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。
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。
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。