讲课4_液晶.ppt

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1、第四章第四章LCD驱动接口驱动接口1LCD特点特点2LCD的发展历史的发展历史3LCD的显示原理的显示原理4LCD的驱动的驱动nLCD：LiquidCrystalDisplayn功耗极低：功耗极低：5mW/cm2100mW/cm2n厚度薄厚度薄n被动显示被动显示n温度特性差温度特性差1LCD特点特点2 液晶的发展历史液晶的发展历史n1888年年，奥奥地地利利的的植植物物学学家家斐斐德德烈烈莱莱尼尼泽泽 FriedrichReinitzer在在观观察察从从植植物物中中分分离离精精制制出出的的安安息息香香酸酸胆胆固固醇醇的的融融解解时时发发现现,此此化化合合物物加加热热至至145.5时时，固固体体

2、会会熔熔化化，呈呈现现一一种种介介于于固固相相和和液液相相间间的的半半熔熔融融流流动动白白浊浊状状液液体体，这这种种状状况况会会一一直直维维持持到到178.5，才形成清澈，才形成清澈的等方性液的等方性液态。态。n1889年年，德德国国物物理理学学家家雷雷曼曼O.Lehmann，对对此此化化合合物物作作了了更更详详细细的的分分析析，他他在在偏偏光光显显微微镜镜下下发发现现，这这种种粘粘稠稠的的半半流流动动性性白白浊浊液液体体化化合合物物具具有有异异方方性性结结晶晶所特有的所特有的双双折射率折射率的光学性质（的光学性质（即光即光学异学异相性相性）。）。n液液晶晶分分子子的的结结构构为为异异方方性性

3、，一一些些液液晶晶材材料料的的分分子子排列在电场作用下改变排列在电场作用下改变n利利用用晶晶体体分分子子特特性性改改变变光光的的强强度度，形形成成灰灰阶阶（反反差），应用于显示差），应用于显示器元件上器元件上。n液晶面板包含了两片玻璃素材，中间夹著一层液晶。液晶面板包含了两片玻璃素材，中间夹著一层液晶。n液液晶晶材材料料由由长长棒棒状状的的分分子子构构成成。在在自自然然状状态态下下，分分子子的的长长轴大致平行。轴大致平行。n在在未未加加驱驱动动信信号号时时，是是透透明明的的；当当加加驱驱动动信信号号时时，打打乱乱了了液液晶晶分分子子的的排排列列，引引起起光光在在各各个个方方向向上上的的散散射射

4、，产产生生显显示示效果效果。n属于电流型，需数十到数百微安电流。功耗大。属于电流型，需数十到数百微安电流。功耗大。3LCD的显示原理的显示原理3.1动态散射型动态散射型n利利用用光光学学上上的的偏偏振振原原理理产产生生显显示示效效果果。利利用用液液晶晶的的旋旋光光性性、极化滤光器（偏振片）和光线本身的光学特性。极化滤光器（偏振片）和光线本身的光学特性。n由由两两个个相相互互垂垂直直的的极极化化滤滤光光器器构构成成，所所以以在在正正常常情情况况下下应应该阻断所有试图穿透的光线。该阻断所有试图穿透的光线。n由由于于两两个个滤滤光光器器之之间间充充满满了了扭扭曲曲液液晶晶，所所以以在在光光线线穿穿出

5、出第第一一个个滤滤光光器器后后，会会被被液液晶晶分分子子扭扭转转90度度，最最后后从从第第二二个个滤滤光器中穿出。光器中穿出。n当当为为液液晶晶加加一一个个电电压压，分分子子又又会会重重新新排排列列并并完完全全平平行行，使使光光线线不不再再扭扭转转，所所以以正正好好被被第第二二个个滤滤光光器器挡挡住住。加加电电将将光光线阻断，不加电则使光线射出。线阻断，不加电则使光线射出。n属于电压型，只需数微安电流。功耗低。属于电压型，只需数微安电流。功耗低。3.2场效应型场效应型偏振片的光透过图偏振片的光透过图TN（TwistNematic）型）型LCD原理原理不加电压时不加电压时加电压时加电压时加电还是

6、不加电阻断光线？加电还是不加电阻断光线？n改改变变LCD中中的的上上下下两两个个偏偏振振片片的的透透光光方方向向，使使光光线线在在加加电电时时射射出出，而而不不加加电电时时被被阻阻断断。但但由由于于计计算算机机屏屏幕幕几几乎乎总总是是亮亮着着的的，所所以以“加加电电将将光线阻断光线阻断”的方案相对省电。的方案相对省电。3.3LCD显示器的结构显示器的结构nLCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。显示屏都是由不同部分组成的分层结构。nLCD由由两两块块玻玻璃璃板板构构成成，厚厚约约1mm，其其间间由由包包含含有有液液晶晶材料的材料的5m均匀间隔隔开。均匀间隔隔开。n液液晶晶材材料料本本身身并并

7、不不发发光光，所所以以在在显显示示屏屏两两边边都都设设有有作作为为光光源源的的灯灯管管，而而在在液液晶晶显显示示屏屏背背面面有有一一块块背背光光板板和和反反光光膜膜，背背光光板板是是由由荧荧光光物物质质组组成成的的可可以以发发射射光光线线，其其作作用用主主要要是是提供均匀的背景光源。提供均匀的背景光源。n在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。n笔笔记记本本电电脑脑或或者者桌桌面面型型的的LCD显显示示器器需需要要采采用用的的更更加加复复杂杂的的彩彩色色显显示示器器，还还要要具具备备专专门门处处理理彩彩色色显显示示的的色色彩彩过过滤滤层层。通通常

8、常，在在彩彩色色LCD面面板板中中，每每一一个个像像素素都都是是由由三三个个液液晶晶单单元元格格构构成成，其其中中每每一一个个单单元元格格前前面面都都分分别别有有红红色色、绿绿色色、或或蓝蓝色色的的过过滤滤器器。这这样样，通通过过不不同同单单元元格格的的光光线线就就可可以以在在屏幕上显示出不同的颜色。屏幕上显示出不同的颜色。彩色彩色LCD显示器的特点显示器的特点nLCD体体积积小小、耗耗电电低低、不不闪闪烁烁，但但造造价价较较高高、视视角角不不广广、彩彩色显示不理想、动态图像显示不理想。色显示不理想、动态图像显示不理想。nLCD屏有固定数量液晶单元，只能全屏幕使用一种分辨率。屏有固定数量液晶单

9、元，只能全屏幕使用一种分辨率。nLCD不存在聚焦问题，每个液晶单元都是单独开关的。不存在聚焦问题，每个液晶单元都是单独开关的。nLCD也也不不必必关关心心刷刷新新频频率率和和闪闪烁烁，液液晶晶单单元元要要么么开开，要要么么关关，所所以以在在4060Hz这这样样的的低低刷刷新新频频率率下下显显示示的的图图像像不不会会比比75Hz下显示的图像更闪烁。下显示的图像更闪烁。nLCD屏屏的的液液晶晶单单元元会会很很容容易易出出现现暇暇疵疵。对对1024768的的屏屏幕幕来来说说，每每个个像像素素都都由由三三个个单单元元构构成成，分分别别负负责责红红、绿绿和和蓝蓝色色的的显显示示一一所所以以总总共共约约需

10、需240万万个个单单元元(10247683)。很很难难保保证证所所有有这这些些单单元元都都完完好好无无损损。最最有有可可能能的的是是，其其中中一一部部分分己己经短路（出现经短路（出现“亮点亮点”），或者断路（出现），或者断路（出现“黑点黑点”）。）。n应应用用于于笔笔记记本本或或桌桌面面系系统统的的LCD都都使使用用薄薄膜膜晶晶体体管管（ThinFilmTransistor）激激活活液液晶晶层层中中的的单单元元格格。TFTLCD技技术术能够显示更加清晰，明亮的图象。能够显示更加清晰，明亮的图象。n低反射液晶显示技术、滤光镜低反射液晶显示技术、滤光镜n采采用用LED背背光光源源代代替替CCFL（

11、Cold Cathode FluorescentLamp，冷冷阴阴极极荧荧光光灯灯）背背光光技技术术：节节能能、环环保保、使使用用寿寿命命长、画面表现更好长、画面表现更好 4.1LCD器件对驱动电路的要求器件对驱动电路的要求4.2LCD的驱动方式的驱动方式4.3LCD的驱动接口的驱动接口4LCD的驱动的驱动n驱动电压驱动电压直流：电化学分解反应，缩短寿命，几百至上千小时直流：电化学分解反应，缩短寿命，几百至上千小时交流：数万小时交流：数万小时用异或门实现用异或门实现n常用的常用的LCD驱动电压驱动电压36Vn容容性性负负载载，频频率率高高功功耗耗大大低低频频工工作作：3050Hz（静态），（静

12、态），100200Hz（动态）（动态）n驱动电压波形：方波驱动电压波形：方波对比度好对比度好4.1LCD器件对驱动电路的要求器件对驱动电路的要求异或ACB显示控制信号显示频率信号公共电极VAVCVBVBAn取决于显示屏取决于显示屏n静态：引线多静态：引线多n动态：动态：交流驱动交流驱动与与LED驱动不同驱动不同公公共共电电极极开开关关控控制制极极：电电容容特特性性交交叉叉显显示示效效应应清晰度下降清晰度下降采用偏压法、双频法克服采用偏压法、双频法克服偏压法偏压法双双频频法法：高高频频信信号号可可使使已已产产生生动动态态散散射射效效应应的的液液晶晶变变为为清澈透明清澈透明高频驱动不显示点，低频驱

13、动显示点高频驱动不显示点，低频驱动显示点4.2LCD的驱动方式的驱动方式CDRSCRCSDRDSVC/2VCVC/20VC/2VC/2RSCDVCVC/2VC/2偏压法驱动原理1/3偏压法驱动原理偏压法驱动原理0VHVHVHVHVH-VL/2-VL/2+VL/2+VL/2双频驱动法原理n静态静态LCD驱动接口驱动接口软件译码软件译码使用译码器使用译码器n动态动态LCD驱动接口：专用芯片驱动接口：专用芯片4.3LCD的驱动接口的驱动接口静态驱动接口静态驱动接口软件译码软件译码nP1口口和和P2口口定定时时取取反，输出对称方波反，输出对称方波n某某一一字字段段引引脚脚方方波波相相位位与与COM引引

14、脚脚的的方方波波相相位位相相反反时时，该该字字段段显显示示；相相位位相相同同时时不不显示。显示。1N13a b c d e f g com（a）1位位7段段LCD显示器显示器1N131N13P18031P2（b）单片机驱动2位1N13接口静态驱动接口静态驱动接口2使用译码器使用译码器4N07MC14543P18031MC14543MC14543MC14543nLCD显示模块驱动接口显示模块驱动接口128*64点单色点单色LCD显示模块显示模块连线图连线图程序流程程序流程n开显示开显示n设置页地址设置页地址n设置地址设置地址n写数据表写数据表1n写数据表写数据表2显示控制指令表显示控制指令表指令

15、指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0显示开显示开/关关LLLLHHHHHL/H设地址设地址LLLH设页号设页号LLHLHHH显示启始行显示启始行LLHH读状态读状态LHBUSYLON/OFFRESETLLLL写显示数据写显示数据HL读显示数据读显示数据HH显示内存与液晶显示屏关系显示内存与液晶显示屏关系“学学”字编码字编码上半段：上半段：40H_30H_10H_12H_5CH_54H_50H_51H_5EH_D4H_50H_18H_57H_32H_10H_00H下半段：下半段：00H_02H_02H_02H_02H_02H_42H_82H_7FH_02H_02H_02H_02H_02H_02H_00H思考题nLCD显示器有哪些优缺点？显示器有哪些优缺点？nLCD驱动电路有什么特点？驱动电路有什么特点？