TFT-экран

TFT дисплеи используются во всей привычной нам электронике - мобильных телефонах, планшетах, телевизорах. Кроме того устройства с узкой специализацией (банкоматы, терминалы оплаты, рекламные экраны и т.д.) также их используют. Это позволяет не только использовать красивый интерфейс и анимацией, но и создавать пользовательские интерфейсы с огромным количеством функций. А если в дополнение к TFT-дисплею использовать сенсорное управление, то интерфейс будет максимально удобным и интуитивно понятным (особенно для людей которые используют смартфоны с сенсорным экраном постоянно)

TFT-дисплеи построены на основе тонко-пленочных транзисторов, которые меняют степень прозрачности в зависимости от подаваемого на них напряжения. Чтобы увидеть само изображение под самими пикселями размещают лампы подсветки или светодиоды. Чем ярче подсветка - тем лучше читаемость дисплея на ярком свету. Но при этом выше энергопотребление. Следующим этапом развития стали OLED дисплеи, где светятся сами пиксели. Это позволяет избавиться от подстветки, сделать дисплей тоньше, экономнее и обеспечить максимальную контрастность. Но если рассматривать особенности подключения дисплея к контроллеру и вывод информации, то не будет никакой разницы между TFT и OLED дисплеями, поэтому будем рассматривать именно подключение TFT дисплеев - они дешевле и более распространены для любительских устройств.

Основными параметрами TFT дисплея является его размер, разрешение и количество отображаемых цветов.

Размер указывают обычно в виде диагонали в дюймах. Хотя мы и привыкли к метрической системе, но именно диагональ в дюймах исторически использовалась с самого возникновения дисплеев. Поэтом в принципе любой современный челове может оценить размер 3 или 5 дюймового дисплея.

Разрешение является вторым параметром, от которого напрямую зависит качество изображения. Определяется как количество пикселей по горизонтали и вертикали, например дисплей 144х128 будет иметь 144 столбца пикселей по горизонтали и 128 строк по вертикали (всего чуть более 18 тысяч пикселей). Более современные дисплеи будут иметь уже кратно большее разрешение, начиная от FullHD 1920x1080 (2 млн пикселей) и заканчивая 4K и 8К (еще в 8 раз больше) Чем больше разрешение при том же физическом размере дисплея, тем меньше размер пикселя и тем более гладкое и качаественное изображение будет отображаться. В то же время дисплеи с большим разрешением требуют больше ресурсов для управления и обладают большим энергопотреблением. Поэтому при выборе дисплея необходимо соблюдать балланс - если у вас минималистичный интерфейс с простейшей графикой, возможно нецелесообразно использовать для него дисплеи с огромным разрешением.

Последним важным параметром является количество отображаемых цветов. Для ранних дисплеев этот параметр мог широко варьироваться от 4096 цветов (достаточно блеклая картинка) до 65000 цветов (уже более привычная качаественное цветное изображение). Современные дисплеи в подавляющем большинстве отобоажают более 2 млн цветов. Большее количество цветов невооруженным глазом уже могут заметить только самые притязательные пользователи или те, кто работают с графикой профессионально (дизайнеры, художники, фотографы). Для простых дисплеев, которые подключаются к контроллеру и выводят несложную графику 65000 тысяч цветов часто бывает достаточно.

Когда мы рассматривали жидкокристаллические дисплеи или семисегментные индикаторы, то теоретически можно было управлять отдельным пикселем напрямую. Но чем больше разрешение дисплея, тем больше вычислительные мощности нужны и большее количество цифровых входов. Для цветных дисплеев требования к ресурсам утраиваются (требуется независимое управление тремя цветами каждого пикселя) Поэтому цветные TFT дисплеи всегда имеют собственный контроллер, который занимается генерацией и выводом изображения на экран. А управляющий контроллер передает только общую информацию, что именно отображать.

В качаестве интерфейса подключения чаще всего выступает SPI. Для каждого вида контроллеров дисплеев созданы библиотеки, которые позволяют легко интегрировать дисплей в свою программу без необходимости разбираться в специфике управления каждым пикселем. Причем даже вычислительных возможностей обычного контроллера Arduino оказывается достаточно для управления. Единственное, что если хочется использовать более сложную графику, то изображения приходится хранить на отдельной карте памяти, поскольку объемов встроенной памяти не хватит.

Для больших дисплеев, которые подключаются к мощным контроллерам уровня Raspberry Pi чаще используется подключение по HDMI. В этом случае контроллер формирует нужный кадр, кодирует его и передает на дисплей. А дисплей с помощью собственного контроллера декодирует каждый кадр и генерирует управляющие сигналы для каждого пикселя.

TFT-дисплей значительно упрощает взаимодействие пользователя с любым устройством и позволяет построить максимально гибкий, удобный и легко расширяемый интерфейс управления. Поэтому для проектов большой и средней сложности имеет смысл использовать его.