Las pantallas LCD orientadas verticalmente (VA) son muy populares en los grupos de instrumentos de automóviles, acondicionadores de aire, radios de automóviles, electrodomésticos, equipos médicos y otros dispositivos que requieren una pantalla alfanumérica clara. VA es una tecnología de visualización en la que el cristal líquido se alinea naturalmente en forma perpendicular al sustrato de vidrio entre polarizadores cruzados (consulte la Figura 1). Cuando no se aplica voltaje, el cristal líquido permanece perpendicular a los sustratos y la luz es completamente bloqueada por el segundo conjunto polarizador orientado a 90 grados con respecto al primer conjunto polarizador, por lo que se crea un estado negro. Cuando se aplica un voltaje, las moléculas de cristal líquido giran a una posición horizontal, permitiendo que la luz las atraviese para crear una imagen blanca. Otro tipo de cristal líquido nemático, llamado nemático torcido (TN), está torcido naturalmente. Cuando se aplica una corriente a estos cristales líquidos, se desenroscan en diversos grados según el voltaje de la corriente, provocando cambios en el paso de la luz.
En comparación con las pantallas TN tradicionales, las pantallas VA ofrecen negros más profundos, relaciones de contraste mucho más altas entre el texto y el fondo, ángulos de visión más amplios y mejor calidad de imagen, incluso a temperaturas extremas. Por otro lado, las pantallas VA generalmente requieren un voltaje de suministro de LCD (VLCD) y una frecuencia de cuadro (ffr) más altos, y la frecuencia de cuadro debe ser 2 o 3 veces más alta que las celdas TN estándar, que solo requieren 64 Hz. .
La tecnología de pantalla VA es particularmente adecuada para aplicaciones que requieren que la pantalla sea legible a la luz del sol, montada contra un fondo negro (como el grupo de instrumentos del automóvil en la Figura 2) o colocada a un lado del visor. consola central del automóvil y debe verse desde un ángulo amplio). Hay dos métodos de conducción disponibles para pantallas alfanuméricas en LCD de varios segmentos. En los esquemas de accionamiento estático o directo, cada píxel se conecta individualmente a un controlador. Este es el método de conducción más simple, pero el cableado se vuelve muy complicado a medida que aumenta la cantidad de píxeles.
Otro método, denominado método de accionamiento multiplexado, permite que cada línea de control de segmento se conecte a tantos segmentos como la “placa posterior” de cristal LCD o el segmento común. En este método, cada línea de control de segmento se “multiplexa” para minimizar el número de interconexiones y aumentar la confiabilidad del dispositivo. Por ejemplo, en una unidad de 3 MUX, cada línea de segmento controla 3 segmentos. Un ejemplo de un IC más sofisticado es el NXP PCA8538. Tiene hasta 9 backplanes, 102 segmentos y hasta 918 elementos (hasta 114 alfanuméricos de 7 segmentos o 14 segmentos de hasta 57 caracteres). Además, se pueden conectar en cascada hasta cuatro chips para controlar pantallas grandes con VLCD generados internamente o suministrados externamente.
El controlador LCD es uno de los principales contribuyentes de costos y la mayor parte de este costo proviene del paquete. Los fabricantes suelen implementar las pantallas LCD conectando un IC controlador de LCD (SMD) con carcasa a la pantalla física a través de la PCB. Un diseño alternativo más nuevo, llamado tecnología Chip-on-Glass (COG), conecta el controlador LCD directamente al cristal de la pantalla, lo que reduce la cantidad de pistas y capas en la PCB, reduce el tamaño y la complejidad de la placa y reduce el costo del sistema. COG requiere una estrecha coordinación de producción y diseño con los fabricantes de módulos LCD. Como pionero de la tecnología LCD COG, NXP ha trabajado en estrecha colaboración con los principales fabricantes para simplificar los diseños de PCB y mejorar la capacidad de actualización, la flexibilidad y la confiabilidad de las pantallas LCD.
Las características adicionales de ahorro de costos de los controladores LCD de NXP incluyen la integración de periféricos como bombas de carga en el chip y sensores de temperatura en el chip. Una bomba de carga permite el ajuste de VLCD sin necesidad de circuitos externos adicionales, lo que permite que VLCD se ajuste al valor óptimo para una pantalla en particular. Esto permite a los diseñadores elegir pantallas más baratas. Se puede usar una bomba de carga para generar un VLCD suficientemente alto incluso en sistemas con solo una fuente de alimentación de 3,3 V (o inferior). De manera similar, un sensor de temperatura en el chip permite la compensación de temperatura (ajustando el VLCD con la temperatura) para un rendimiento óptico óptimo en todo momento.
NXP ofrece una amplia cartera de componentes diseñados específicamente para controlar las pantallas LCD VA, incluidos los nuevos controladores COG y LCD empaquetados. La empresa actualizó su controlador LCD existente con un nuevo conjunto de piezas. El voltaje máximo de VLCD se ha aumentado a 9,0 V para controladores con modo de manejo multiplexado de hasta 1:8, 12 V para controladores con modo de manejo multiplexado de hasta 1:9 y 16 V para controladores con modo de manejo multiplexado de hasta 1:18. La frecuencia de cuadro está diseñada para ser programable en un rango más amplio, típicamente desde 60 Hz hasta 300 Hz, o hasta 360 Hz para controladores de frecuencia multiplexada 1:18. Dado que las piezas nuevas son compatibles con los pines de las piezas que reemplazan, los diseñadores pueden actualizar fácilmente sus controladores LCD NXP existentes para mejorar el rendimiento de sus pantallas VA con cambios mínimos o nulos de hardware y software.