La función del pixel en los LCD

Las Pantallas LCD tienen una matriz de píxeles constantemente iluminado por una luz de fondo, independientemente de lo que hacen los circuitos que gobiernan el panel.

La teoría.

Un píxel LCD tiene placas superior e inferior con ranuras cortadas perpendiculares entre sí como en la se ve en la Figura 1.
Estas ranuras se alinean en los cristales para formar canales para que la retroiluminación pase a través de la parte frontal del panel. La cantidad de luz emitida depende de la orientación de los cristales líquidos y es proporcional a la tensión aplicada.

Figura 1: Un solo pixel LCD con dos placas ranuradas y moléculas de cristal líquido


En este artículo vamos a tratar de entender como funciona básicamente el mecanismo que acciona al circuito de conducción de un solo píxel LCD tal como se muestra en la Figura 2.

Composición del pixel

El voltaje de puerta (gate) actúa como un interruptor  y que comúnmente se amplifica para convertirse entre -5V a 20V.                       

La fuente de vídeo (source), por lo general oscila entre 0V y 10V, y proporciona la información de intensidad que aparece a través del píxel.

La parte inferior del píxel se conecta comúnmente a la placa posterior del panel (Common), el voltaje en este nodo es Vcom.

 

Figura 2: Diagrama del circuito de un solo píxel LCD.


Suponiendo que la tensión Vcom está en su punto, el voltaje a través del píxel varía de 0 voltios a 10 voltios.

Suponiendo un promedio de 5 voltios, hay voltaje DC sustancial a través de cada píxel. Esta tensión continua provoca almacenamiento de carga (Cs), o la memoria.
A largo plazo, es una forma de envejecimiento, degradando los píxeles por galvanoplastia impurezas de iones en uno de los electrodos del pixel. Esto contribuye a la retención de imagen, conocido comúnmente como una imagen que se pegue.

Cómo funciona el pixel.

La construcción del panel LCD es simétrica (Figura 1) y ya sea positiva o negativa la tensión que se utilice para alinear los cristales. Uno puede capitalizar este aspecto al mover el voltaje común (Figura 2) al punto medio de la señal de vídeo, o sea 5 voltios.
Ahora los cambios de señal de vídeo por encima y por debajo de la tensión común (Vcom), crea  un efecto neto cero en el píxel. Fig 3.
Este efecto neto cero en el cristal líquido elimina las cuestiones relativas al envejecimiento y la retención de imagen.

Figura 3: El trade-off de esta técnica es la resolución, ya que la señal de vídeo se desplaza 5 voltios a brillo completo en vez de 10 voltios. .


 

 

Para entender este proceso tomemos como ejemplo la figura 3, en esta se ve la constitución de un panel que en vez de 10V en video utiliza 8.4V.

Ahora bien, el punto medio de Vcom sería de 4.2V. El valor en los dos campos seria aproximadamente de 3.8V.

He aquí la razón por lo que la tensión Vcom tiene que ser colocada exactamente en el punto medio de la señal de vídeo para evitar problemas de parpadeo.

 Como se produce el parpadeo en un panel

 Para ilustrar por qué un panel parpadeará, vamos a suponer que debido a la fabricación del panel del Vcom es 5.5V, si los cambios de señal de vídeo esta entre 0 V y 10 V, la tensión a gran escala será diferente en cada campo.
En un campo, el voltaje a escala completa será 4.5V y por el otro, el voltaje a escala completa será 5.5V. Esta diferencia en el voltaje a escala completa se traduce en una diferencia en la intensidad, experimentado como parpadeo.

Debido a las variaciones en la construcción de cada panel, la tensión óptima Vcom puede diferir de un panel a otro (figura 3) o a través de un único panel. Para las pequeñas pantallas en las que el plano posterior puede considerarse una tierra de baja impedancia, un único potenciómetro puede ser añadido para el ajuste de voltaje común.
Tradicionalmente, esto se logró mediante el uso de potenciómetros mecánicos que requieren de horas adicionales de trabajo. Esto es aceptable para paneles pequeños, a pesar de que es grande en tamaño, tiene baja precisión, y podría romperse fácilmente durante el montaje que requiere la sustitución de todo el módulo.

 
Figura 4: Método mecánico de eliminación de parpadeo 

 

 Reducción del parpadeo electrónicamente

Debido al desplazamiento dentro del panel LCD, el voltaje requerido VCOM puede variar levemente respecto al ideal de la mitad de VDD. Esto a su vez puede causar la aparición de parpadeo en la pantalla. Para eliminar este efecto, la VCOM normalmente se ajusta sobre una base del panel hasta que se elimine la aparición del parpadeo. Este ajuste mecánico es reemplazado por potenciómetros digitales o DCP (potenciómetro controlado digitalmente) que permiten el ajuste automático de estas compensaciones, eliminando la posibilidad de compensaciones por error humano.

La figura 5a muestra la aplicacion del Intersil ISL45041 conduciendo un EL5111 de alta potencia al amplificador VCOM
.

Figura 5a y 5b: Para eliminar el parpadeo, el VCOM suele ajustarse panel por panel. El Intersil ISL45041 puede conducir al EL5111 VCOM.


 

Como cada línea está colocada en el panel LCD, la inyección al VCOM también puede causar desplazamientos que son vistos como el parpadeo. Para eliminar este problema, los paneles nuevos están usando una técnica que utiliza el valor real VCOM dentro del panel para cerrar un circuito de control que minimiza estas compensaciones. 
Esto a su vez reduce los defectos parpadeantes, l
a figura 5b muestra un circuito de este tipo.

El software programable.

La conversión de potenciómetro mecánica a la DCP es un sistema muy sencillo de implementar, el método verifica como se muestra en la Figura 6 para la programación de software DCP Vcom o circuito de aplicación del conductor, ISL45042 es un tipo de salida de corriente no volátil DCP operable para AVDD hasta 20V, ISL45042.
El uso de hilo, interfaces superiores e inferiores, es extremadamente preciso 7 dispositivos de bit, la resolución es 128, el valor Vcom deseada puede ser almacenada en la EEPROM. El rango de tensión del circuito va desde 2.25V a 3.6V. La potencia analógica que se aplica a la escalera resistiva analógica seria de 4.5V a 20V.

Contrariamente a la percepción popular, la pantalla LCD parpadea allí, pero un ajuste simple por el potenciómetro puede reducir el impacto.


Figura 6. DCP software programable VCOM aplicación del circuito


 

Como  la popularidad del tamaño de las pantallas LCD va en aumento, el uso de tampón ISL45042 DCP y EL5111 Vcom puede estar a punto de llegar a su fin ya que el Vcom automático para corrección de desviación  en pantallas más grandes tendrá un efecto más evidente.

Por lo pronto deseo que esta información sirva para afrontar los cambios y los retos que se avecinan, no olvide que la meta esta en actualizarse cada día al compás del avance de las nuevas tecnologías.

 



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