Мультиплексные дисплеи — это электронные устройства отображения , в которых весь дисплей не управляется одновременно.
Вместо этого подблоки дисплея (обычно строки или столбцы для матричного дисплея или отдельные символы для символьно-ориентированного дисплея, иногда отдельные элементы дисплея) мультиплексируются , то есть управляются по одному, но высокая частота переключения и инерционность зрения в совокупности создают у зрителя впечатление, что весь дисплей постоянно активен.
Мультиплексный дисплей имеет ряд преимуществ по сравнению с немультиплексным дисплеем:
Мультиплексные дисплеи можно разделить на две основные категории:
Большинство дисплеев, ориентированных на символы (таких как семисегментные дисплеи , четырнадцатисегментные дисплеи и шестнадцатисегментные дисплеи ), отображают целый символ за один раз. Различные сегменты каждого символа соединены в двумерную диодную матрицу и будут светиться только в том случае, если и линии «строки», и линии «столбца» матрицы находятся под правильным электрическим потенциалом. Светоизлучающий элемент обычно принимает форму светодиода ( LED), поэтому электричество будет течь только в одном направлении, сохраняя отдельные линии «строки» и «столбца» матрицы электрически изолированными друг от друга. Для жидкокристаллических дисплеев пересечение строки и столбца вообще не является проводящим.
В примере дисплея видеомагнитофона, показанном выше, освещенные элементы представляют собой пластины многих отдельных триодных вакуумных трубок, совместно использующих один и тот же вакуумный корпус. Сетки триодов расположены таким образом, что одновременно освещается только одна цифра. Все одинаковые пластины во всех цифрах (например, все нижние левые пластины во всех цифрах) соединены параллельно. По одной микропроцессор, управляющий дисплеем, включает цифру, помещая положительное напряжение на сетку этой цифры, а затем помещая положительное напряжение на соответствующие пластины. Электроны протекают через сетку этой цифры и ударяют по тем пластинам, которые имеют положительный потенциал.
Если бы дисплей был построен с индивидуальным подключением каждого сегмента, то для дисплея потребовалось бы 49 проводов только для цифр, а для всех остальных индикаторов, которые могут быть освещены, потребовалось бы больше проводов. При мультиплексировании дисплея требуется только семь линий «селектора цифр» и семь линий «селектора сегментов». Дополнительные индикаторы (в нашем примере « VCR », « Hi-Fi », « STEREO », « SAP » и т. д.) располагаются так, как если бы они были сегментами дополнительной цифры или двумя или дополнительными сегментами существующих цифр, и сканируются с использованием той же мультиплексной стратегии, что и реальные цифры.
Большинство ориентированных на символы дисплеев одновременно управляют всеми соответствующими сегментами всей цифры. Некоторые ориентированные на символы дисплеи управляют только одним сегментом за раз. Дисплей на Hewlett-Packard HP-35 был примером этого. Калькулятор использовал эффект импульсной работы светодиода , когда очень короткие импульсы света воспринимаются ярче, чем более длинные импульсы света с тем же временным интегралом интенсивности.
Схема матрицы клавиатуры имеет очень похожую компоновку, как и мультиплексный дисплей, и имеет много тех же преимуществ. Чтобы еще больше сократить количество проводов, некоторые люди «делят» провода между мультиплексным дисплеем и матрицей клавиатуры, еще больше уменьшая количество проводов. [1]
Для сравнения, в матричных дисплеях отдельные пиксели расположены на пересечениях линий «строк» и «столбцов» матрицы, и каждым пикселем можно управлять индивидуально.
Здесь экономия на проводах становится гораздо более драматичной. Для типичного экрана компьютера 1024×768 ( XGA ) для немультиплексного управления потребуется 2 359 296 проводов. Такое количество проводов было бы совершенно непрактично. Но, организовав пиксели в мультиплексную матрицу, потребуется всего 1792 провода; совершенно практичная ситуация.
Пиксельно-ориентированные дисплеи могут управлять одним пикселем за раз или целой строкой или столбцом пикселей одновременно. Активно-матричные жидкокристаллические дисплеи обеспечивают элемент хранения на каждом пикселе, так что пиксель продолжает отображать правильное состояние, даже если он не управляется активно.
Поскольку большинство мультиплексных дисплеев не отображают весь дисплей одновременно, они подвержены «разрыву», если точка зрения наблюдателя находится в движении. Например, если наблюдатель быстро перемещает свое зрение по мультиплексному дисплею, он может увидеть беспорядок из отдельных цифр, а не связное отображение. (Тот же эффект может возникнуть, если дисплей движется относительно точки зрения наблюдателя.) Люди с нистагмом (непроизвольное движение глаз) гораздо чаще испытывают этот эффект и могут обнаружить, что некоторые мультиплексные дисплеи трудно читать. Иногда его также можно спровоцировать, если жевать леденцы ; это вызывает вибрацию глаз пользователя, что приводит к разрыву отображения.
Мультиплексную природу отображения можно также выявить, наблюдая за ним через механический стробоскоп , например, вращающееся щелевое колесо.