Wyświetlacz multipleksowany

Całkowicie typowy multipleksowany próżniowy wyświetlacz fluorescencyjny stosowany w magnetowidzie

Wyświetlacze multipleksowane to elektroniczne urządzenia wyświetlające , w których cały wyświetlacz nie jest sterowany jednocześnie.

Zamiast tego podjednostki wyświetlacza (zwykle wiersze lub kolumny w przypadku wyświetlacza z matrycą punktową lub pojedyncze znaki w przypadku wyświetlacza zorientowanego znakowo, czasami pojedyncze elementy wyświetlacza) są multipleksowane , to znaczy sterowane pojedynczo, ale wysoka częstotliwość przełączania i wytrwałość widzenia łączą się, aby widz uwierzył, że cały wyświetlacz jest stale aktywny.

Wyświetlacz multipleksowany ma kilka zalet w porównaniu z wyświetlaczem niemultipleksowanym:

potrzebnych jest mniej przewodów (często znacznie mniej przewodów).
można zastosować prostszą elektronikę sterującą
oba prowadzą do obniżenia kosztów
zmniejszone zużycie energii

Wyświetlacze multipleksowane można podzielić na dwie szerokie kategorie:

wyświetlacze zorientowane na znaki
wyświetlacze zorientowane na piksele

Wyświetlacze zorientowane na znaki

Skanowanie kolumnami przy wystarczająco dużych częstotliwościach powoduje, że liczba „1,234” wydaje się statyczna ze względu na utrzymywanie się złudzenia optycznego.

Większość wyświetlaczy zorientowanych znakowo (takich jak wyświetlacze siedmiosegmentowe , czternastosegmentowe i szesnastosegmentowe ) wyświetla jednocześnie cały znak. Różne segmenty każdego znaku są połączone w dwuwymiarową matrycę diodową i będą świecić tylko wtedy, gdy zarówno linie „wiersza”, jak i „kolumny” matrycy mają prawidłowy potencjał elektryczny. Element emitujący światło ma zwykle postać diody elektroluminescencyjnej (LED), więc elektryczność będzie płynąć tylko w jednym kierunku, utrzymując poszczególne linie „rzędów” i „kolumn” matrycy elektrycznie odizolowane od siebie. W przypadku wyświetlaczy ciekłokrystalicznych przecięcie wiersza i kolumny w ogóle nie przewodzi prądu.

W przykładzie wyświetlacza magnetowidu pokazanego powyżej, oświetlone elementy to płytki wielu pojedynczych triodowych lamp próżniowych , które dzielą tę samą obudowę próżniową. Siatki triod są ułożone w taki sposób, że w danym momencie świeci tylko jedna cyfra. Wszystkie podobne tablice we wszystkich cyfrach (na przykład wszystkie dolne lewe tablice we wszystkich cyfrach) są połączone równolegle. Jeden po drugim, mikroprocesor sterowanie wyświetlaczem umożliwia cyfrę poprzez umieszczenie dodatniego napięcia na siatce tej cyfry, a następnie umieszczenie dodatniego napięcia na odpowiednich płytkach. Elektrony przepływają przez siatkę tej cyfry i uderzają w te płytki, które mają dodatni potencjał.

Gdyby wyświetlacz został zbudowany z każdym segmentem połączonym indywidualnie, wyświetlacz wymagałby 49 przewodów tylko dla cyfr, przy czym potrzeba więcej przewodów dla wszystkich innych wskaźników, które mogą być podświetlone. Dzięki multipleksowaniu wyświetlacza potrzebnych jest tylko siedem linii „selektora cyfr” i siedem linii „selektora segmentu”. Dodatkowe wskaźniki (w naszym przykładzie „ VCR ”, „ Hi-Fi ”, „ STEREO ”, „ SAP ", itp.) są rozmieszczone tak, jakby były segmentami dodatkowej cyfry lub dwoma lub dodatkowymi segmentami istniejących cyfr i są skanowane przy użyciu tej samej strategii multipleksowania, co rzeczywiste cyfry.

Większość wyświetlaczy zorientowanych na znaki steruje jednocześnie wszystkimi odpowiednimi segmentami całej cyfry. Kilka wyświetlaczy zorientowanych na znaki obsługuje tylko jeden segment na raz. Przykładem tego był wyświetlacz Hewlett-Packard HP-35 . Kalkulator wykorzystał efekt pulsacyjnego działania diod LED , w którym bardzo krótkie impulsy światła są postrzegane jako jaśniejsze niż dłuższe impulsy światła o tej samej całce po czasie intensywności.

Obwód matrycy klawiatury ma bardzo podobny układ jak multipleksowany wyświetlacz i ma wiele takich samych zalet. Aby jeszcze bardziej zmniejszyć liczbę przewodów, niektórzy ludzie „dzielą” przewody między multipleksowanym wyświetlaczem a matrycą klawiatury, jeszcze bardziej zmniejszając liczbę przewodów.

Wyświetlacze zorientowane na piksele

Wyświetlacz matrycowy LED skanuje rzędami, aby utworzyć literę W

Dla porównania, w wyświetlaczach z matrycą punktową poszczególne piksele znajdują się na przecięciach linii „wierszy” i „kolumn” matrycy, a każdym pikselem można sterować indywidualnie.

Tutaj oszczędności w okablowaniu stają się znacznie bardziej dramatyczne. W przypadku typowego ekranu komputera 1024 × 768 ( XGA ) do sterowania bez multipleksowania potrzebnych byłoby 2 359 296 przewodów. Tyle drutów byłoby zupełnie niepraktyczne. Ale układając piksele w zmultipleksowaną matrycę, potrzebne są tylko 1792 przewody; całkowicie praktyczna sytuacja.

Wyświetlacze zorientowane na piksele mogą sterować pojedynczym pikselem naraz lub całym rzędem lub kolumną pikseli jednocześnie. Wyświetlacze ciekłokrystaliczne z aktywną matrycą zapewniają element pamięci w każdym pikselu, dzięki czemu piksel nadal wyświetla właściwy stan, nawet gdy nie jest aktywnie napędzany.

"Zerwać"

Ponieważ większość multipleksowanych wyświetlaczy nie przedstawia całego wyświetlacza jednocześnie, podlegają one „zerwaniu”, jeśli punkt widzenia obserwatora jest w ruchu. Na przykład, jeśli obserwator miałby szybko przesunąć wzrok na zmultipleksowany wyświetlacz, mógłby zobaczyć zbieraninę pojedynczych cyfr, a nie spójny wyświetlacz. (Ten sam efekt może wystąpić, jeśli wyświetlacz porusza się względem punktu widzenia obserwatora). Osoby z oczopląsem (mimowolnymi ruchami gałek ocznych) są znacznie bardziej narażone na ten efekt i mogą mieć trudności z odczytaniem niektórych multipleksowanych wyświetlaczy. Czasami może być również sprowokowany przez żucie twarde cukierki ; powoduje to wibracje oczu użytkownika, prowadzące do rozpadu wyświetlacza.

Zmultipleksowany charakter wyświetlacza można również ujawnić, obserwując go za pomocą mechanicznego stroboskopu , na przykład obracającego się koła szczelinowego.

Zobacz też

Charlieplexing

Linki zewnętrzne