MCU(Microcontroller Unit), MPU(Microprocessor Unit), 또는 CPU(Central Processing Unit)를 LCD와 연결하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 각 방법은 시스템의 요구 사항과 사용되는 디스플레이의 종류에 따라 다릅니다. 여기 몇 가지 일반적인 방법을 소개합니다:
1. 직렬 인터페이스 (Serial Interface)
직렬 인터페이스는 핀 수가 적고 간단한 연결을 제공하는 방법입니다. 주로 SPI(Serial Peripheral Interface)와 I2C(Inter-Integrated Circuit)가 사용됩니다.
SPI: 고속 데이터 전송이 가능하며, 마스터-슬레이브 구조로 작동합니다. MOSI, MISO, SCLK, CS 핀을 사용하여 통신합니다.
I2C: 두 개의 선(SDA, SCL)으로 데이터를 전송하며, 여러 장치를 동일한 버스에 연결할 수 있습니다. 주소 지정 방식을 사용하여 각 장치를 구분합니다.
2. 병렬 인터페이스 (Parallel Interface)
병렬 인터페이스는 더 많은 데이터 핀을 사용하여 한 번에 더 많은 데이터를 전송할 수 있어, 속도가 중요한 애플리케이션에 유리합니다.
8-bit 또는 16-bit 병렬 데이터 버스: 데이터 핀 외에도 여러 제어 핀(RS, RW, E 등)이 필요합니다. MCU 또는 MPU에서 더 많은 핀을 사용하지만, 데이터 전송 속도가 빠릅니다.
3. RGB 인터페이스 (RGB Interface)
RGB 인터페이스는 고해상도 디스플레이에 적합하며, 주로 TFT LCD와 같은 디스플레이에 사용됩니다. RGB, Hsync, Vsync, DE(Data Enable), Pixel Clock과 같은 신호를 사용합니다. 이 인터페이스는 고속으로 많은 데이터를 전송할 수 있어, 고해상도와 빠른 화면 갱신 속도가 필요한 경우에 적합합니다.
4. MIPI DSI (Mobile Industry Processor Interface - Display Serial Interface)
MIPI DSI는 주로 모바일 디스플레이에 사용되는 고속 직렬 인터페이스입니다. 고속 데이터 전송을 지원하며, 핀 수가 적어 회로 설계가 간단해집니다. 고해상도 디스플레이와 저전력 소비를 필요로 하는 장치에 적합합니다.
5. LVDS (Low-Voltage Differential Signaling)
LVDS는 고속 데이터 전송을 위해 사용되는 인터페이스입니다. 노이즈에 강하고, 긴 거리에서도 안정적인 데이터 전송이 가능합니다. 주로 고해상도 LCD 패널에 사용됩니다.
6. 기타 전용 인터페이스
특정 LCD 모듈은 자체 전용 인터페이스를 가질 수 있습니다. 이러한 경우, 모듈의 데이터시트와 연결 방법을 참고하여 MCU, MPU 또는 CPU와 연결해야 합니다.
[연결 예시]
직렬 인터페이스 (SPI): MOSI, MISO, SCLK, CS 핀을 MCU의 대응 핀에 연결합니다.
병렬 인터페이스 (8-bit): D0-D7 데이터 핀을 MCU의 GPIO 핀에 연결하고, 제어 핀(RS, RW, E 등)을 적절히 연결합니다.
RGB 인터페이스: RGB 데이터 핀과 동기화 핀(Hsync, Vsync, DE, Pixel Clock)을 각각 MCU의 대응 핀에 연결합니다.
각 인터페이스의 구체적인 연결 방법과 설정은 사용하는 LCD 모듈의 데이터시트를 참고하여 설계해야 합니다. 이를 통해 최적의 성능과 호환성을 보장할 수 있습니다.
LCD 구동 파형에 대해 알아보겠습니다. LCD는 DC(직류)로 구동할 수 없으며, 반드시 AC(교류)로 구동해야 합니다. 이는 액정 재료의 특성 때문입니다. DC 전류가 지속적으로 흐르면 액정 분자가 한쪽 방향으로만 정렬되어 시간이 지나면서 손상되기 때문입니다. 따라서, AC 전류를 사용하여 주기적으로 전압의 극성을 반전시키면 액정의 손상을 방지할 수 있습니다.
LCD 구동 시 전체 전류가 ZERO여야 합니다. 이는 교류 전압을 사용함으로써 평균 전류가 0이 되도록 해야 한다는 의미입니다. 교류 전압은 시간에 따라 주기적으로 변화하며, 이 과정에서 전압의 평균 값이 0에 가깝게 유지됩니다. 이를 통해 액정 분자가 양쪽으로 번갈아 가며 정렬되고, 장기간 사용해도 손상되지 않게 됩니다.
AC 전류를 사용하여 LCD를 구동하는 방식은 다음과 같습니다:
교류 전압 적용: 주기적으로 전압의 극성을 반전시키며 액정에 교류 전압을 적용합니다.
극성 반전 주기: 전압의 극성을 반전시키는 주기는 액정의 안정성을 위해 적절히 조절해야 합니다. 일반적으로 수 밀리초에서 수십 밀리초의 주기를 사용합니다.
평균 전압 유지: 교류 전압을 사용함으로써 전체 전류가 0이 되도록 유지합니다.
이러한 방식으로 LCD는 안정적으로 구동되며, 액정 재료의 손상을 방지할 수 있습니다. LCD 디스플레이의 수명과 성능을 유지하기 위해서는 반드시 교류 전압을 사용해야 한다는 점을 기억해야 합니다.
LCD 디스플레이 시스템에는 컨트롤러 IC와 드라이버 IC가 중요한 역할을 합니다. 이 두 가지 구성 요소는 LCD가 올바르게 작동하도록 하며, 각각의 역할이 명확히 구분됩니다.
[드라이버 IC]
드라이버 IC는 LCD의 픽셀을 실제로 구동하는 역할을 합니다. 두 가지 주요 유형이 있습니다:
공통 드라이버 (Common Driver):
행 또는 라인 수를 생성하기 위해 신호를 출력합니다.
일반적으로 행(로우) 전극에 연결되며, 여러 행을 스캔하여 신호를 전달합니다.
세그먼트 드라이버 (Segment Driver):
문자 또는 열을 생성하는 데 필요한 신호를 출력합니다.
세그먼트(컬럼) 전극에 연결되어 각 열에 신호를 전달합니다.
[컨트롤러 IC]
컨트롤러 IC는 데이터 처리와 디스플레이 구동을 위한 명령을 관리합니다:
데이터 수신 및 저장: 컨트롤러 IC는 MPU에서 ASCII 또는 JIS 코드로 작성된 데이터를 수신하고, 이 데이터를 RAM에 저장합니다.
데이터 변환: RAM에 저장된 데이터를 직렬 문자 패턴으로 변환하여 LCD 드라이버 IC로 전송합니다.
명령 처리: MPU에서 전송된 명령을 해석하고, LCD 드라이버에 적절한 신호를 보내어 디스플레이가 올바르게 작동하도록 합니다.
[드라이브/컨트롤러 IC]
일부 고급 LCD 모듈에서는 드라이버와 컨트롤러 기능이 결합된 IC가 사용됩니다. 이러한 통합 IC는 그래픽 모듈에서 주로 볼 수 있습니다:
데이터 처리: MPU에서 데이터를 수신하여 RAM에 저장합니다.
명령 수락: 공통 및 세그먼트 드라이버 모두에 대해 MPU에서 직접 명령을 수락하고 처리합니다.
통합 기능: 공통 드라이버와 세그먼트 드라이버 기능을 통합하여, 하나의 IC가 전체 디스플레이 구동을 관리합니다.
[요약]
드라이버 IC: 공통 드라이버와 세그먼트 드라이버로 나뉘며, 각각 행과 열의 신호를 출력하여 LCD 픽셀을 구동합니다.
컨트롤러 IC: MPU에서 데이터를 수신하여 RAM에 저장하고, 이를 변환하여 드라이버 IC로 전송합니다. 명령을 처리하여 디스플레이를 제어합니다.
드라이브/컨트롤러 IC: 그래픽 모듈에서 흔히 사용되며, 드라이버와 컨트롤러 기능을 통합하여 효율적으로 디스플레이를 구동합니다.
이러한 구성 요소들이 함께 작동하여 LCD 디스플레이가 정확하고 효율적으로 구동됩니다. 각 요소의 역할과 기능을 이해하면 LCD 시스템을 더 잘 설계하고 사용할 수 있습니다.
'신기술 동향' 카테고리의 다른 글
| OLED 디스플레이란? (0) | 2024.06.20 |
|---|---|
| LCD (액정) 이란? (1) | 2024.06.20 |
| TFT LCD 디스플레이(Thin-Film-Transistor Liquid Crystal Display) 기술 (0) | 2024.06.20 |
| TFT (Thin Film Transistors) (0) | 2024.06.20 |
| TFT LCD 디스플레이 (0) | 2024.06.20 |