LCD顯示器的原理與控制

LCD顯示器的原理與控制液晶的基本知識(shí)LCD顯示器的結(jié)構(gòu)與原理及應(yīng)用

LCD液晶顯示器是LiquidCrystalDisplay的簡(jiǎn)稱，它是一種采用了液晶控制透光度技術(shù)來實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。和CRT顯示器相比，LCD顯示器具有體積小、重量輕、顯示內(nèi)容豐富、功耗低、控制驅(qū)動(dòng)方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。由于通過控制是否透光來控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。對(duì)于畫面穩(wěn)定、無閃爍感的液晶顯示器，刷新率不高但圖像很穩(wěn)定。LCD的構(gòu)造在這一結(jié)構(gòu)中，偏光板的作用是只允許某一方向的光通過，由于在顯示器內(nèi)部有兩個(gè)相互垂直的偏光板，因此，如果沒有中間的液晶層，從背光源發(fā)出的光是無法到達(dá)表面的。液晶是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，當(dāng)被加熱時(shí)，它會(huì)呈現(xiàn)透明的液態(tài)，而冷卻的時(shí)候又會(huì)結(jié)晶成混亂的固態(tài)，液晶是具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物。用于液晶顯示器的是Nematic液晶，它的分子是長棒狀的，在自然狀態(tài)下，這些長棒狀的分子的長軸大致平行。當(dāng)向液晶通電時(shí)，液晶體分子排列得井然有序，可以使光線容易通過；而不通電時(shí)，液晶分子排列混亂，阻止光線通過。通電與不通電就可以讓液晶像閘門般地阻隔或讓光線穿過。這種可以控制光線的兩種狀態(tài)是液晶顯示器形成圖像的前提條件，當(dāng)然，還需要配合一定的結(jié)構(gòu)才可以實(shí)現(xiàn)光線向圖像轉(zhuǎn)換。

目前，在液晶顯示器內(nèi)部，液晶都是被充入厚約1mm的兩塊玻璃板之間，且被按5μm間隔均勻隔開。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，因此，在液晶顯示屏背面都有光源，光源經(jīng)導(dǎo)光板和反射膜形成均勻的光源，經(jīng)第一層偏光板后進(jìn)入包含成千上萬液晶滴的液晶層，液晶層都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素，在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行和列的交叉點(diǎn)上，通過改變電壓可以改變液晶的旋光狀態(tài)，當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層偏光板在屏幕上顯示出來。液晶工作原理TFTLCD目前,市面主流LCD(液晶顯示器)分成以下幾大類：TN（Twisted

Nematic）(扭曲陣列型)、STN（Super

TN）(超扭曲陣列型)、DSTN（Dual

Scan

Tortuosity

Nomograph）(雙層超扭曲陣列)、TFT（Thin

Film

Transistor）(薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等。其中TFT液晶屏是主流，TFT液晶顯示的原理，就是在電壓影響下偏轉(zhuǎn)液晶，讓背光燈不同顏色和強(qiáng)度的光透過，由此成像。

對(duì)于顯示屏來說，每個(gè)像素從結(jié)構(gòu)上可以看作為像素電極和共同電極之間夾一層液晶。更重要的是從電的角度可以把它看作電容。其等效電路為圖所示。要對(duì)j行i列的像素P（i,j）充電，就要把開關(guān)T（i,j）導(dǎo)通，對(duì)信號(hào)線D（i）施加目標(biāo)電壓。當(dāng)像素電極被充分充電后，即使開關(guān)斷開，電容中的電荷也得到保存，電極間的液晶分子繼續(xù)有電場(chǎng)作用。數(shù)據(jù)（列）驅(qū)動(dòng)器的作用是對(duì)信號(hào)線施加目標(biāo)電壓，而柵極（行）驅(qū)動(dòng)器的作用是起開關(guān)的導(dǎo)通和斷開。由于加在液晶層上的電壓可存儲(chǔ)使液晶層能穩(wěn)定地工作。這個(gè)顯示電壓通過TFT也可在短時(shí)間內(nèi)重新寫入，因此，即使對(duì)高清晰度LCD，也能滿足圖像品質(zhì)要求。

TFTLCD的橫截面很像是很多層三明治疊在一起。每面最外一層是透明的玻璃基體，玻璃基體中間就是薄膜電晶體。顏色過濾器和液晶層可以給顯示出紅、藍(lán)和綠三種最基本的顏色。通常，LCD后面都有照明燈以顯示畫面。當(dāng)液晶的供應(yīng)電壓變動(dòng)時(shí)，液晶就會(huì)產(chǎn)生變形，因而光線的折射角度就會(huì)不同，從而產(chǎn)生色彩的變化。一個(gè)完整的TFT顯示屏由很多像素構(gòu)成，每個(gè)像素象一個(gè)可以開關(guān)的晶體管。這樣就可以控制TFT顯示屏的分辨率。如果一臺(tái)LCD的分辨率可以達(dá)到1024x768像素(XGA)，它就有那么多像素可以顯示。LCD顯示器分類

從顯示的形式上通?？煞止P段型、字符型和點(diǎn)陣圖形型。筆段型。筆段型LCD是以長條狀顯示像素組成一位顯示。在形狀上總是圍繞數(shù)字“8”的結(jié)構(gòu)變化，廣泛用于電子表、數(shù)字儀表中。點(diǎn)陣字符型。字符型液晶顯示模塊是專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。在電極圖形設(shè)計(jì)上它是由若干個(gè)5×8或5×11點(diǎn)陣組成，每一個(gè)點(diǎn)陣顯示一個(gè)字符。這類模塊廣泛應(yīng)用于尋呼機(jī)、手機(jī)、電子記事本等類電子設(shè)備中。點(diǎn)陣圖形型。

這種模塊也是點(diǎn)陣模塊的一種，其特點(diǎn)是點(diǎn)陣像素連續(xù)排列，行和列在排布中均沒有空隔。因此可以顯示了連續(xù)、完整的圖形。由于它也是有X-Y矩陣像素構(gòu)成的，所以除顯示圖形外，也可以顯示字符。這類液晶顯示器可廣泛用于圖形顯示如游戲機(jī)、筆記本電腦和彩色電視等設(shè)備中。LCD的驅(qū)動(dòng)LCD可以采用靜態(tài)和多路驅(qū)動(dòng)方式振蕩器分頻器靜態(tài)驅(qū)動(dòng)波形多路動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)LCM(LCDModule)液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件．英文名稱叫“LCD

Module”，簡(jiǎn)稱“LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。實(shí)際上它是一種商品化的部件．

1Vss接地（0V）2Vdd電源

（+5V）3VoLCD亮度控制（0V最亮）4RS寄存器選擇：1

數(shù)據(jù)

0

指令5R/W讀/寫選擇：1:從LCD讀數(shù)據(jù)

0寫數(shù)據(jù)給LCD6ELCD使能，負(fù)邊沿7D0~D7LCD數(shù)據(jù)線1602字符LCM應(yīng)用這是1602字符型液晶顯示模塊,它是一種5*7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器,可以顯示2行16個(gè)字符1602內(nèi)部結(jié)構(gòu)57模塊引腳功能一般電路連接BLA和BLK分別是背光源的正負(fù)極.V0為對(duì)比度調(diào)整端.V0全部8320bits全部512bitsHD44780用于LCD驅(qū)動(dòng)器的擴(kuò)展HD44780的內(nèi)部結(jié)構(gòu)支持的顯示方式HD44780主要功能介紹HD44780有兩個(gè)8位的寄存器,指令寄存器IR和數(shù)據(jù)寄存器DRIR用于存儲(chǔ)指令代碼和顯示存儲(chǔ)器(DisplayDataRAM,DDRAM)以及字符發(fā)生器(CharacterRAM,CGRAM)的地址信息,IR只能由MPU寫入.DR用于暫存要寫入DDRAM或CGRAM或從其中讀出的數(shù)據(jù),從MPU寫入DR的數(shù)據(jù)會(huì)通過內(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM或CGRAM.“忙”標(biāo)志:當(dāng)對(duì)RS=0和R/W=1時(shí),即讀IR時(shí),其DB7為”忙”標(biāo)志,DB7=1表示芯片正忙于內(nèi)部操作.地址計(jì)數(shù)器(AddressCounter,AC),它為DDRAM和CGRAM分配地址,當(dāng)對(duì)DDRAM或CGRAM進(jìn)行讀寫操作時(shí),AC自動(dòng)加1,當(dāng)讀IR時(shí),AC的內(nèi)容被送到DB0~DB6.DDRAM:

用來存儲(chǔ)用8位字符碼表示的顯示數(shù)據(jù),其容量為80個(gè)字符,在DDRAM中未被用于顯示的容間可以做為通用數(shù)據(jù)RAM使用,DDRAM地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系(一行顯示時(shí)).

兩行顯示時(shí)指令詳解CGROM和CGRAMCGROM按8位字符碼產(chǎn)生5x8點(diǎn)陣或5x10點(diǎn)陣字形.它可以產(chǎn)生208個(gè)5x8點(diǎn)陣和32個(gè)5x10點(diǎn)陣字形.CGRAM:在CGRAM中,用戶可以編程重寫8個(gè)5x8點(diǎn)陣字形和4個(gè)5x10點(diǎn)陣字形。CGROM中字符代碼與字形的對(duì)應(yīng)關(guān)系DDRAM中的字符代碼、CGRAM中的地址與CGRAM中的數(shù)據(jù)關(guān)系圖00H與08H指向相同的字形接口時(shí)序（讀寫時(shí)序）寫時(shí)序讀時(shí)序上電初始化上電后由內(nèi)部電路完成初始化過程指令初始化過程關(guān)于LCD1602的設(shè)置

看:INIT_LCD:

;8位I/O控制LCD接口初始化

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A,#38H

;雙列顯示，字形5*7點(diǎn)陣

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A,#38H

;雙列顯示，字形5*7點(diǎn)陣

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