Bez wyświetlaczy informacje i treści wizualne dostarczane przez urządzenia elektroniczne nie mogłyby być przekazywane. Mają one zasadnicze znaczenie dla wyświetlania wyników obliczeń, danych z czujników, tekstów, obrazów, filmów itp. i sprawiania, że są one zrozumiałe dla użytkowników. W naszym poradniku dowiesz się, jakie technologie stanowią podstawę wyświetlaczy i na co należy zwrócić uwagę przy ich wyborze.
Wskaźniki i wyświetlacze służą do wizualnego przedstawiania zmiennych informacji dostarczanych przez urządzenia elektroniczne. Mogą to być na przykład wyniki obliczeń kalkulatora, zmierzone wartości urządzenia pomiarowego, tekst lub grafika z komputera lub obrazy i filmy z aparatu cyfrowego. Wyświetlacze i wskaźniki umożliwiają użytkownikom zrozumienie stanów i wartości dostarczanych przez urządzenie elektroniczne. Działają jako interfejs między człowiekiem a maszyną i są niezbędne, aby w ogóle zrozumieć procesy techniczne.
Wyświetlacze są dostępne w różnych wersjach, oparte na różnych technologiach i służą innym celom. Począwszy od wyświetlaczy numerycznych, które pokazują godzinę, po panele LED i monitory OLED o wysokiej rozdzielczości. Dostępne są również wyświetlacze z powierzchnią dotykową, jakie znamy ze smartfonów czy tabletów, ale także z urządzeń nawigacyjnych i bankomatów. Takie konstrukcje spełniają dwa ważne zadania jednocześnie, wyświetlając treści wizualne i działając jako elementy sterujące.
W optoelektronice powszechnie stosuje się kilka rodzajów wskaźników i wyświetlaczy. Należą do nich wyświetlacze segmentowe i matrycowe. Jak sama nazwa wskazuje, wizualna reprezentacja ekranów segmentowych opiera się na segmentach. Zazwyczaj segmenty to pojedyncze linie, które można łączyć w litery, cyfry lub inne znaki
Dobrze znanym przykładem jest wyświetlacz 7-segmentowy, w którym siedem linii lub pasków może być kontrolowanych elektronicznie lub elektromechanicznie i przełączanych oddzielnie. Stanowi on element kalkulatorów kieszonkowych, zegarów cyfrowych lub budzików, a także jest używany w połączeniu z urządzeniami pomiarowymi.
Chociaż ten typ wyświetlacza nie jest uważany za nowoczesny, nadal często stosuje się go ze względu na jego dobrą czytelność. Wyświetlacze 7-segmentowe są używane głównie do wyświetlania cyfr (od 0 do 9), na przykład w postaci danych pomiarowych, wyników obliczeń lub czasów.
Wyświetlacze matrycowe charakteryzują się tym, że są podzielone na wiersze i kolumny, które składają się z pojedynczych pikseli. Każdy piksel można wyraźnie przypisać, określając odpowiedni numer wiersza i kolumny.
W przeciwieństwie do wyświetlaczy segmentowych, które wykorzystują tylko linie do prezentacji, wyświetlacze matrycowe oferują szerszy zakres opcji.
Wynika to z faktu, że piksele można dowolnie kontrolować i mogą one przedstawiać bardziej zróżnicowane sekwencje oraz wzory ze względu na ich dokładniejsze rozmieszczenie.
Innym powodem jest to, że piksel może być wyświetlany w kilku odcieniach szarości lub kolorach, w zależności od technologii zastosowanej w wyświetlaczu. Ogólnie rzecz biorąc, wyświetlacze 7-segmentowe i wyświetlacze z matrycą punktową nadają się do przedstawiania krótkich informacji.
Istnieje wiele technologii umożliwiających wizualne przedstawianie informacji. Do najstarszych technik wyświetlania należą CRT, czyli kineskopy. CRT oznacza Cathode Ray Tube, co w języku polskim jest znane jako lampa oscyloskopowa. Nazwa pochodzi od niemieckiego fizyka Ferdinanda Brauna, który opracował tę technologię już w 1897 roku. CRT to lampa elektronopromieniowa, która generuje strumień elektronów, skupiany i następnie odchylany oraz modulowany w taki sposób, aby trafiał na warstwę luminoforu naniesioną na wewnętrzną stronę lampy. W miejscu, gdzie strumień elektronów uderza w warstwę, emitowane są fotony, co powoduje powstanie obrazu. Kineskopy były powszechnie stosowane w telewizorach kineskopowych. Chociaż zostały całkowicie wyparte przez ekrany LCD w dziedzinie telewizji, nadal są wykorzystywane do wyświetlania obrazów rastrowych i grafiki wektorowej. Znajdują one zastosowanie na przykład w analogowych oscyloskopach i urządzeniach laboratoryjnych do wyświetlania wyników pomiarów.
Technologia LCD jest najpowszechniej stosowana w wyświetlaczach i ekranach. LCD oznacza Liquid Crystal Display, czyli wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Zasada działania opiera się na ciekłych kryształach, które zmieniają swoją orientację pod wpływem impulsów elektrycznych. W rezultacie przepuszczają one mniej lub więcej światła, co pozwala na wyświetlanie różnych kolorów.
Ekran LCD zawsze wymaga podświetlenia. W przeszłości do tego celu używano lamp fluorescencyjnych, obecnie niemal wyłącznie stosuje się diody LED. Diody LED (Light Emitting Diodes) mają tę zaletę, że zużywają znacznie mniej energii i mają dłuższą żywotność niż lampy fluorescencyjne.
W języku potocznym ekrany LCD często nazywane są ekranami LED, co jest mylące, ponieważ zawsze są to wyświetlacze z technologią LCD. Wyświetlacze LCD można znaleźć w laptopach, aparatach cyfrowych, zegarkach elektronicznych, starszych telefonach komórkowych i kalkulatorach.
Najnowsza generacja wyświetlaczy i ekranów wykorzystuje OLED-y zamiast LED-ów. OLED-y to organiczne diody elektroluminescencyjne (Organic Light Emitting Diodes), które charakteryzują się wysoką jasnością, co sprawia, że nie potrzebują podświetlenia.
W porównaniu do LED-ów, osiągają one wyższą jasność i są w stanie generować intensywną czerń, wszystko to przy niezwykle płaskiej konstrukcji.
Chociaż OLED-y nie dorównują trwałością LED-om, są jednak tanie w produkcji i już szeroko stosowane w smartfonach, tabletach i innych urządzeniach elektroniki użytkowej.
Przy wyborze odpowiednich wyświetlaczy i ekranów kluczową rolę odgrywa przeznaczenie. Należy rozważyć, jaki rodzaj informacji (cyfry, litery, znaki specjalne, symbole, prosta tekstowa, przewijający się tekst, obrazy itp.) ma być przedstawiany, jak skomplikowane są te informacje oraz jakie wartości kolorów, kontrastu i rozdzielczości są wymagane. Podczas gdy wyświetlacze segmentowe i matrycowe są szczególnie odpowiednie do wyświetlania krótkich informacji i są głównie używane jako wyświetlacze w przyrządach pomiarowych, elektronicznych urządzeniach przenośnych, maszynach i urządzeniach, większe wyświetlacze LCD lub wyświetlacze z technologią OLED są doskonale przystosowane do wyświetlania bardziej złożonych informacji.
Przy wyborze odpowiednich wyświetlaczy i ekranów kluczową rolę odgrywa przeznaczenie. Należy rozważyć, jaki rodzaj informacji (cyfry, litery, znaki specjalne, symbole, prosta tekstowa, przewijający się tekst, obrazy itp.) ma być przedstawiany, jak skomplikowane są te informacje oraz jakie wartości kolorów, kontrastu i rozdzielczości są wymagane. Podczas gdy wyświetlacze segmentowe i matrycowe są odpowiednie do wyświetlania krótkich informacji i głównie używane jako wyświetlacze w przyrządach pomiarowych, elektronicznych urządzeniach przenośnych, maszynach i urządzeniach, większe wyświetlacze LCD lub wyświetlacze z technologią OLED przystosowane zostały do wyświetlania bardziej złożonych informacji.
W zależności od zastosowania i aplikacji, może być konieczne dodatkowe wyposażenie, aby zapewnić określone funkcje. Mogą to być na przykład optyczne sygnalizatory w postaci modułów LED.
Za pomocą powierzchniowych diod LED, linii LED i rzędów LED można realizować proste wskaźniki statusu lub ostrzeżeń, a także budować wielkopowierzchniowe wyświetlacze. Do tego ostatniego szczególnie dobrze nadają się diody LED pikselowe z zakresu RGB.
Panele sterowania wyświetlaczami nie tylko prezentują informacje, ale również oferują dodatkową kontrolę dotykową, za pomocą której można uruchamiać aplikacje lub sterować podłączonymi czujnikami.
Podświetlenie wyświetlacza i przednia ramka mogą być również konieczne w zależności od aplikacji. Na przykład istnieją folie świetlne, które mogą być używane jako źródła światła w zegarach lub tablicach wskaźników, a także szczególnie wytrzymałe ramy przemysłowe do montażu wyświetlaczy LED.
Nasza praktyczna wskazówka: Sterowanie w trybie 4-bitowym lub 8-bitowyms
Wyświetlacze LCD są zwykle sterowane w trybie 4-bitowym lub 8-bitowym. W trybie 4-bitowym używane są tylko cztery górne linie danych (bit 4, bit 5, bit 6 i bit 7), a cztery dolne (bit 0 do bit 3) pozostają otwarte. W trybie 8-bitowym wszystkie osiem linii danych (od bitu 0 do bitu 7) jest używanych do sterowania. Plusem jest to, że cały bajt może być przesłany za pomocą tylko jednego dostępu. Z kolei tryb 4-bitowy ma tę przewagę, że potrzebne są cztery piny IO mniej, co może być decydujące w zależności od środowiska programistycznego.
Co to jest wyświetlacz SED?
Technologia SED (SED = Surface Conduction Electron Emitter Display) została opracowana przez japońskie firmy Canon i Toshiba oraz przez długi czas była uważana za następną generację ekranów, ponieważ łączy zalety kineskopów i wyświetlaczy LC oraz wykracza poza nie. Podobnie jak kineskopy, wyświetlacze SED są zdolne do emitowania elektronów, ale wiązka elektrod nie musi być odchylana, zamiast tego jest kierowana na warstwę fluorescencyjną. Dla każdego piksela istnieją trzy subpiksele dla kolorów podstawowych: czerwonego, niebieskiego i zielonego, z których każdy ma własne źródło promieniowania. Ponieważ nie jest wymagane odchylanie, możliwa jest konstrukcja oszczędzająca miejsce. Ponadto w przeciwieństwie do wyświetlaczy LCD, wyświetlacze SED nie wymagają dodatkowego podświetlenia. Jednakże, podobnie jak kineskopy CRT, diody SED mają tę wadę, że podczas pracy generowane jest promieniowanie rentgenowskie, które musi być ekranowane. Technologia SED nie była w stanie wytrzymać rosnącej popularności technologii OLED i zaciekłej wojny cenowej wokół ekranów LCD, więc obecnie zniknęła ze sceny.
Jaka jest różnica między krawędziowym wyświetlaczem LED a podświetlanym wyświetlaczem LED?
W systemach LCD rozróżnia się dwa rodzaje oświetlenia LED: krawędziowe i bezpośrednie. W wyświetlaczach krawędziowych diody LED umieszczone są na obrzeżach ekranu. Ich światło jest równomiernie rozprowadzane za pomocą specjalnych luster, co zapewnia podświetlenie całej powierzchni ekranu. W wyświetlaczach z podświetleniem bezpośrednim diody LED rozmieszczone są na całej powierzchni wyświetlacza, co pozwala na bardziej równomierne podświetlenie.
Wyświetlacze krawędziowe LED mogą być cieńsze i są tańsze w produkcji niż wyświetlacze z podświetleniem bezpośrednim. Jednakże, są one bardziej podatne na zjawisko zwane "clouding", które polega na nierównomiernym podświetleniu skutkującym białymi plamami i zmętnieniem obrazu.
Wozu braucht man einen LCD-Inverter?
Inwerter LCD jest używany w połączeniu z wyświetlaczami w notebookach lub laptopach, które są oparte na technologii LCD ze świetlówkami. Odpowiada on za kontrolę jasności poprzez regulację uruchamiania i działania świetlówki. Jeśli monitor nagle staje się ciemny, ale obraz w tle jest nadal niejasno rozpoznawalny, przyczyną może być uszkodzony inwerter LCD. W takim przypadku pomocna będzie wymiana - chyba że jest to wyświetlacz LED. Wyświetlacze LED nie współpracują z lampami fluorescencyjnymi, więc inwerter LCD nie może tu pomóc.
Czym jest wyświetlacz digital signage?
Wyświetlacze Digital Signage są używane głównie w kontekście biznesowym. Służą do pokazywania treści reklamowych i znajdują się głównie w punktach sprzedaży, na przykład w centrach handlowych, marketach budowlanych, lokalach gastronomicznych itp.