コンテンツメニュー
● 基本を理解する：LCD画面はどのように配線されていますか？
>> ピクセル層と液晶材料
>> 配線密度と解像度
● LCD配線の種類：パッシブマトリックスvsアクティブマトリックス
● Microcontrollerインターフェイス用のLCDスクリーンはどのように配線されていますか？
>> ピン構成と配線
>> 配線手順
>> Arduino配線の例
● LCDスクリーンは内部で配線されていますか：製造および接続方法
>> 配線製造技術
>> 配線材料
>> 配線の課題
● 結論
>> 1. LCD画面に配置されている垂直および水平線はどのように配置されていますか？
>> 2。パッシブマトリックスとアクティブマトリックスLCD配線の違いは何ですか？
>> 3. 16x2 LCD画面をArduinoにどのように配線しますか？
>> 5.なぜポテンショメータがLCD配線で使用されるのですか？
液晶ディスプレイ（LCD）は、スマートフォンやラップトップからテレビや産業用具まで、最新の電子機器で遍在しています。どのようにしているのかを理解します LCDスクリーン ワイヤードは、ディスプレイテクノロジーの基礎を把握したり、LCDをプロジェクトに統合したいと考えているエレクトロニクス愛好家と専門家の両方にとって不可欠です。この包括的な記事では、LCDスクリーンの配線構造を調査し、内部配線グリッド、LCDの種類、マイクロコントローラーのインターフェースの配線、および実用的な配線の例を説明し、よくある質問を明確にするためによくある質問で締めくくります。
すべてのLCD画面のコアには、画像の生成に責任がある数百万の小さなピクセルに電力を供給および制御する複雑なワイヤーのネットワークがあります。配線は、各ピクセルに電気信号を提供するように設計されており、光を変調して意図した画像を表示できるようにします。
LCD画面はどのように内部で配線されていますか？基本的な配線構造は、グリッドパターンに配置された2セットの導電性ワイヤで構成されています。画面の片側にある垂直ワイヤと、反対側の水平線です。 LCDパネルの各ピクセルは、1つの垂直線と1つの水平線の交差点にあります。垂直ワイヤは通常、正の電気信号を運びますが、水平線はデザインに応じて負の信号、またはその逆を持ちます。
このグリッド配置により、対応する垂直および水平線をエネルギー化することにより、各ピクセルの選択的アドレス指定が可能になります。たとえば、列5のワイヤを垂直にアクティブにし、列10の水平方向に列10でその交差点でピクセルに電力を供給します。この配線スキームは、ピクセルレベルでディスプレイを制御するために重要です。
配線グリッドの下には、液体の有機材料を含むピクセル層があります。液晶があります。これらの結晶は自分自身を放出することはありませんが、偏光によるバックライトの通過を制御します。配線を介して電圧が適用されると、液晶は、光をブロックするか、光が通過するように整列し、画面上に可視画像を作成します。
より高い解像度のLCDは、より多くのピクセルを持っているため、より多くのワイヤが必要です。たとえば、200万ピクセル以上の1080p LCDパネルは数千のワイヤーを使用します。垂直ワイヤは、3色のサブピクセル（赤、緑、青）を掛けた列の数に対応します。これにより、画面のエッジに沿って数百インチあたり数百のワイヤを備えた密な配線メッシュになります。
LCD画面の有線は、使用されるLCDテクノロジーの種類によってどのように異なります。 2つの主なタイプは、パッシブマトリックスとアクティブマトリックスLCDで、それぞれに異なる配線と制御メカニズムがあります。
パッシブマトリックスLCDは、垂直ワイヤと水平線の単純なグリッドを使用してピクセルを制御します。各交差点で、ピクセルは、対応するワイヤに電圧を加えることによりアドレス指定されます。ただし、パッシブマトリックスには個々のピクセルトランジスタがないため、ピクセルを正確に個別に制御することはできません。これにより、応答時間が遅く、コントラストが低く、解像度が制限されます。
パッシブマトリックスLCDのワイヤは、ガラス基板に堆積した透明な導電性材料であるインジウムスズ酸化物（ITO）から作られることがよくあります。配線グリッドは、各ピクセルがその行と列のワイヤからの組み合わせの電圧によってオンまたはオフにスイッチされるマトリックスを形成します。
アクティブマトリックスLCDはより高度であり、各ピクセル交差点で薄膜トランジスタ（TFT）を備えています。このトランジスタはスイッチとして機能し、各ピクセルを配線ネットワークによって個別に制御できるようにします。配線は依然として垂直および水平導電性ラインで構成されていますが、トランジスタへの追加の接続があります。
この設計により、応答時間が速く、解像度が高く、色の繁殖が改善され、コントラストが改善されます。アクティブマトリックスLCDには、ツイストネマチック（TN）、面内スイッチング（IPS）、垂直アライメント（VA）などのさまざまなサブタイプが含まれ、すべてが正確にピクセルを制御するための洗練された配線に依存しています。
LCD画面をArduinoのようなマイクロコントローラーと統合する場合、LCD画面が外部に配線されていることを理解することが重要です。内部配線グリッドとは異なり、外部配線では、LCDモジュールピンをマイクロコントローラーに接続して、ディスプレイコントロールのコマンドとデータを送信します。
愛好家や開発者向けに最も人気のあるLCDモジュールの1つは、16x2文字のLCDで、2行に1行あたり16文字を表示します。このLCDは、16ピンのインターフェイスを備えた標準の日立HD44780コントローラーまたは互換性のあるコントローラーまたは互換性を使用します。
LCD画面はマイクロコントローラーにどのように配線されていますか？ 16ピンインターフェイスには以下が含まれます。
- パワーピン：グラウンド（GND）および +5V（VCC）
- コントラスト調整ピン（VO）
- コントロールピン：register select（rs）、read/write（rw）、およびenable（e）
- データピン：D0〜D7（8つのデータライン、多くの場合、4ビットモードで使用されるD4〜D7のみ）
- バックライトピン：LED+およびLED-スクリーン照明用
1。電源：LCDのグランドピンをマイクロコントローラーのGNDに接続し、VCCピンを +5V電源にします。
2。コントラスト制御：10KポテンショメータがVOピンに接続されており、異なる電圧でディスプレイコントラストを調整します。
3。コントロールピン：
-RSピンは、マイクロコントローラーのデジタル出力ピンに接続され、命令またはデータレジスタを選択します。
-RWピンは通常、GNDに接続され、書き込みモードを永続的に設定します。
-Enable Pinは別のデジタルピンに接続して、データ/コマンドをラッチします。
4。データピン：4ビットモード（ピンを保存するのに一般的）では、ピンD4-D7はマイクロコントローラーの4つのデジタルピンに接続されています。 8ビットモードでは、8つのデータピンすべてが接続されています。
5。バックライト：LED + PINは、電流制限抵抗（通常は220オーム）を介して + 5Vに接続し、LEDをGNDに接続します。
-LCD RsからArduino Pin 12
-LCD ARDUINO PIN 11に有効になります
-LCD D4からArduino Pin 5から5
-LCD D5からArduino Pin 4から4
-LCD D6からArduinoピン3から3
-LCD D7からArduino Pin 2から2
-RWからGNDへ
-VSSへのgnd
-VCC〜 +5V
-voからポテンショメータワイパー（その他のポテンショメータピン +5VおよびGND）
-Backlight LED +を介して抵抗器を + 5Vに、LED- GNDに導きます
この配線により、ArduinoはコマンドとデータをLCDに送信し、画面に表示されるものを制御できます。
LCDスクリーンの内部配線は、薄い導電層を使用してガラス基板上に製造されています。配線は伝統的な意味ではんだ付けされていませんが、薄い金属または透明な導電性フィルムを堆積することによって作成されます。
-Chip-on-Glass（COG）：ドライバーチップは、LCDのガラス基板に直接取り付けられ、導電性接着剤を使用して配線グリッドに接続します。
-Tape Automated Bonding（TAB）：配線トレースを備えた柔軟な回路がLCDガラスのエッジに接着され、外部電子機器と配線グリッドとインターフェイスします。
配線では、透明性のためにインジウムスズ酸化インジウム（ITO）や導電率には薄い金属層などの材料を使用しています。これらのワイヤーは、高いピクセル密度を達成するために非常に細かいです。
ガラス板と配線層の間の均一な間隔を維持することは、画像の歪みを避けるために重要です。スペーサーボールは一貫したセルギャップを確保し、配線はピクセルマトリックスに正確に整列する必要があります。
特にDIYまたはプロトタイピングプロジェクトでLCD画面を配線する場合、いくつかの要因がパフォーマンスと信頼性に影響します。
- 正しいピン接続：誤配線はLCDに損傷を与えたり、正しく表示しないようにします。
- コントラスト調整：PotentiomerのVO PINへの適切な配線は、読み取り可能な表示に不可欠です。
- バックライト電源：適切な抵抗器を使用して、バックライトLEDが燃焼しないようにします。
- 信号タイミング：マイクロコントローラーは、コマンドとデータのLCDのタイミングプロトコルに従う必要があります。
- ライブラリの使用：ArduinoのLiquidCrystalのようなプログラミングライブラリは、低レベルの配線プロトコルを処理することにより、LCDとの通信を簡素化します。
LCDスクリーンの有線であることを理解することで、画像を作成するために数百万ピクセルを電力する垂直および水平線の複雑なネットワークが明らかになります。内部的には、LCDは垂直および水平導電性ラインを備えたグリッド配線システムを使用し、アクティブマトリックスディスプレイは各ピクセルでトランジスタを使用して正確な制御を行います。外部的には、LCD画面をマイクロコントローラーに配線するには、電力、制御、データ、バックライトピンを正しく接続して、通信とディスプレイ制御を可能にします。産業用アプリケーションであろうと趣味プロジェクトであろうと、LCDの配線原則を習得することは、効果的な使用と統合のための基本です。
垂直ワイヤは画面の1つの端に沿って走り、水平線は反対側の端に沿って走り、グリッドを形成します。各ピクセルは、1つの垂直線と1つの水平線の交差点にあり、これらのワイヤに電圧を加えることでピクセルの選択的アドレス指定を可能にします。
パッシブマトリックスLCDは、個々のピクセルトランジスタを使用しない垂直および水平線の単純なグリッドを使用して、応答が遅く、解像度が低下します。アクティブマトリックスLCDには、各ピクセルに薄膜トランジスタがあり、個々のピクセル制御とディスプレイパフォーマンスが向上します。
LCDの電源ピンを5VとGNDに接続し、VO PINに接続されたコントラストコントロールにポテンショメーターを使用し、コントロールピンRS、RW、およびARDUINOデジタルピン（通常は接地されたRW）を有効にし、4ビット通信のためにデータピンD4-D7をArduinoデジタルピンに接続します。また、バックライトピンを5VとGNDに抵抗器で配線します。
配線では、ガラス基板上のインジウムスズ酸化インジウム（ITO）などの透明な導電性材料と、薄い金属導電層を使用しています。これらの材料は、高解像度ディスプレイに必要な細い配線を可能にします。
VOピンに接続されたポテンショメータは、液晶層に適用された電圧を変化させることにより、LCDスクリーンのコントラストを調整し、表示された文字または画像が表示され、明確になるようにします。
