수동형 LCD 디스플레이: 단순 매트릭스 방식이 여전히 우위를 점하는 곳

평면 패널 시대 초기 40년 동안 살아남았던 것과 같은 이유로 패시브 LCD 디스플레이가 새로운 디자인에 계속 사용되고 있습니다. 바로 비용이 저렴하고, 전력 소모가 적으며, 콘텐츠가 변하지 않을 때는 고장 발생률이 낮기 때문입니다. 엔지니어링 관점에서 중요한 질문은 컬러 TFT가 일반적으로 더 나은가가 아니라, 제품에 단순 매트릭스 디스플레이로는 제공할 수 없는 기능이 필요한가 하는 것입니다. 이 부분을 잘못 판단하면 비용 손실은 물론이고 제품 재설계까지 이어지게 됩니다.

수동형 LCD 디스플레이라는 용어는 실제로 무엇을 포함하는가?

각 픽셀에 스위치가 없는 패시브 매트릭스 LCD.

이 용어는 행과 열 전극으로 구동되는 분할 패널, 문자 모듈 및 소형 그래픽 패널을 포함하며, 각 픽셀은 자체 트랜지스터가 아닌 전극 교차점의 전압으로 제어됩니다.

픽셀에 박막 트랜지스터가 없기 때문에 패널은 더 적은 공정 단계와 드라이버 채널, 그리고 픽셀당 저장 커패시터가 필요하지 않습니다. 이것이 비용적인 이점과 동시에 한계점이기도 합니다. 수동형 LCD 디스플레이는 일반적으로 흑백 또는 소수의 색상만 표시하며, 멀티플렉스 수를 낮게 유지하는 듀티 사이클로 구동되고, 숫자, 상태 또는 간단한 레이블이 전체 인터페이스인 경우에 적합합니다. 동일한 구조가 반사형, 반투과형 또는 백라이트형으로 나타나며, 이는 주소 지정 방식을 변경하지 않고 전력 및 조명 동작을 다르게 합니다.

구매자들은 흔히 계량기, 벤치 계측기, 온도 조절기 또는 자동판매기 패널을 통해 해당 가족의 에너지 사용량을 알게 됩니다. 이러한 패널은 크기가 작고, 표시되는 정보는 고정되어 있으며, 디스플레이는 10년 동안 유지보수 없이 작동해야 합니다.

디스플레이 사양에서 어느 위치에 해당합니까?

구동 및 어드레싱 라인에서 발생하는 문제이며, 광 라인에서 발생하는 문제가 아닙니다.

수동 또는 능동 어드레싱을 명시하는 사양은 픽셀이 어떻게 전환되는지를 나타내는 것이며, 밝기, 대비, 시야각 및 색상은 어드레싱 체계가 정의하는 것이 아니라 제약하는 별개의 요구 사항입니다.

실제로 어드레싱 선택은 동일 문서의 다른 네 가지 항목을 설정합니다. 듀티 사이클 또는 멀티플렉스 비율이 그에 따라 결정되며, 이 비율은 패시브 패널이 도달할 수 있는 명암비를 제한합니다. 드라이버 및 컨트롤러 선택도 그에 따라 이루어지는데, 패시브 패널은 소스 및 게이트 드라이버 체인 대신 공통 및 세그먼트 드라이버가 필요하기 때문입니다. 인터페이스는 일반적으로 고속 차동 링크 대신 간단한 직렬 또는 병렬 버스를 사용합니다. 반사형 구조에서는 백라이트가 없으므로 가장 큰 단일 부하가 제거되므로 전력 예산도 그에 따라 결정됩니다.

사양을 그런 순서로 작성하면 주소 지정 결정이 아키텍처 섹션이라는 본래 위치에 유지되고, 샘플이 도착한 후에 논쟁이 벌어지는 광학 섹션으로 넘어가는 것을 방지할 수 있습니다.

수동형 매트릭스는 가장 유사한 대안과 어떻게 다른가요?

픽셀당 트랜지스터 하나, 그리고 그 이후의 모든 것.

능동형 매트릭스는 각 픽셀에 스위치와 저장 커패시터를 배치하여 새로 고침 사이에 픽셀을 격리합니다. 이러한 단 하나의 차이점으로 인해 크로스토크가 제거되고 높은 멀티플렉스 비율이 가능해지며 컬러, 비디오 및 고해상도 그래픽을 실용화할 수 있습니다.

그 결과, 역할 분담이 명확하게 이루어졌습니다. 패시브 매트릭스는 고정적이거나 느린 콘텐츠, 소형 크기, 저전력 및 최저 단가에 적합하며, 적당한 작동 온도와 작은 시야각에서도 안정적인 성능을 제공합니다. 액티브 매트릭스는 색상, 모션, 메뉴 시스템, 이미지 또는 변화하는 터치 인터페이스가 있는 모든 콘텐츠에 적합하며, 백라이트 사용, 더 높은 열 부하 및 더 많은 부품 비용을 감수하더라도 훨씬 더 광범위한 콘텐츠를 지원합니다. 크로스토크와 멀티플렉스 비율의 상호 작용을 포함한 이러한 구분의 기술적 세부 사항은 CDTech 블로그의 액티브 및 패시브 LCD 디스플레이 비교 글에 자세히 설명되어 있으므로, 아키텍처가 확정되기 전에 읽어보는 것이 좋습니다.

결과를 결정짓는 주요 사양 사항

여섯 번의 응모가 가장 큰 위험을 수반합니다.

수동형 설계에서 제품의 작동 여부를 결정하는 요소는 작동률, 해당 작동률 및 최저 작동 온도에서의 명암비, 명시된 명암비에서의 시야각, 해당 온도에서의 응답 속도, 구동 방식 및 백라이트 배열입니다. 이 여섯 가지 요소는 서로 상호 작용합니다. 더 많은 행을 배치하기 위해 작동률을 높이면 명암비가 감소하고, 온도를 낮추면 패널에 다른 구동 방식이나 더 넓은 허용 오차가 필요할 때까지 응답 속도가 느려집니다.

이 표는 출발점일 뿐 정답이 아닙니다. 동일한 크기의 수동 패널이라도 유효 대비값이 최대 두 배까지 차이가 ​​날 수 있으므로, 실제 부품에 맞게 작동 온도와 작동 부하 열을 채워야 합니다.

선택에 따라 공급망은 어떻게 변화하나요?

공급업체 수는 줄었지만, 훨씬 더 안정적인 생산 설비를 갖추게 되었습니다.

수동형 패널은 컬러 TFT 모듈에 비해 공급업체 기반이 더 작습니다. 이는 생산량과 수익성이 소수의 전문 제조 업체에 집중되어 있기 때문입니다. 대신 패널 디자인은 거의 변경되지 않으므로 한 번 인증을 받은 패널은 오랫동안 공급될 가능성이 높습니다. 패널 공급 및 생산 능력 변동은 트렌드포스(TrendForce) 와 같은 시장 조사 기관에서 추적하며 , 이는 공급업체의 자체적인 보증보다 연간 가용성 검토에 더 유용한 자료가 됩니다.

이는 구매자에게 두 가지 실질적인 결과를 가져옵니다. 첫째, 맞춤형 패턴은 일회성 디자인 및 마스크 제작 비용이 발생하는데, 이는 정해진 연간 생산량을 달성해야만 의미가 있기 때문에 최신 패널을 쫓는 것보다는 금형 제작 및 최소 주문량에 대한 논의가 우선시됩니다. 둘째, 위험 프로필이 컬러 모듈과 다릅니다. 패널 자체는 단종될 가능성이 낮지만, 맞춤형 패턴, 드라이버 또는 백라이트 부품은 단종될 수 있으며, 이러한 항목들을 가용성 계획에 포함시켜야 합니다. 특정 패턴이 필요한 제품의 경우, 맞춤형 LCD 디스플레이 제품군은 크기, 인터페이스, 커버 글라스 및 백라이트 옵션을 모두 포함하며, 뉴스 섹션 에서 해당 선택과 관련된 애플리케이션 노트를 확인할 수 있습니다.

데이터시트 및 견적서에서 흔히 발생하는 오해

네 가지 숫자를 비교하는 과정에서 흔히 오류가 발생합니다.

첫째는 명암비인데, 듀티 사이클과 측정 온도 없이는 의미가 없습니다. 둘째는 응답 시간인데, 대부분의 요약 자료에서는 25도를 기준으로 제시하며 온도가 낮아질수록 느려집니다. 셋째는 시야각인데, 해당 각도에서의 명암비가 명시되지 않은 수치는 공급업체 간 비교를 할 수 없습니다. 넷째는 백라이트 밝기인데, 밝기 값만으로는 구동 조건이 연결되지 않으면 패널이 소모하는 전류량을 알 수 없습니다.

위 네 가지 조건을 빠뜨린 견적서가 반드시 틀린 것은 아닙니다. 단지 비교가 불가능할 뿐입니다. 두 견적을 비교 가능하게 만드는 가장 빠른 방법은 두 공급업체 모두에게 동일한 조건표를 보내고, 저온 영역과 상온 영역에서의 패널 측정값을 요청하는 것입니다. 일반적으로 가장 저렴한 견적이 상온 영역에서 오히려 가격이 상승하는 경우가 많습니다. 이러한 측정에 대한 용어는 국제조명위원회(International Commission on Illumination) 와 같은 기관에서 정의하며, 기기 추적성은 미국 국립표준기술연구소 (NIST) 에서 발표한 규약을 따릅니다.

설계 확정 전에 무엇을 확인해야 할까요?

양극단의 온도 조건에서의 샘플 동작.

설계가 확정되기 전에, 생산 구동 방식 및 생산 펌웨어를 사용하여 인클로저 내부의 패널을 최저 및 최고 작동 온도에서 검증하고, 각 모서리의 명암비와 응답을 기록하십시오.

동일한 검토 과정에서 세 가지 추가 점검 사항을 확인해야 합니다. 데이터시트에 명시된 듀티 사이클이 드라이버에서 실제로 사용할 값과 일치하는지 확인하십시오. 엔지니어들이 깜빡임을 줄이기 위해 스캔 속도를 높이는 경우가 많은데, 이 과정에서 명암비가 손실되는 것을 인지하지 못하는 경우가 있기 때문입니다. 기계적 구성도 확인해야 합니다. 수동 패널이 전면 유리에 접착되거나 베젤로 고정되어 있어 명암비가 변할 수 있기 때문입니다. 커넥터와 케이블이 조립 방식에 적합한지 확인하십시오. 특히 수작업 조립 라인에서는 미세 피치 케이블이 손상될 가능성이 가장 높으며, 해당 연결부의 품질 기준은 IPC 에서 발표하고 있습니다. 조립 중 정전기 방지는 EOS/ESD 협회 에서 제시한 프로그램을 따라야 하며 , 완제품의 안전 기준은 IEC 62368-1 에 명시되어 있습니다 . 이 단계에서 사양 검토를 하는 데는 하루 정도 소요되지만, 금형 제작 후에 동일한 문제를 발견하는 데는 전체 프로그램 비용이 소요됩니다.

장기적인 공급 가능성: 첫 번째 건설 이후의 계획

제품 수명 주기 계획이 초기 가격보다 더 중요합니다.

패시브 패널은 일반적으로 시중에서 가장 안정적인 디스플레이 유형이지만, 안정성이 영구성과 같은 것은 아니며 패널 주변 부품은 유리보다 더 빨리 노화됩니다. 효과적인 계획은 패널, 드라이버, 백라이트 및 커넥터를 각각 명시하고, 각 부품의 수명 종료 시 공급업체가 취할 조치를 구체적으로 명시해야 합니다. 여기에는 공식적인 수명 종료 고지 기간, 예측 대비 최종 구매 수량 확보, 그리고 문서화된 대체 공급업체 또는 동일/동일 기능의 대안 제공 등이 포함됩니다.

맞춤형 세그먼트 패턴이 관련된 경우, 금형은 신속하게 조달할 수 없는 품목이므로 아트워크도 동일한 계획에 포함되어야 합니다. 첫 구매 주문 전에 서면으로 통지 기간을 요청하는 구매자는 두 가지 값비싼 결과를 피할 수 있습니다. 하나는 예고 없이 재설계가 시작되는 것이고, 다른 하나는 누구도 정당화할 수 없는 수량으로 마지막 구매를 하는 것입니다. 첫 번째 패널이 양호한 상태일 때 시작하는 차등 공급업체 검증은 통지를 받은 후에 시작하는 것보다 훨씬 저렴하며, 이는 수명이 긴 장비를 제작할 수 있도록 하는 유일한 관리 방법입니다.