Στη σημερινή ψηφιακή εποχή, μια απλή και αποτελεσματική τεχνολογία οθόνης υποστηρίζει σιωπηρά τη λειτουργία αμέτρητων καθημερινών ηλεκτρονικών συσκευών, η οποία είναι η τεχνολογία οθόνης LCD τμημάτων.

Από πίνακες ελέγχου οικιακών συσκευών και ηλεκτρονικά ρολόγια μέχρι ψηφιακές οθόνες ανάγνωσης για βιομηχανικό εξοπλισμό, το τμηματικό LCD έχει γίνει ιδανική επιλογή για ενσωματωμένα συστήματα και απλές απαιτήσεις οθόνης λόγω της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, του χαμηλού κόστους και της απλής οδήγησης. Αυτή η τεχνολογία διατηρεί τη θέση της στον σημερινό τομέα οθονών υψηλής ακρίβειας μέσω συνεχούς καινοτομίας.

Το τμηματικό LCD, γνωστό και ως οθόνη LCD τμημάτων ή οθόνη LCD με μοτίβο, είναι ένας γενικός όρος για προϊόντα LCD που δεν είναι dot matrix που χρησιμοποιούν τεχνολογία οθόνης τμημάτων πένας.

Το όνομά του προέρχεται από την πρώιμη εφαρμογή οθονών LCD, που χρησιμοποιούνταν κυρίως για την αντικατάσταση ψηφιακών σωλήνων LED. Η πιο βασική ψηφιακή οθόνη 7 τμημάτων μπορεί να εμφανίσει τους αριθμούς 0-9, παρόμοια με την οθόνη σε αριθμομηχανές και ηλεκτρονικά ρολόγια.

Σε αντίθεση με τις κοινές οθόνες dot matrix στις μέρες μας, οι οθόνες LCD τμημάτων έχουν σταθερό περιεχόμενο και αποτελούνται από προκαθορισμένα τμήματα πένας (όπως αριθμούς, γράμματα ή απλά σύμβολα).

Αυτά τα τμήματα πένας είναι πολύ ευέλικτα στη διάταξη και το σχήμα, όχι μόνο μπορούν να κατασκευαστούν στο κοινό σχήμα "8", αλλά μπορούν επίσης να κατασκευαστούν σε οποιοδήποτε σχήμα, συμπεριλαμβανομένων λογότυπων εταιρειών, διαφόρων μοτίβων και κειμένου.

Ο πυρήνας οδήγησης του τμηματικού LCD βασίζεται στην τεχνολογία "σάρωσης" ή "πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου", χρησιμοποιώντας το "φαινόμενο οπτικής επιμονής" του ανθρώπινου ματιού για να επιτευχθεί σταθερή οθόνη.

Το LCD κωδικού τμήματος αποτελείται από μια δομή μήτρας που αποτελείται από πολλαπλά διασταυρούμενα "κοινά τερματικά" και "τερματικά τμημάτων". Το υγρό κρυσταλλικό υλικό είναι τοποθετημένο ανάμεσα σε δύο διαφανή ηλεκτρόδια και η διαφάνειά του αλλάζει με την εφαρμογή τάσης - όταν δεν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο, η διάταξη των μορίων υγρών κρυστάλλων επιτρέπει στο φως να περάσει, εμφανίζοντας το χρώμα φόντου. Όταν εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα μόρια υγρών κρυστάλλων εκτρέπονται, εμποδίζοντας το φως και εμφανίζοντας σκούρα χρώματα.

Οι υγροί κρύσταλλοι έχουν ένα βασικό χαρακτηριστικό: πρέπει να οδηγούνται από τάση AC και η τάση DC μπορεί να προκαλέσει ηλεκτρόλυση και μόνιμη ζημιά στο υγρό κρυσταλλικό υλικό. Η οδήγηση ενός LCD απαιτεί τη δημιουργία ακριβών σημάτων τετραγωνικού κύματος για να διασφαλιστεί η σωστή σχέση φάσης μεταξύ των τμημάτων οθόνης και μη οθόνης.

Η οδήγηση του τμηματικού LCD χωρίζεται σε δύο τύπους: στατική οδήγηση και δυναμική οδήγηση.

Η στατική οδήγηση είναι κατάλληλη για κοινά τερματικά με λίγες ή απλές οθόνες. Κάθε τμήμα συνδέεται ανεξάρτητα σε μια ακίδα οδήγησης, η οποία είναι εύκολη στον έλεγχο και χωρίς τρεμόπαιγμα. Ωστόσο, καταλαμβάνει μεγάλο αριθμό ακίδων και είναι κατάλληλη μόνο για μικρό αριθμό τμημάτων.

Η δυναμική οδήγηση είναι κατάλληλη για οθόνες πολλαπλών τμημάτων, όπως αριθμομηχανές και ηλεκτρονικά ρολόγια. Ομαδοποιεί ηλεκτρόδια τμημάτων και σαρώνει διαφορετικά κοινά τερματικά με χρονική κατανομή, χρησιμοποιώντας το φαινόμενο επιμονής της ανθρώπινης οπτικής αντίληψης για να επιτευχθεί σταθερή οθόνη.

Για παράδειγμα, ο οδηγός 4COM χωρίζει την οθόνη σε 4 ομάδες και ενεργοποιεί εναλλάξ κάθε ομάδα COM. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι μπορεί να μειώσει τον αριθμό των ακίδων, αλλά το μειονέκτημα είναι ότι απαιτεί αυστηρό έλεγχο χρονισμού.

Το ειδικό τσιπ οδηγού απλοποιεί σημαντικά την πολυπλοκότητα του ελέγχου ενσωματώνοντας λογική πολυπλεξίας και δημιουργία τάσης LCD. Αυτά τα τσιπ μπορούν να επικοινωνούν με μικροελεγκτές μέσω SPI/I2C, εξοικονομώντας σημαντικά πόρους ακίδων MCU.

Το πιο σημαντικό πλεονέκτημα του τμηματικού LCD είναι η εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, καθιστώντας το κατάλληλο για συσκευές που τροφοδοτούνται από μπαταρία. Το τσιπ οδηγού όπως το HT1621 μπορεί να οδηγήσει έως και 128 τμήματα πένας, που ισοδυναμούν με 16 χαρακτήρες "8", ενώ η διεπαφή είναι μόνο μερικές σειριακές ακίδες.

Σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες οθόνης, το τμηματικό LCD είναι ακόμα καθαρό και ορατό κάτω από έντονο φως, με χαμηλό κόστος και απλή οδήγηση.

Ωστόσο, ο περιορισμός του τμηματικού LCD είναι ότι το περιεχόμενο της οθόνης του είναι σταθερό και δεν μπορεί να ενημερώσει δυναμικά κανένα γραφικό. Αυτό το καθιστά ακατάλληλο για σκηνές που απαιτούν την εμφάνιση σύνθετων γραφικών ή την αλλαγή πλούσιων πληροφοριών.