Un display LCD TFT consiste de un arreglo de pixeles, en donde cada pixel emite un color y son controlados "activamente" a través de transistores, es por eso que a estos dispositivos se les conoce también como TFT de matriz activa.
Cada pixel consiste de un grupo de tres cristales líquidos llamados subpixeles, como los cristales son trasparentes entonces cada subpixel lleva un filtro polarizado Rojo, otro lleva el Verde y el otro Azul (En inglés RGB) y una luz de fondo (Backlight) consistente de un grupo de tubos fluorescentes ubicados atrás de los pixeles.
Cuando un pixel va a encenderse con un color específico, entonces se encienden los subpixeles adecuados a través de los transistores; por ejemplo para el color verde, se enciende el subpixel del azul y del rojo, ya que al encenderlos el cristal se oscurece, bloqueando el paso de la luz del backlight y el verde al estar apagado deja pasar la luz (recordar que el cristal es trasparente) por lo tanto se verá un pixel encendido con el color verde.
Los paneles son fabricados depositando el silicio sobre una superficie de vidrio para producir una película delgada, los detalles sobre este proceso no está dentro del objetivo de este artículo. Si el lector desea profundizar más sobre la física y detalles de la tecnología TFT recomiendo al todopoderoso Google.
CONTROLADOR VGA
Los displays TFT-LCD se controlan bajo el mismo principio de los monitores VGA CRT introducidos en los años 80. Entre las diferencias más importantes, la TFT-LCD no requiere tiempos de refresco, es decir en un monitor CRT (cathode ray tube) la imagen debe ser refrescada para evitar que parpadee, una pantalla LCD-TFT no cuenta con ese problema, además no existen tiempos de retraso, verticales ni horizontales.
ORGANIZACIÓN DE LOS PIXELES
Cada pixel tiene asignada una coordenada, empezando en la esquina superior izquierda, con el pixel (0,0) y finalizando en la esquina inferior derecha con el pixel (x,y) donde los valores de x, y depende de la resolución de la pantalla, por ejempo una pantalla de 640x480 tendrá un valor de x=639 y de y=479.
El área activa es aquella donde se muestra la imagen.
SINCRONIZACIÓN
Para construir imágenes en una LCD-TFT es necesario hacer los siguiente:
1. Ubicarse en el pixel adecuado.
2. Enviar el dato con el color requerido.
1. Ubicación del pixel
Para esto se utilizan dos señales: sincronización vertical y horizontal, para simplificar un poco lo llamaremos HSYNC y VSYNC, para ilustrar el funcionamiento se asumirá el uso de un display de 640x480.
Una señal hsync hará un barrido horizontal, empezando por el pixel (0,0) hasta el final de la línea -pixel (639,0)-, es decir, mientras hsync esté activo, el pixel x se incrementa en uno por cada pulso del reloj, al llegar al último pixel de la fila, otra señal llamada Vsync se incrementa en uno, para ubicar los pixeles de la siguiente línea y así hasta llegar hasta el pixel (639,479).
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| Señal de sincronización horizontal de una VGA CRT |
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| Señal de sincronización vertical de una VGA CRT |
Al observar la figura notamos unos espacios llamados Front Porch y Back Porch; en las pantallas CRT estos espacios son resultado de los bordes del tubo de rayos catódicos, pero estos espacios no muestran imágenes, son zonas muertas, y su tamaño varía de acuerdo a cada fabricante; sin embargo el barrido horizontal y vertical pasa por esta área y debe tenerse en cuenta.
Las pantallas LCD-TFT cuentan con zonas de front porch y back porch tanto para el sincronismo vertical como horizontal y de la misma forma que las CRT estas zonas varían en tamaño (de pulsos de hsync y vsync) según cada fabricante.
2. Asignación del color de cada pixel
Las pantallas LCD-TFT cuentan con un bus de datos que puede ser de 8, 24 bits según el fabricante; por medio de este bus la pantalla recibe el color del pixel, según una tabla con los valores de las tonalidades asignada por el fabricante, entonces a medida que se efectúa el barrido a través de Hsync y Vsync, se encenderán los pixeles de acuerdo al color elegido a través del bus de datos.
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| Tabla de colores para el display Sharp LQ043T3DX02 |
En conclusión, para el control de un LCD-TFT se requiere:
1. Generar las señales de sincronización acorde al tamaño de la pantalla y teniendo en cuenta los espacios de front porch y back porch, para esto es necesario contar con una hoja de datos del fabricante, en donde se especifican estos valores y formas de onda.
2. Generar los datos del color acorde a la posición del pixel, para esto es necesario conocer la ubicación del pixel y manejar una base de datos con los colores soportados, de nuevo todo esto se verifica con la documentación producida por el fabricante.
