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lcd驱动:LCD显示原理与驱动方式介绍

nangongliang 时间:2020-07-13 16:06:37 坐标: 342720

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电子产品开发过程中经常要用到LCD段码屏,相信大部分电子工程师都曾经试过用单片机、FPGA或者嵌入式开发板等驱动LCD屏,下面给大家介绍一下LCD的显示原理和驱动方式。

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显示原理

LCD屏内部采用了一种液晶材料,液晶分子介于固态和液态之间。在自然状态下,液晶具有光学各向异性,但在电磁场作用下会呈现各向同性,LCD屏就是利用了液晶分子的这种物理结构和光学特性制造而成的。

如上图所示是LCD屏自然状态下内部的结构示意图,屏的顶部和底部是一对互相垂直的偏振片,中间是液晶分子涂层。当液晶分子两端电压为0时,液晶分子曾现螺旋状态,自然光跟随液晶分子的旋光特性旋转进入到屏另一端的偏振片上,刚好旋转90°后可以穿过。此时,由于光线可以通过,所以人眼看上去屏是白色的。

给屏的两端加上电压时,其内部结构发生了如上图所示的变化,可以看到中间的液晶分子变成了同向排列的结构。此时,由于没有了旋转结构,进入到屏里面的光也就无法旋转90°通过另一端的偏振片。所以,人眼会看到屏幕是黑色的。

利用上面介绍的原理,就可以通过控制电压实现LCD屏部分点亮,部分熄灭的状态了。那么如何控制点亮和熄灭呢?请往下看。

驱动方式

虽然上面提到给屏的两端加上一定电压就可以点亮LCD屏,然而,驱动LCD屏并不是和驱动LED一样只需要给一个固定电压就可以点亮,这是LCD屏本身的特性决定的。如果给LCD屏固定电压会使得LCD屏很快就坏掉,所以要以交流电压的方式驱动LCD。

这里涉及到两个参数:

偏置(Bias)

驱动LCD屏COM/SEG口的电压并不是一个恒定的电压值,而是会分几个档位,比如分3个档位,就是1/3Bias。

占空比(Duty)

这个参数和COM有关,由于LCD是按时分动态方式驱动,因此每个COM选通的时间就是整个扫描周期时间的1/COM。比如有4个COM,就是1/4Duty。

下面是1/3Bias驱动的示意图:

由上图可见,如果要选中LCD某一段点亮,就要使它的COM和SEG之间的电压差为VLCD。但不能使压差固定为一个方向,如果上一次COM和SEG之间是 VLCD,下一次就要为-VLCD,这就是用交流电压驱动LCD屏的意思。 如下图所示是COM口电压的波形,可以清楚看到COM口被选中和非选中时的电压状态。

Bias和Duty参数的具体值根据不同的LCD屏而定,常用的Bias有1/3、1/4、1/5和1/6。

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