段碼LCD液晶屏驅(qū)動方法

文章出處：未知人氣：發(fā)表時間：2018-05-24

段碼LCD液晶屏驅(qū)動方法

首先，不要以為用單片機(jī)來驅(qū)動就以為段碼屏是直流驅(qū)動的，其實(shí)，段碼屏是交流驅(qū)動，什么是交流？矩形波，正弦波等。大家可能會經(jīng)常用驅(qū)動芯片來玩，例如HT1621等，但是有些段式屏IO口比較少，或者說IO口充足的情況下，也可以省去寫控制器的驅(qū)動了。與單片機(jī)接口方便，而后者驅(qū)動電流小，功耗低、壽命長、字形美觀、顯示清晰、視角大、驅(qū)動方式靈活、應(yīng)用廣泛。但在控制上LCD較復(fù)雜，因?yàn)長CD電極之間的相對電壓直流平均值必須為0，否則易引起LCD氧化，因此LCD不能簡單地用電平信號控制，而要用一定波形的方波序列來控制。

LCD顯示有靜態(tài)和時分割兩種方式，前者簡單，但是需要較多的口線；后者復(fù)雜，但所需口線較少，這兩種方式由電極引線的選擇方式確定。下面以電子表的液晶顯示為例，小時的高位同時滅或亮，分鐘的高位在顯示數(shù)碼1～5時，其頂部和底部也是同時滅或亮，兩個dot點(diǎn)也是同時亮或滅，其驅(qū)動方式是偏置比為1/2的時分割驅(qū)動，共有11個段電極和兩個公共電極。但是，IO模擬驅(qū)動段式液晶有一個前提條件，就是IO必須是三態(tài)，為什么？

下面我們一起細(xì)細(xì)道來：

第一步，段碼式液晶屏的重要參數(shù)：工作電壓，占空比，偏壓比。這三個參數(shù)非常重要，必須都要滿足。

第二步，驅(qū)動方式：根據(jù)LCD的驅(qū)動原理可知，LCD像素點(diǎn)上只能加上AC電壓，LCD顯示器的對比度由COM腳上的電壓值減去SEG腳上的電壓值決定，當(dāng)這個電壓差大于LCD的飽和電壓就能打開像素點(diǎn)，小于LCD閾值電壓就能關(guān)閉像素點(diǎn)，LCD型MCU已經(jīng)由內(nèi)建的LCD驅(qū)動電路自動產(chǎn)生LCD驅(qū)動信號，因此只要I/O口能仿真輸出該驅(qū)動信號，就能完成LCD的驅(qū)動。

段碼式液晶屏幕主要有兩種引腳，COM，SEG，跟數(shù)碼管很像，但是，壓差必須是交替變化，例如第一時刻是正向的3V，那么第二時刻必須是反向的3V，注意一點(diǎn)，如果給段碼式液晶屏通直流電，不用多久屏幕就會廢了，所以千萬注意。下面我們來考慮如何模擬COM口的波形，以1/4D，1/2B為例子：

同時我們要注意，在COM輸出高的時候，如果要屏幕亮，SEG就要輸出低，那么在COM輸出低的時候，SEG就要輸出高，保證COM和SEG的壓差大于1/2B工作電壓就可以顯示了

時刻讓SEG電平跟COM的電平反向，那么驅(qū)動段式液晶就基本上成功了。

段碼lcd基本知識

液晶顯示是一種被動的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周圍環(huán)境的光。它顯示圖案或字元只需很小能量。正因?yàn)榈凸暮托⌒突筁CD成為較佳的顯示方式。

液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機(jī)物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場作用下能改變其排列方向。

對于正性TN-LCD，當(dāng)未加電壓到電極時，LCD處于“OFF”態(tài)，光能透過LCD呈白態(tài)；當(dāng)在電極上加上電壓LCD處于“ON”態(tài)，液晶分子長軸方向沿電場方向排列，光不能透過LCD，呈黑態(tài)。有選擇地在電極上施加電壓，就可以顯示出不同的圖案。

對于STN-LCD，液晶的扭曲角更大，所以對比度更好，視角更寬。STN-LCD是基于雙折射塬理進(jìn)行顯示，它的基色一般為黃綠色，字體蘭色，成為黃綠模。當(dāng)使用紫色偏光片時，基色會變成灰色成為灰模。當(dāng)使用帶補(bǔ)償膜的偏光片，基色會變成接近白色，此時STN成為黑白模即為FSTN，以上叁種模式的偏光片轉(zhuǎn)90°，即變成了藍(lán)模，效果會更佳。

從圖中可以看出，液晶顯示器是一個由上下兩片導(dǎo)電玻璃製成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料-膠框（一般為環(huán)氧樹脂）密封，盒的兩個外側(cè)貼有偏光片。

液晶盒中上下玻璃片之間的間隔，即通常所說的盒厚，一般為幾個微米（人的準(zhǔn)確性直徑為幾十微米）。上下玻璃片內(nèi)側(cè)，對應(yīng)顯示圖形部分，鍍有透明的氧化甸-氧化錫（簡稱ITO）導(dǎo)電薄膜，即顯示電極。電極的作用主要是使外部電信號通過其加到液晶上去。

液晶盒中玻璃片內(nèi)側(cè)的整個顯示區(qū)覆蓋著一層定向?qū)印６ㄏ驅(qū)拥淖饔檬鞘挂壕Х肿影刺囟ǖ姆较蚺帕?，這個定向?qū)油ǔＪ且槐痈叻肿佑袡C(jī)物，并經(jīng)摩擦處理；也可以通過在玻璃表面以一定角度用真空蒸鍍氧化硅薄膜來製備。

在TN型液晶顯示器中充有正性向列型液晶。液晶分子的定向就是使長棒型的液晶分子平行于玻璃表面沿一個固定方向排列，分子長軸的方向沿著定向處理的方向。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，這樣，在垂直于玻璃片表面的方向，盒內(nèi)液晶分子的取向逐漸扭曲，從上玻璃片到下玻璃片扭曲了90°（參見下圖），這就是扭曲向列型液晶顯示器名稱的由來。
段碼LCD液晶屏驅(qū)動方法

實(shí)際上，靠近玻璃表面的液晶分子并不完全平行于玻璃表面，而是與其成一定的角度，這個角度稱為預(yù)傾角，一般為1°~2°。

液晶盒中玻璃片的兩個外側(cè)分別貼有偏光片，這兩片偏光片的偏光軸相互平行（黑底白字的常黑型）或相互正交（白底黑字的常白型），且與液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。偏光片一般是將高分子塑膠薄膜在一定的工藝條件下進(jìn)行加工而成的。

我們通常所見的多是反向型的液晶顯示器，這種顯示器在下邊的偏振片后還貼有一片反光片。這樣，光的入射和觀察都是在液晶盒的同一側(cè)。

顯示方式

LCD有叁種顯示方式：反射型，透射型和透反射型。反射型LCD的底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶外和光線良好的辦公室使用。透射型LCD的底偏光片是透射偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線差的環(huán)境使用。透反射型LCD是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線好的時候，可關(guān)掉背光源；光線差時，可點(diǎn)亮背光源使用LCD。

LCD顯示方式還分正性和負(fù)性。正性LCD呈現(xiàn)白底黑字，在反射和透反射型LCD中顯示最佳；負(fù)性LCD呈現(xiàn)黑底白字，一般用于透射型LCD，加上背光源，字體清晰，易于閱讀。

背光源

透射型和半透射型LCD一般都需要加背光源，其放置位置根據(jù)實(shí)際情況下面介紹幾種常見的背光源：

電致發(fā)光（EL）：EL背光源厚度薄，重量輕、發(fā)光均勻。它可用于不同顏色，但最常用于LCD白光背光。EL背光源功耗低，只需電壓80-100VAC，通過變壓器將5V，12V或24VDC轉(zhuǎn)變得到。EL背光源的半衰期約為2000～3000小時。

發(fā)光二極體（LED）：LED背光源主要用于字元型模組。比EL壽命更長（最少5000小時），光更強(qiáng)，但能耗更大。作為固態(tài)裝置，它直接使用5VDC。LCD一般直接排列在LCD的后面，厚度要增加5mm，LED可以發(fā)不同顏色的光，最常見的是黃綠光。

冷陰極螢光燈（CCFL）：CCFL能夠提供能耗低，光亮強(qiáng)的白光。它由冷陰極螢光管發(fā)光，通過散射器將光均勻分散在視窗區(qū)。側(cè)背光源體積小，能耗低，但CCFL需要一個變壓器來供應(yīng)270-300VAC的電源。它主要用于圖形LCD，壽命達(dá)10000～15000小時。

TN和STN是液晶顯示器的二種形式。TN顯示的液晶在液晶盒內(nèi)扭曲90°，一般用于低路數(shù)的LCD產(chǎn)品。

STN顯示的液晶在液晶盒內(nèi)扭曲180°～360°，扭曲角越大，電光曲線越陡，V on和V off值越接近?？捎糜?2路以上LCD產(chǎn)品生產(chǎn)。

LCD的視角

視角簡單地說就是顯示圖案能看得清楚的角度。它是由定向?qū)拥哪Σ练较驔Q定，不能通過旋轉(zhuǎn)偏光片改變。視角以時針的鐘點(diǎn)來命名，如6:00視角，12:00視角等等。6:00視角就是指在6點(diǎn)時針的平面方向到法線方向這個區(qū)域LCD顯示效果理想；12:00視角是指12點(diǎn)時針的玉米麵到法線方向區(qū)域顯示理想。

LCD的視角是由LCD顯示屏在儀器上的位置來確定。例如計(jì)算器一般放在桌上或拿在手上使用，LCD做成6:00視角最好。有些儀器上的LCD屏裝在低于人眼視線以下，一般做成12:00視角。汽車上的時鐘一般裝在駕駛員的右邊，做成9:00的視角最佳。

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