Технологии ЖК: TN, STN, FSTN и TFT

Как работает ЖК-ячейка

По описанию Pacific Display Devices, панель TN устроена так. Слой жидкого кристалла лежит между двумя стеклянными пластинами с прозрачными электродами в форме знаков или точек. Внутренние поверхности натёрты так, что молекулы у одной пластины расположены перпендикулярно молекулам у другой, и через слой они закручиваются на 90°. Снаружи наклеены скрещённые поляризаторы.

• Без напряжения закрученный слой поворачивает плоскость поляризации на 90°, и свет проходит через второй поляризатор — точка светлая.
• Под напряжением молекулы выстраиваются по полю, поворота нет, второй поляризатор свет задерживает — точка тёмная.

Если поляризаторы поставить параллельно, всё наоборот: светлые знаки на тёмном фоне. Это и есть позитивное и негативное изображение.

TN, STN, FSTN

Данные — по Pacific Display Devices. Главное различие — крутизна порога: чем сильнее закрутка, тем меньше нужно изменить напряжение, чтобы точка переключилась. Пассивная матрица выбирает строки по очереди, и с ростом их числа разница между напряжениями на выбранных и невыбранных точках уменьшается. TN применяют до мультиплексирования примерно на 32 строки, а STN позволяет мультиплексировать больше — до 240.

На практике это видно по модулям. Символьному 1602 на HD44780 нужно мультиплексирование 1/16 — модуль Winstar WH1602B-TMI-ET сделан на STN. Графическому 128 × 64 на KS0108 нужно 1/64 — только STN или FSTN.

TFT и цвет

В TFT (thin film transistor) — активной матрице — каждой точкой управляет свой тонкоплёночный транзистор на стекле, а Pacific Display Devices указывает, что в активной матрице используется закрутка 90°, как у TN. Контроллер ILI9341 — драйвер именно такой панели на аморфном кремнии (a-Si TFT): 240 × 320 точек и 262 144 цвета.

У пассивных цветных панелей CSTN каждая точка состоит из трёх субпикселей — красного, зелёного и синего, — и контроллер управляет ими по отдельности: панель 320 × 240 содержит 960 × 240 цветных субпикселей.

Поляризатор: отражающий, просветный, комбинированный

От заднего поляризатора зависит, откуда панель берёт свет:

Electronic Assembly для серии EA DOG выпускает пять вариантов и прямо указывает, как они читаются:

Для прибора, который работает на улице и от батареи, подходят отражающие и просветно-отражающие позитивные панели: подсветку можно включать только в темноте. Негативные панели эффектны, но без подсветки бесполезны — её ток нужно закладывать в бюджет питания. Как рассчитать подсветку — в статье «Подсветка ЖК-модулей».

Направление обзора

Контраст ЖК зависит от угла, под которым смотрят на панель, и у каждой панели есть лучшее направление. Его обозначают по циферблату: 6:00 — со стороны нижнего края панели, 12:00 — со стороны верхнего. Winstar для WH1602B с обзором 6:00 приводит углы, в пределах которых контраст не ниже 2:

Время отклика той же STN-панели — 150 мс типично и 200 мс максимум на включение и столько же на выключение.

Как прочитать код модуля Winstar

Winstar кодирует технологию в названии модуля. Для WH1602B-TMI-ET:

Так из одного названия ясно: WH1602B-TMI-ET — синий негативный модуль, который без подсветки не читается. У других производителей коды свои — их расшифровывают по таблице классификации в спецификации конкретного модуля.