спецификации любого знакового ЖК-модуля есть строка вроде «1/16 duty, 1/5 bias». Это параметры мультиплексного управления: как часто каждая строка точек получает напряжение и на какие уровни делится питание стекла. От них зависят контраст и то, почему его приходится подстраивать.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Duty и bias — параметры мультиплексного управления ЖК-панелью. Duty (коэффициент мультиплексирования) — доля кадра, в течение которой выбрана одна строка общих электродов: при 16 строках это 1/16. Bias — доля полного напряжения стекла VLCD, которая отделяет соседние уровни управляющих сигналов: при 1/5 bias VLCD делится на пять равных ступеней.

Как это сделано в HD44780

Контроллер HD44780U выбирает duty по числу строк:

РежимОбщих сигналовDutyBias
1 строка 5 × 881/81/4
1 строка 5 × 10111/111/4
2 строки 5 × 8161/161/5

При 1/5 bias уровни V1–V5 равны VCC − VLCD/5, 2VLCD/5, 3VLCD/5, 4VLCD/5 и VLCD. Их получают резистивным делителем из пяти одинаковых резисторов, а полное напряжение VLCD задают переменным резистором — это и есть регулировка контраста на выводе V0 модуля 1602. При частоте генератора 270 кГц кадр при 1/16 duty длится 11,9 мс, кадровая частота 84,3 Гц.

Почему контраст ограничен

Каждая строка получает полное напряжение лишь 1/N времени, а в остальное время на пиксель приходит меньшая разность уровней. Чем больше строк, тем меньше разница между выбранным и невыбранным пикселем, тем ниже контрастность и уже угол обзора. Графический EA DOGM128 с 64 строками работает при 1/65 duty и 1/9 bias, а напряжение стекла получает встроенным умножителем, в примере инициализации — в режиме 4x.

Подстройка

Порог жидкого кристалла зависит от температуры. Winstar для WH1602B даёт VDD − V0 около 3,7 В при 25 °C, 5,2 В при −20 °C и 3,2 В при 70 °C, поэтому регулировку контраста выводят на плату. У светодиодных индикаторов похожий приём называется динамической индикацией: там тоже каждая строка или разряд горит только свою долю времени. Чем отличаются панели TN, STN и FSTN, которые работают с такими сигналами, — в статье «Технологии ЖК-дисплеев».

Частые вопросы

Почему контраст знакового ЖКИ меняется с температурой?

Порог переключения жидкого кристалла зависит от температуры, а при мультиплексном управлении запас между выбранным и невыбранным пикселем невелик. Winstar для WH1602B даёт оптимальное напряжение VDD − V0 около 3,7 В при 25 °C, 5,2 В при −20 °C и 3,2 В при 70 °C. Без подстройки на морозе изображение бледнеет, в жару темнеет фон.

Зачем HD44780 пять уровней напряжения, а не два?

Пиксель на пересечении строки и столбца видит разность их напряжений. Чтобы выбранные пиксели переключались, а остальные на той же строке и в том же столбце — нет, сигналам строк и столбцов нужны промежуточные уровни. При 1/5 bias это V1–V5, ступени по VLCD/5 от делителя из пяти резисторов.

Почему графическому ЖКИ нужно больше напряжения, чем знаковому?

У графического модуля больше строк, например 64 у EA DOGM128 при 1/65 duty, и каждая строка выбрана меньшую долю кадра. Разница между выбранным и невыбранным пикселем при том же напряжении меньше, поэтому нужны больший bias — у DOGM128 1/9 против 1/5 — и умножитель напряжения: в примере инициализации DOGM128 он включён в режиме 4x.

Источники

  1. Hitachi. HD44780U (LCD-II) Dot Matrix Liquid Crystal Display Controller/Driver, ADE-207-272(Z), Rev. 0.0, 1999 — табл. 9: 1 строка 5 × 8 — 8 общих сигналов, 1/8 duty; 1 строка 5 × 10 — 11, 1/11; 2 строки 5 × 8 — 16, 1/16; табл. 10 и рис. 21: при 1/8 и 1/11 duty — 1/4 bias, V1…V5 = VCC − VLCD/4, VLCD/2, VLCD/2, 3VLCD/4, VLCD; при 1/16 duty — 1/5 bias, V1…V5 = VCC − VLCD/5, 2VLCD/5, 3VLCD/5, 4VLCD/5, VLCD; уровни получают резистивным делителем; рис. 22: при 270 кГц кадровая частота 84,3 Гц (1/8 и 1/16 duty) и 61,4 Гц (1/11)
  2. Winstar Display. WH1602B-TMI-ET# Specification, ver. J, 2017 — 1/16 duty, контроллер ST7066U; напряжение для ЖК VDD − V0: 5,2 В при −20 °C, 3,6/3,7/3,8 В при 25 °C, 3,2 В при 70 °C; регулировку VOP рекомендуется делать на плате пользователя потенциометром 10–20 кОм
  3. Electronic Assembly (Display Visions). EA DOGM128-6 Graphic, Issue 01.2026 — пример инициализации при питании 3,3 В: LCD bias set $A2 — bias 1/9 (duty 1/65), Power control set $2F — умножитель, регулятор и повторитель включены, Booster ratio set $F8 — умножитель 4x; контраст задаётся командой

Нашли ошибку?

Смотрите также