2020-12-18
生活中小電器見到最多的lcd模組就是段碼lcd液晶屏，段碼lcd有普通的數(shù)碼管的特征，又有點陣LCD的特征，固定的圖形，優(yōu)點是省成本而有好看，那么段碼LCD液晶屏是怎么驅(qū)動的呢？段碼LCD液晶屏是如何顯示的呢？跟隨小編一起來了解一下吧。
首先，不要以為用單片機來驅(qū)動就以為段碼屏是直流驅(qū)動的，其實，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，因為lcd電之間的相對電壓直流平均值為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個段電和兩個公共電。 但是，io模擬驅(qū)動段式液晶有一個前提條件，就是io是三態(tài)， 為什么？
下面我們一起細細道來：
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，都要滿足。
步，驅(qū)動方式：根據(jù) lcd 的驅(qū)動原理可知，lcd 像素點上只能加上 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，當這個電壓 差大于 lcd 的飽和電壓就能打開像素點，小于 lcd 閾值電壓就能關(guān)閉像素點，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，壓差是交替變化，例如第一時刻是正向的3v，那么時刻是反向的3v，注意一點，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：
只要模擬出以上波形，液晶屏已經(jīng)成功了一大半了。
入以上代碼所示，定時2ms，讓4個com交替輸出波形即可。
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
下面我們看其中一個com口輸出時的函數(shù)
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。
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。正因為低功耗和小型化使 lcd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，當未加電壓到電時，lcd處于“off”態(tài)，光能透過lcd呈白態(tài)；當在電上加上電壓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行顯示，它的基色一般為黃綠色，字體蘭色，成為黃綠模。當使用紫色偏光片時，基色會變成灰色成為灰模。當使用帶補償膜的偏光片，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°，即變成了藍模，效果會更佳。 下圖是一個反射式tn型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)圖。
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。電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)?。定向?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。
實際上，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，可點亮背光源使用 lcd 。
lcd 顯示方式還分正性和負性。正性 lcd 呈現(xiàn)白底黑字，在反射和透反射型 lcd 中顯示；負性 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，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。
冷陰螢光燈 （ccfl）：ccfl 能夠提供能耗低，光亮強的白光。它由冷陰螢光管發(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 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。可用于 32 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。視角以時針的鐘點來命名，如6:00 視角， 12:00 視角等等。 6:00 視角就是指在 6 點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。例如計算器一般放在桌上或拿在手上使用， lcd 做成 6:00 視角。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。
lcd 視角示意圖
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