Spis treści:
Wyświetlacze TFT swego czasu zrewolucjonizowały elektronikę. I choć dziś dostępne są już znacznie nowocześniejsze technologie, TFT wciąż doskonale sprawdza się w praktyce.
Charakterystyka technologii TFT
Technologia TFT (ang. Thin-Film Transistor) jest wciąż jednym z najbardziej popularnych rodzajów konstrukcji wyświetlaczy, stosowanym w niemal wszystkich branżach elektroniki. Oferuje relatywnie dobrą jakość obrazu, szybką reakcję i zadowalający kąt widzenia, a ponadto cechuje się wyraźnie niższą ceną w odniesieniu do wyświetlaczy IPS czy OLED o porównywalnej przekątnej i rozdzielczości. W tym artykule omówimy podstawowe zagadnienia konstrukcyjne wyświetlaczy TFT, ich główne zalety i wady, a także porównamy je z innymi popularnymi technologiami ekranowymi: monochromatycznymi wyświetlaczami LCD, panelami IPS oraz OLED.
Wyświetlacz TFT - budowa i zasada działania (w dużym skrócie)
Wyświetlacze TFT zbudowane są z matrycy pikseli ciekłokrystalicznych, z których każdy składa się w istocie z trzech podpikseli (czerwonego, zielonego i niebieskiego), odpowiedzialnych za generowanie pełnej gamy kolorów. Każdy podpiksel kontrolowany jest z kolei przez znajdujący się tuż obok niego tranzystor cienkowarstwowy (TFT), który steruje napięciem podawanym na obszar piksela.
Co ważne, dzięki zastosowaniu tranzystorów odpowiadających za załączanie i kontrolę jasności każdego elementu macierzy, całość może być sterowana na zasadzie multipleksu – czyli bazując dokładnie na tej samej technice, jaką wykorzystuje się powszechnie w przypadku wyświetlaczy matrycowych LED. Sam sposób wyświetlania obrazu bazuje natomiast na zasadzie sterowania skręceniem płaszczyzny polaryzacji światła, za co odpowiedzialne są właśnie ciekłe kryształy – tę samą technikę, choć w znacznie prostszej formie, wykorzystują także siedmiosegmentowe wyświetlacze, montowane m.in. w kalkulatorach.
Najważniejsze zalety i wady wyświetlaczy TFT
Dobrze wykonane wyświetlacze TFT charakteryzują się bardzo dobrą jakością obrazu – oferują wysoką rozdzielczość i ostrość, co czyni je idealnymi do wyświetlania szczegółowych grafik, tekstów i multimediów. Ekrany TFT mają także krótki czas reakcji, co jest istotne w przypadku wyświetlania dynamicznych obrazów, takich jak filmy, gry wideo czy animacje – z tego też względu jeszcze nie tak dawno technologia TFT niepodzielnie panowała na rynku ekranów komputerowych. Kolejną zaletą omawianej konstrukcji jest relatywnie niskie zużycie energii – głównym elementem „prądożernym” okazuje się w tym przypadku moduł podświetlenia, gdyż sama matryca – sterowana na drodze zmiany napięcia – pobiera zaledwie część całkowitego prądu zasilania ekranu. Bardzo ważną cechą wyświetlaczy TFT pozostaje też doskonały stosunek jakości do ceny – technologia ekranów opartych na tranzystorach cienkowarstwowych jest dość wiekowa (ma ponad 40 lat), stąd też zdążyła znacznie potanieć od momentu jej wynalezienia (ceny pierwszych komercyjnych wyświetlaczy tego typu były jak na dzisiejsze standardy wręcz „kosmiczne”).
Niestety, ekrany TFT nie są pozbawione kilku wad, wśród których najmocniej wyróżnia się dość przeciętna reprodukcja czerni – wyświetlacze TFT mają tendencję do wyświetlania ciemnych kolorów jako szarości, a nie głębokiej czerni, co wpływa na jakość obrazu, obniżając jego kontrast w „dolnym” obszarze ekspozycji. Problem ten widać szczególnie wyraźnie np. podczas oglądania ciemnych scen filmowych lub zdjęć w pomieszczeniu o słabym oświetleniu. Ekrany LCD TFT są także wrażliwe na nacisk – mogą ulegać uszkodzeniom w przypadku nieodpowiedniego użytkowania, a już nawet niewielka siła przyłożona do powierzchni ekranu powoduje znaczne (choć tylko chwilowe) zniekształcenia kolorów.
Wybór wyświetlacza TFT do własnego projektu - krótki poradnik dla użytkowników
Dobór odpowiedniego wyświetlacza TFT do danej konstrukcji może stanowić ważny krok na drodze do optymalizacji zarówno ergonomii użytkowania urządzenia, jak i pozytywnych wrażeń, wywieranych przez sprzęt na jego użytkownikach. Na swojej liście ważnych czynników, które warto wziąć pod uwagę podczas selekcji ekranu TFT, umieść przede wszystkim:
- Rozmiar i rozdzielczość
Rozważ, jakie wymiary (przekątna, a także proporcje szerokości do wysokości) i rozdzielczość wyświetlacza są potrzebne w Twoim projekcie. Wyświetlacz musi być wystarczająco duży, aby wygodnie pomieścić na nim wszystkie potrzebne informacje. Rozdzielczość wpływa natomiast na ostrość i szczegółowość wyświetlanego obrazu. Przemyśl przy tym, z jakiej odległości będzie obserwowany ekran podczas pracy urządzenia – czasem przydatne okażą się testy, pozwalające przesymulować widoczność, np. z użyciem odpowiednio przygotowanych grafik (dopasowanych do rozmiaru dostępnych na rynku wyświetlaczy, np. 3.2”, 4.3” czy 5”), wyświetlonych na monitorze laptopa. - Komunikację i interfejs
Sprawdź, jakie interfejsy komunikacyjne obsługuje rozważany przez Ciebie wyświetlacz. Najpopularniejsze łącza szeregowe to SPI, I2C i UART, choć można także spotkać się z ekranami wyposażonymi w port równoległy. Koniecznie wybierz model kompatybilny z interfejsem, którym dysponuje współpracujący mikrokontroler – z reguły, w przypadku prostszych układów (np. AVR czy PIC) dostępne będą jedynie wymienione powyżej interfejsy szeregowe, zaś rozbudowane procesory ARM (np. STM32) udostępniają konstruktorom specjalne bloki peryferyjne, obsługujące szereg odmian interfejsu równoległego. - Zgodność z bibliotekami i oprogramowaniem
Upewnij się, czy dla wybranego wyświetlacza dostępne są odpowiednie biblioteki programistyczne i oprogramowanie narzędziowe, które ułatwią integrację z Twoim projektem. Ten krok może znacznie przyspieszyć proces programowania i zapewnić większą elastyczność – rzecz jasna, w przypadku nietypowych sterowników można rozważyć samodzielne napisanie odpowiednich funkcji komunikacyjnych, jednak zwykle będzie to zadanie bardzo czasochłonne. - Cenę i dostępność
Przy planowaniu projektu zawsze warto uwzględnić cenę wyświetlacza i jego aktualną oraz prognozowaną dostępność na rynku. Wybierz wyświetlacz, który z jednej strony mieści się w założonym budżecie, ale z drugiej – jest stosunkowo łatwo dostępny, np. w przypadku potrzeby wymiany lub zakupu dodatkowych egzemplarzy. Niestety, tanie wyświetlacze z Dalekiego Wschodu nierzadko znikają z rynku tak szybko, jak się pojawiają – dlatego też warto stosować produkty znanych marek, o stabilnych łańcuchach dostaw i sprawdzonej sieci dystrybucji. Markowe wyświetlacze od producentów takich, jak Waveshare, DFRobot czy Seeedstudio – znajdziesz jak zawsze w sklepie Botland.
