LCD控制器
什么是液晶显示器（LCD）
液晶，是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态，又不同于气态的特殊物质态，它既具有各向异性的晶体所特有的双折射性，又具有液体的流动性。一般可分热致液晶和溶致液晶两类。在显示应用领域，使用的是热致液晶，超出一定温度范围，热致液晶就不再呈现液晶态，温度低了，出现结晶现象，温度升高了，就变成液体;液晶显示器件所标注的存储温度指的就是呈现液晶态的温度范围。利用液晶分子受到电压的影响而改变其分子的排列状态，并且可以让入射光线产生偏转的现象之原理，制造出的使用液晶显示的屏幕就是液晶显示器，英文称LCD（Liquid Crystal Display）。
在LCD 显示器中，显示面板薄膜被分成很多小栅格，每个小栅格有一个电极控制，通过改变栅格上的电极就能控制格内液晶分子的排列，从而控制光路的导通。彩色显示通过利用三种原色混合的原理显示不同的色彩：彩色面板中，每个像素都是有三个液晶单元格构成的，其中每个单元格前面都分别有红色，绿色或蓝色的过滤片;光线经过过滤片的处理变成红色，蓝色或则绿色，利用三原色的原理组合出不同的色彩。
TN、STN和TFT型LCD
LCD 种类可分为依驱动方式之静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）以及主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。而其中，单纯矩阵型又是俗称的被动式（Passive），可分为扭转向列型（Twisted Nematic，简称TN）和超扭转式向列型（Super Twisted Nematic，简称STN）两种;而主动矩阵型则以薄膜式晶体管型（Thin Film Transistor;TFT）为目前主流。这两种显示器的基本原理比较接近，不同点在于：TN 型显示器通过电极控制液晶分子，FET 有电容效应，显示质量较差;TFT 型显示器则通过FET 电子管控制液晶分子，FET 有电容效应，所以液晶分子能在下一次电极变化前保持原有的排列，因此TFT 型显示器的颜色数量和刷新速度都优于TN 型显示器。
在TFT 型液晶显示器中，导电玻璃上画上网状的细小线路，电极则由是薄膜式晶体管所排列而成的矩阵开关，在每个线路相交的地方配有控制闸，各显示点控制闸配合驱动讯号作动。电极上之晶体管矩阵依显示信号开启或关闭液晶分子的电压，使液晶分子轴转向而成“亮”或“暗”的对比，避免了显示器对电场效应的依靠，转以晶体管开启和关闭的速率作为决定步骤。也因此，TFT-LCD 的显示质量较TN/STN 佳，画面显示对比可达150：1 以上，反应速度逼近30ms 甚至更快。同时又可以全彩甚至真彩效果显示，产品适用于PDA、笔记型计算机、液晶显示器、汽车导航系统、数字相机及液晶投影机。
S3C2410的LCD控制器
要使LCD 屏显示图像，不但需要LCD 驱动器，还需要有相应的LCD 控制器。通常LCD 驱动器会以COF/COG 的形式与LCD 玻璃基板制作在一起，而LCD 控制器则有外部电路来实现。LCD 控制器可以通过编程选择支持不同的LCD 屏的要求，例如行和列像素，数据总线
宽度，接口时序和刷新频率。
LCD 控制器的主要作用就是，将定位于系统存储器的显示缓冲区的LCD 图象数据传送到外部LCD 驱动器。
S3C2410 内部已经集成了LCD 控制器，因此可以很方便地去控制各种类型的LCD屏，例如：STN 和TFT 屏。它还支持多种LCD 显示模式，比如单色，灰度，伪彩色或真彩色等，并提供虚拟屏功能，大图片在显示的时候可以上下左右移动。还带有查色表（调色板）功能。这个功能可以在LCD 显示器上显示最接近原始图颜色特征的图片。
ARM 芯片连接不同的LCD 显示设备时，需要通过设置控制寄存器来调整显示状态，以便正常显示。因此，对LCD 控制器的控制实际上转换成对映射到内存空间的寄存器值的控制。由于TFT 屏将是今后应用的主流，因此接下来，重点围绕TFT 屏的控制来进行。
S3C2410内部的LCD控制器框图：
S3C2410的LCD控制器是用于传输视频信号，并产生必需的控制信号例如VFRAME,VLINE，VCLK,VM等等。除了这些控制信号外，S3C2410的LCD控制器还有视频数据的端口，VD[23:0]。LCD控制器由REGBANK、LCDCDMA、TIMEGEN、LPC3600、VIDPRCS组成。REGBANK有17个可编程的寄存器，以及用于配置LCD控制器的256*16调色板内存。LCDCDMA是一个专用的DMA，用于将显示内存中的视频数据自动发到LCD 驱动器。VIDPRCS接收来自DMA的视频数据，将他们转换成合适的数据格式，例如4位单扫描，8位单扫描，4位双扫描等。然后通过端口VD[23:0]发送给LCD驱动器。TIMEGEN 产生各种不同时序要求的时钟信号。TIMEGEN产生VFRAME，VLINE，VCLK，以及VM 等信号。
数据流程如下所述：FIFO内存存在于LCDCDMA中。当FIFO空了或部分空了的时候，FIFO 请求从帧内存中取数据，一次取4个字，即16字节。当传输请求被总线仲裁接受后，将有连续的4个字的数据从系统内存发送到内部FIFO。整个FIFO大小为28个字，由12个字的FIFOL和16个字的FIFOH组成。S3C2410有2个FIFO以支持双扫描显示模式。如果是单扫描模式，只有一个FIFO（FIFOH）可以用。
STN LCD控制器的操作
时钟产生器
TIMEGEN为LCD驱动器提供控制信号，比如VFRAME，VLINE，VM，以及VCLK。这些控制信号与LCD控制寄存器LCDCON1/2/3/4/5有紧密的关系。
VFRAME脉冲在第一行数据的期间都是有效的，且频率是每帧发送完产生一次。VFRAME
信号变得有效来将LCD的行指针指向第一行以开始下一帧。
VM信号帮助LCD驱动器更改行和列的电压极性。行和列电压是用来开启或关闭像素的。VM信号的toggleing速率取决于LCDCON1的MMODE位以及LCDCON4的MV AL域。如果MMODE位为0，VM信号被配置为与每一帧同步。如果MMODE位为1，VM信号被配置为与可变数量的VLINE数量同步。VLINE的数量在MV AL域中。当MMODE为1时，VM速率与MV AL[7:0]有关：VM rate＝VLINE Rate/（2*MV AL）
VFRAME和VLINE脉冲的产生依赖于LCDCON2/3中HOZV AL域和LINEV AL域的值。每个域都与LCD的大小和显示模式有关。换句话说，HOZV AL域和LINEV AL域可以被LCD 面版的大小以及显示模式通过下面的公式决定：
HOZVAL＝（水平显示大小（像素数目）/有效VD数据线数目）-1
在彩色模式下：水平显示大小＝3*水平像素的数目
在4位单扫描显示模式下，有效的VD数据线数目应该是4。如果在4位双扫描显示模式下，有效的VD数据线数目也应该是4（其实是8根数据线）。在8位单扫描模式下，有效的VD 数据线数目是8。
LINEV AL＝垂直显示大小（像素数目）-1 ：（在单扫描模式下）
LINEV AL＝（垂直显示大小/2）-1：（在双扫描模式下）
VCLK信号的频率取决于LCDCON1中CLKV AL域的值。CLKV AL域的值最小为2。VCLK＝HCLK/（CLKVAL*2）
帧的频率就是VFRAME信号的频率。帧的频率与LCDCON1/2/3/4中的WLH[1:0]，WDLY[1:0]，HOZV AL，LINEBLANK，LINEV AL域有关，还与VCLK及HCLK有关。大多数LCD驱动器需要精确的帧频率。帧频率由下面公式计算：
frame_rate(Hz) = 1 / [ { (1/VCLK) *(HOZVAL+1)+(1/HCLK) *(A+B+(LINEBLANK *8) ) }*
( LINEVAL+1) ]
A = 2(4+WLH),
B = 2(4+WDLY)
视频操作
LCD控制器支持8位彩色模式（256色），12位彩色模式（4096色），4级灰度（2bpp）模式，16级灰度（4bpp）模式，以及单色模式。对于彩色或灰度模式，它要求根据基于时间的抖动算法和Frame Rate Control方法执行灰度的阴影或色彩。该操作可通过一个可编程的查询表实现。单色模式绕过了这些规则（FRC和查询表），而只是将FIFOH（如果是双扫描显示模式，还需包括FIFOL）中的数据转换为连续的4bit（如果是4位双扫描模式或8位单扫描模式，则改为8位）数据流将视频数据移给LCD驱动器。
查询表
灰度模式操作
S3C2410的LCD控制器支持两种灰度模式：2bpp灰度（4级灰度）和4bpp（16级灰度）。2bpp灰度模式使用查询表，该查询表从16种可能的灰度级别中选择4种灰度级别。2bpp 灰度查询表与彩色模式一样使用蓝色查询表寄存器的BLUEV AL[15:0]。灰度级0由BLUEV AL[3:0]的值表示。如果BLUEV AL[3:0]的值为9，灰度级别0就会被16个灰度级别中的灰度级9表示。如果BLUEV AL[3:0]的值为15，灰度级0就会被16个灰度级别中的灰
度级15表示。按照上面相同的方法，级别1会被BLUEV AL[7:4]表示，级别2会被BLUEV AL[11:8]表示，级别3会被BLUEV AL[15:12]表示。BLUEV AL[15:0]中的这4组数据表示级别0，1，2，3。
256级彩色模式操作
S3C2410的LCD控制器支持8bpp256色彩色显示模式。该彩色显示模式能够通过抖动算法和FRC产生256级颜色。8位的数据被编码为3bit红色，3bit绿色，2bit蓝色。彩色显示模式为红色，绿色，蓝色使用独立的查询表。每个查询表将寄存器REDLUT的REDV AL[31:0]，GREENLUT的GREENV AL[31:0]，BLUELUT的BLUEV AL[15:0]作为查询表的表项使用。
同灰度显示相似，将寄存器REDLUT分为8组，每组4bit。每一组对应每一个红色级别。绿色与红色类似。
4096级彩色模式操作
S3C2410的LCD控制器能够支持12bpp4096色彩色显示模式。该彩色显示模式能够通过抖动算法和FRC产生4096级颜色。12位的数据被编码为4bit红色，4bit绿色，4bit蓝色。4096色彩色显示模式不使用查询表。
抖动和FRC
对于STN的液晶显示（单色模式除外），视频数据都需要经过抖动算法。抖动算法和FRC模块有两个功能：基于时间的抖动算法用于减少闪烁，FRC用于在STN面版上显示灰度级别或彩色级别。基于FRC方法在STN上显示灰度和彩色级别的主要原则描述如下。例如，在总共有16级灰度的情况下为显示一个第3级灰度，3倍数目的像素要打开，而13倍数目的像素要关闭。这是一个关于如何显示灰度级别的基本原则，因此叫FRC灰度级别显示。
在STN显示中，我们需要紧记一点，闪烁噪声是由于在相邻的帧之间像素同时开启或关闭造成的。例如，如果第一帧中所有的像素都是开启的，而接下来的一帧中所有的像素都是关闭的，闪烁噪声就会最大化。为了减少屏上的闪烁噪声，帧之间的像素开启关闭的平均概率应该相同。为了实现这一点，改变每一帧上的相邻像素状态的基于时间的抖动算法应该被使用。对于16级灰度，在灰度级与FRC间应该有如下关系。第15级灰度应该打开所有的像素，第14级灰度应该有6倍数目的像素开启，1倍数目的像素关闭。0级灰度应该使所有的像素关闭。如图所示。
显示类型
S3C2410的LCD控制器支持3种类型的LCD驱动器：4位单扫描，4位双扫描，8位单扫描显示模式。下图15-2显示了对于单色显示的3种不同显示类型。图15-3显示了对于彩色显示的3种不同显示类型。
4位单扫描显示类型
VD[7:4]则不使用。
4位双扫描显示类型
4位双扫描显示使用8个并行的数据线在同一时间来将数据移位到显示器的上部和下部。8根数据线中的4位被移位到上半部分，4位移位到下半部分，可以通过结合图15-2来理解。当显示器的上下半都完成的时候整个帧就发送完毕。LCD控制器的8个引脚输出VD[7:0]能够被直接连接到LCD驱动器。
8位单扫描显示类型
8位单扫描显示使用8个并行的数据线在同一时间来将数据移位到连续的行中，直到整个一帧发送完毕。LCD控制器的8个引脚输出VD[7:0]能够被直接连接到LCD驱动器。
256色彩色显示
彩色显示中每个像素需要3位（红，绿，蓝）数据，因此他的每一个水平行的水平移位寄存器的数目是每一个水平行像素数目的3倍。RGB通过并行数据线连续的被移入LCD驱动器。
4096色彩色显示
与256色类似。
内存数据格式
在4级灰度模式下：2bit视频数据对应一个像素。
在16级灰度模式下：4bit视频数据对应一个像素。
在256级彩色模式下：8bit视频数据对应一个像素，彩色数据格式如图所示：
Bit [ 7:5 ]Bit [ 4:2 ] Bit[1:0]红绿蓝
在4096级彩色模式下：12bit视频数据对应一个像素，下图显示了数据格式：
时序要求
图象数据应该使用VD[7:0]从内存传送到LCD驱动器。VCLK信号用于提供时钟。在一行数据移入LCD驱动器的寄存器后，VLINE信号变得有效以显示这一行。
VM信号为显示提供交流电压。下图显示了LCD驱动器的时序要求。
TFT LCD控制器的操作
VSYNC和HSYNC信号的产生依赖于LCDCON2/3中的HOZV AL域和LINEV AL域。HOZV AL和LINEV AL的值由显示器的面版大小决定：
HOZVAL＝水平显示大小-1
LINEV AL＝垂直显示大小-1
VCLK信号的频率取决于LCDCON1的CLKV AL域。
VCLK＝HCLK/[(CLKV AL+1)*2]
帧的频率就是VSYNC信号的频率，帧的频率与LCDCON中的VSYNC，VBPD，VFPD，LINEV AL，HSYNC，HBPD，HFPD，HOZV AL以及CLKV AL有关。帧频率的计算公式如下：帧频率＝1/[{(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)}*{(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+ (HOZV AL+1)}*{2*(CLKV AL+1)/HCLK}]
视频操作
S3C2410的TFT LCD控制器支持1，2，4，8bpp调色板颜色显示和16，24bpp非调色板真彩显示。
内存数据格式（TFT）
256色调色板使用（TFT）
调色板配置和格式控制
S3C2410对TFT LCD提供256色调色板
用户可以从64k种颜色中选择256种颜色。
256色调色板由256（depth）*16bitSPSRAM组成。调色板支持5：6：5（R:G:B）格式和5：5：5：1（R:G:B:I）格式。
当用户使用5：5：5：1格式时，I位用于每个RGB数据的普通的最低位。
在5：5：5：1格式下，例如，用户可以如下图写调色板并将VD引脚与TFT面版连接起来（R[5+I]＝VD[23:19]+VD[18]，G[5+I]＝VD[15:11]+VD[10]，B[5+I]＝VD[7:3]+VD[2]），并设定LCDCON5的FRM565为0。
注意：
1.0x4D000400是调色板的起始地址。
2.VD[18]，VD[10]，VD[2]有相同的输出，I。
3.DATA[31:16]是无效的。
调色板读/写
当用户想在调色板上执行读写操作时，LCDCON5寄存器的HSTA TUS和VSTA TUS应该被检查。因为调色板的读写操作在HSTA TUS和VSTA TUS有效期间是禁止的。
临时调色板配置
S3C2410允许用户用一种颜色填充一帧。这与将颜色填充到帧缓冲或调色板中没有大的区别。这个有颜色的帧可以通过将该显示在LCD面版上的颜色的值写入TPAL寄存器的TPALV AL并使能TPALEN。
虚拟显示
S3C2410支持硬件上的水平或垂直卷轴。如果屏幕卷动，LCDSADDR1/2寄存器中的LCDBASEU和LCDBASEL的值应该改变，PAGEWIDTH和OFFSIZE不变。
存储图像数据的视频缓冲器应该比LCD面版屏幕大小大一些。
LCD特殊控制寄存器
LCD控制寄存器1（LCDCON1）
LCD 控制寄存器2（LCDCON2）
LCD控制寄存器3（LCDCON3）
LCD控制寄存器4（LCDCON4）
LCD控制寄存器5（LCDCON5）
帧缓冲起始地址寄存器1（LCDSADDR1）
帧缓冲起始地址寄存器2（LCDSADDR2）
注意：当LCD控制器开启卷轴的时候，用户可以改变LCDBASEU和LCDBASEL的值。但是，用户绝对不能在一帧结束时通过参考LINECNT的值改变LCDBASEL和LCDBASEU 的值。因为，LCD的FIFO预取下一帧数据先于帧页面的改变。因此，如果你改变了帧，那么预取的数据就无效了。LCD控制器将在面版上显示不正确的画面。为了读取LINECNT 的值，中断需要被屏蔽。如果一个中断在读取LINECNT后发生，那么这个值就是过期的，因为中断产生会改变它的值。
帧缓冲起始地址寄存器3（LCDSADDR3）
TFT-LCD液晶显示器的工作原理 我一直记得，当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时，常常遇到的困扰，就是不知道怎么跟人家解释，液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境，来解释给人家听。在最早的时候是告诉人家，就是掌上型电动玩具上所用的显示屏，随着笔记型计算机开始普及，就可以告诉人家说，就是使用在笔记型计算机上的显示器。随着手机的流行，又可以告诉人家说，是使用在手机上的显示板。时至今日，液晶显示器，对于一般普罗大众，已经不再是生涩的名词。而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品，更由于其轻薄的特性，因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT，cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广。 如同我前面所提到的，液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器。而今日对液晶显示器这个名称，大多是指使用于笔记型计算机，或是桌上型计算机应用方面的显示器。也就是薄膜晶体管液晶显示器。其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display，简称之TFT LCD。从它的英文名称中我们可以知道，这一种显示器它的构成主要有两个特征，一个是薄膜晶体管，另一个就是液晶本身。我们先谈谈液晶本身。 液晶(LC，liquid crystal)的分类 我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态液态跟气态。其实物质的三态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。
5.自制单片机之五LCD1602的驱动 LCD1602已很普遍了，具体介绍我就不多说了，市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，定义如下表所示： 字符型LCD的引脚定义 HD44780内置了DDRAM、CGROM和CGRAM。 DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码。共80个字节，其地址和屏幕的对应关系如下表： 也就是说想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个"A"字,就要向DDRAM的00H地址写入“A”字的代码就行了。但具体的写入是要按LCD模块的指令格式来进行的，后面我会说到的。那么一行可有40个地址呀？是的，在1602中我们就用前16个就行了。第二行也一样用前16个地址。对应如下： DDRAM地址与显示位置的对应关系 我们知道文本文件中每一个字符都是用一个字节的代码记录的。一个汉字是用两个字节的代码记录。在PC上我们只要打开文本文件就能在屏幕上看到对应的字符是因为在操作系统里和BIOS里都固化有字符字模。什么是字模？就代表了是在点阵屏幕上点亮和熄灭的信息数据。例如“A” 字的字模： 01110 ○■■■○ 10001 ■○○○■ 10001 ■○○○■ 10001 ■○○○■ 11111 ■■■■■ 10001 ■○○○■
10001 ■○○○■ 上图左边的数据就是字模数据，右边就是将左边数据用“○”代表0，用“■”代表1。看出是个“A”字了吗？在文本文件中“A”字的代码是41H，PC收到41H的代码后就去字模文件中将代表A字的这一组数据送到显卡去点亮屏幕上相应的点，你就看到“A”这个字了。 刚才我说了想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个"A"字,就要向DDRAM的00H地址写入“A”字的代码41H就行了，可41H这一个字节的代码如何才能让LCD模块在屏幕的阵点上显示“A”字呢？同样，在LCD模块上也固化了字模存储器，这就是CGROM和CGRAM。 HD44780内置了192个常用字符的字模，存于字符产生器CGROM(Character Generator ROM)中，另外还有8个允许用户自定义的字符产生RAM，称为CGRAM(Character Generator RAM)。下图说明了CGROM和CGRAM与字符的对应关系。 从上图可以看出，“A”字的对应上面高位代码为0100，对应左边低位代码为0001，合起来就是01000001，也就是41H。可见它的代码与我们PC中的字符代码是基本一致的。因此我们在向DDRAM写C51字符代码程序时甚至可以直接用P1＝'A'这样的方法。PC在编译时就把“A”先转为41H代码了。 字符代码0x00～0x0F为用户自定义的字符图形RAM(对于5X8点阵的字符，可以存放8组，5X10点阵的字符，存放4组)，就是CGRAM了。后面我会详细说的。 0x20～0x7F为标准的ASCII码，0xA0～0xFF为日文字符和希腊文字符，其余字符码(0x10～0x1F及0x80～0x9F)没有定义。 那么如何对DDRAM的内容和地址进行具体操作呢，下面先说说HD44780的指令集及其设置说明，请浏览该指令集，并找出对DDRAM的内容和地址进行操作的指令。 共11条指令： 1.清屏指令 功能：<1> 清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入"空白"的ASCII码20H; <2> 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方; <3> 将地址计数器(AC)的值设为0。 2.光标归位指令 功能：<1> 把光标撤回到显示器的左上方; <2> 把地址计数器(AC)的值设置为0; <3> 保持DDRAM的内容不变。
TFT LCD显示原理详解 <什么是液晶> 我们一般认为物体有三态：固态、液态、气态，其实这只是针对水而言，有一些有机化和物还有介于固态和液态中间的状态就是液晶态，如下图（一）: 图（一）
图（七） b-1:当在不加上电极的时候，当入射的光线经过下面的偏光板(起偏器)时, 会剩下单方向的光波,通过液晶分子时, 由于液晶分子总共旋转了90度, 所以当光波到达上层偏光板时, 光波的极化方向恰好转了90度。下层的偏光板与上层偏光板, 角度也是恰好差异90度。所以光线便可以顺利的通过，如果光打在红色的滤光片上就显示为红色。效果如图（七）中前两个图所示。 b-2:当在加上电极后(最大电极)，液晶分子在受到电场的影响下，都站立着，光路没有改变，光就无法通过上偏光板，也就无法显示，如图（七）蓝色滤光片下面的液晶。 c:TFT-LCD驱动电路。 为了显示任意图形，TFT-LCD用m×n点排列的逐行扫描矩阵显示。在设计驱动电路时，首先要考虑液晶电解会使液晶材料变质，为确保寿命一般都采用交流驱动方式。已经形成的驱动方式有：电压选择方式、斜坡方式、DAC方式和模拟方式等。由于TFT-LCD主要用于笔记本计算机，所以驱动电路大致分成：信号控制电路、电源电路、灰度电压电路、公用电极驱动电路、数据线驱动电路和寻址线驱动电路（栅极驱动IC）。上述驱动电路的主要功能是：信号控制电路将数字信号、控制信号以及时钟信号供给数字IC，并把控制信号和时钟信号供给栅极驱动IC；电源电路将需要的电源电压供给数字IC和栅极驱动IC；灰度电压电路将数字驱动电路产生的10个灰度电压各自供给数据驱动；公用电极驱动电路将公用电压供给相对于象素电极的共享电极；数据线驱动电路将信号控制电路送来的RGB信号的各6个比特显示数据以及时钟信号，定时顺序锁存并续进内部，然后此显示数据以6比特DA变换器转换成模拟信号，再由输出电路变换成阻抗，供给液晶屏的资料线；栅极驱动电路将信号控制电路送来的时钟信号，通过移位寄存器转换动作，将输出电路切换成ON／OFF电压，并顺次加到液晶屏上。最后，将驱动电路装配在TAB （自动焊接柔性线路板）上，用ACF（各向异性导电胶膜）、TCP（驱动电路柔性引带）与液晶显示屏相连接。 d:TFT-LCD工作原理 首先介绍显示原理。液晶显示的原理基于液晶的透光率随其所施电压大小而变化的特性。当光通过上偏振片后，变成线性偏振光，偏振方向与偏振片振动方向一致，与上下玻璃基板上面液晶分子排列顺序一致。当光通过液晶层时，由于受液晶折射，线性偏振光被分解为两束光。又由于这两束光传播速度不同（相位相同），因而当两束光合成后，必然使振光的振动方向发生变化。通过液晶层的光，则被逐渐扭曲。当光达到下偏振片时，其光轴振动方向被扭曲了90度，且与下偏振片的振动方向保持一致。这样，光线通过下偏振片形成亮场。加上电压以后，液晶在电场作用下取向，扭曲消失。这时，通过上偏振片的线性偏振光，在液晶层不再旋转，无法通过下偏振片而形成暗场。可见液晶本身不发光，在外光源的调制下，才能显示，在整个显示过程中，液晶起到一个电压控制的光阀作用。TFT-LCD的工作原理则可简述为：当栅极正向电压大于施加电压时，漏源电极导通，当栅极正向电压等于0或负电压时，漏源电极断开。漏电极与ITO象素电极连结，源电极与源线（列电极）连结，栅极与栅线（行电极）连结。这就是TFT-LCD的简单工作原理
51单片机综合学习 12864液晶原理分析1 辛勤学习了好几天，终于对12864液晶有了些初步了解～没有视频教程学起来真有些累，基本上内部程序写入顺序都是根据程序自我变动，然后逆向反推出原理…… 芯片：YM12864R P-1 控制芯片:ST7920A带中文字库 初步小结： 1、控制芯片不同，寄存器定义会不同 2、显示方式有并行和串行，程序不同 3、含字库芯片显示字符时不必对字符取模了 4、对芯片的结构地址一定要理解清楚
5、显示汉字时液晶芯片写入数据的顺序（即显示的顺序）要清楚 6、显示图片时液晶芯片写入数据的顺序（即显示的顺序）要清楚 7、显示汉字时的二级单元（一级为八位数据写入单元）要清楚 8、显示图片时的二级单元（一级为八位数据写入单元）要清楚 12864点阵液晶显示模块（LCM）就是由128*64个液晶显示点组成的一个128列*64行的阵列。每个显示点对应一位二进制数，1表示亮，0表示灭。存储这些点阵信息的RAM称为显示数据存储器。要显示某个图形或汉字就是将相应的点阵信息写入
到相应的存储单元中。图形或汉字的点阵信息由自己设计，问题的关键就是显示点在液晶屏上的位置（行和列）与其在存储器中的地址之间的关系。由于多数液晶显示模块的驱动电路是由一片行驱动器和两片列驱动器构成，所以12864液晶屏实际上是由左右两块独立的64*64液晶屏拼接而成，每半屏有一个512*8 bits显示数据RAM。左右半屏驱动电路及存储器分别由片选信号CS1和CS2选择。显示点在64*64液晶屏上的位置由行号（line,0~63）与列号（column,0~63）确定。512*8 bits RAM中某个存储单元的地址由页地址（Xpage,0~7）和列地址（Yaddress,0~63）确定。每个存储单元存储8个液晶点的显示信息。
液晶屏原理 1.液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展，在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉环境。 2.液晶的诞生要追溯液晶显示器的来源，必须先从「液晶」的诞生开始讲起。在公元1888年，一位奥地利的植物学家，菲德烈．莱尼泽（Friedrich Reinitzer）发现了一种特殊的物质。他从植物中提炼出一种称为螺旋性甲苯酸盐的化合物，在为这种化合物做加热实验时，意外的发现此种化合物具有两个不同温度的熔点。而它的状态介于我们一般所熟知的液态与固态物质之间，有点类似肥皂水的胶状溶液，但它在某一温度范围内却具有液体和结晶双方性质的物质，也由于其独特的状态，后来便把它命名为「Liquid Crystal」，就是液态结晶物质的意思。不过，虽然液晶早在1888年就被发现，但是真正实用在生活周遭的用品时，却是在80年后的事情了。公元1968年，在美国RCA公司（收音机与电视的发明公司）的沙诺夫研发中心，工程师们发现液晶分子会受到电压的影响，改变其分子的排列状态，并且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原理，RCA公司发明
了世界第一台使用液晶显示的屏幕。尔后，液晶显示技术被广泛的用在一般的电子产品中，举凡计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用的仪器（因为有辐射计量的考虑）或是数字相机上面的屏幕等等。令人玩味的是，液晶的发现比真空管或是阴极射线管还早，但世人了解此一现象的并不多，直到1962年才有第一本，由RCA研究小组的化学家乔．卡司特雷诺（Joe Castellano）先生所出版的书籍来描述。而与映像管相同的，这两项技术虽然都是由美国的RCA公司所发明的，却分别被日本的新力（Sony）与夏普（Sharp）两家公司发扬光大。 3.什么是液晶液晶显示器是以液晶材料为基本组件，由于液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液态流动特性，所以已经可以说是一个中间相。而要了解液晶的所产生的光电效应，我们必须来解释液晶的物理特性，包括它的黏性（visco-sity）与弹性（elasticity）和其极化性（polarizalility）。液晶的黏性和弹性从流体力学的观点来看，可说是一个具有排列性质的液体，依照作用力量不同的方向，应该有不同的效果。就好像是将一把短木棍扔进流动的河水中，短木棍随着河水流着，起初显得凌乱，过了一会儿，所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致，这表示着次黏性最低的流动方式，也是流动自由能最低的一个物理模型。此外，液晶除了有黏性的反应外，还具有弹性的反应，它们都是对于外加的力量，呈现了方向性的效果。也因此光线射入液晶物质中，必然会按照
?液晶的入门知识 ?LCD显示器概述 ?液晶显示器原理 ?HTPS LCD面板技术综观 ?薄膜晶体管液晶显示器技术 ?液晶显示器面板的分级 ?主流液晶面板的类型 ?液晶的多种应用途径探讨 ?LCD技术图文解说 ?LCD技术详细介绍 ?液晶的几种模式的工作原理 ?TFT-LCD液晶显示器的工作原理 ?LCM显示类型 ?液晶显示器鲜为人知的技术细节 ?关注液晶色彩技术指标 液晶的入门知识 2006-5-31 -------------------------------------------------------------------------------- 液晶的组成： LCD使用的液晶，一般是指混和液晶，由多种液晶单体及手性剂混和而成。 液晶的特性： TN液晶一般分子链较短，特性参数调整较困难，所以特性差别比较明显。STN液晶是通过STN显示数据模型，计算出所需的液晶分子长度，及其光学电学性能参数，然后化工合成多种分子链接构类似的具有不同极性分子基团的单体，互相调配成一个特性相似的系列液晶。不同系列的STN液晶往往具有完全不同的分子链，因此，不同系列的STN液晶除非制造商说明可以互相调配外，不能互相调配。 液晶分子中有带极性基团的和不带极性基团的，带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的阀值电压参数，不带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的折射率和清亮点。液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下会出现同性异构体层析现象。 为了增加机器本身的待机时间和增强液晶显示器的驱动能力，液晶厂商开发了能满足低电压和低频率条件下使用的低阀值电压液晶。它具有以下特性： 低阀值电压液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下出现同性异构体层析现象的时间更短。 更多的带极性基团的单体组份，也意味着液晶更容易结合水分子以及其它带极性的游离离子，从而降低了液晶的容抗电阻，从而引起漏电流和功耗的增大。 当极性液晶单体的分子链在紫外线激化后，极性分子基团容易互相缠绕形成中性分子团，变成非层列错向状态，因而造成阀值电压升高，对导向层的锚定作用不敏感，失去低电压驱动能力。
液晶显示原理 平板电视维修技术TFT液晶显示屏原理(5) 2010-03-29 12：45 液晶屏时序控制电路(T-CON)原理分析及维修 液晶屏时序控制电路(T-CON板) 一、概述 电视机已经诞生了近70年，在电视研制发明的过程中，发明了显示图像的显像管也就是我们常说的CRT，在这近70年中一直采用CRT作为电视机的图像 显示器件。电视信号的标准、组合、编码方式也是围绕CRT的显示方式进行。 在CRT上利用扫描按照一定的时间顺序逐行、逐点排列像素点，利用显示 屏上荧光粉的余晖最后形成我们眼睛能看到的图像。电视图像信号的像素信息 的传送也是按照RCT显示要求，按时间的顺序逐个传送的，也就是说，目前电 视传送的图像(像素)信号是一个按时间先后排列的串行的信号(后面文中提到的"串行信号"和"并行信号"是指像素信号的排列方式，并非数字信号bit位串行、并行的概念)，在CRT电视机中，经过解调还原的图像信号直接加到CRT的阴极上就可以了，如图1所示。 图1 现在的液晶电视；是一种平板电视；采用了液晶显示屏作为图像的显示器件。和CRT显示屏不同的是：液晶显示屏是属于被动发光显示器件，屏幕本身 的像素点并不能主动发光，它只能作为光的开关，控制通过光通量的大小，液 晶屏的作用类似于电影胶片的作用，在重放图像时；图像信号在液晶屏上产生 类似电影胶片的图像；还必须有背光源才能有明亮的图像显现，图2所示。液 晶屏上的图像也是和CRT一样是由像素组合而成，而这种把CRT显示的信号转 换为液晶屏显示的信号电路就是本文要介绍的：时序控制电路(T-CON)。
图2 液晶屏上的图像虽然也是把像素点进行组合排列以形成图像，但是其排列 组合的方式完全不同于CRT的扫描成像方式了。它是一种矩阵的显示方式，图 3所示。结构特点是；在显示屏上；水平排列一排和垂直显示像素数相同的行 电极；垂直排列一排和水平显示像素相同的列电极。行电极线和列电极线相互 垂直；其交叉点就是一个像素点的位置(现在的16：9高清显示屏；水平行电极线有1080根；垂直列电极线有1920根)那么；这一个像素点的"点亮"就必须在这个像素点的行电极线和列电极线同时加电压，该点才会发光。另外和CRT还 不同的是；一行信号的像素排列；CRT是由左至右扫描按照时间顺序逐个排列；液晶是把一行信号的像素点同时出现在屏幕上；没有时间的先后，也就是对于 一行像素信号来说；CRT显示的是串行像素信号；液晶显示的是并行像素信号，如图3所示； 图3 由于CRT和液晶的显示方式不同，激励信号像素排列方式也不同，现在的 电视信号是为CRT扫描显示制定的标准，所以把现在的信号直接加到液晶屏上 显示图像肯定是不行的。就必须把原来供CRT显示使用的串行的图像信号转变 为并行的信号才能由液晶屏正常的显示图像；所以目前的采用液晶屏作为显示 器电视信号的电视机都有一个把串行像素信号转变为并行像素信号的专用电路；叫"时序控制电路"；英语称为timing control缩语为T-CON所以我们简称为："提康"板(外来语)。这个"时序控制电路"的位置在电视机图像输出和液晶屏之间，类似于原来CRT管尾的视放板的位置。对于这块"时序控制电路"前期的液 晶屏均安装在液晶屏的内部；和液晶屏、背光管及屏周边驱动电路制作为一个 整体，工艺水平比较高；屏不易拆开，这块"时序控制电路"板也不易损坏。所 以维修人员关注的不多。 现在国内的厂家，均把这一块"时序控制电路"移出在液晶屏外，和前端信 号处理板做在一起。我们在进行电路分析和维修也必须对这块电路进行分析和 判断。 二、时序控制器(T-CON)电路的组成
LCD Driver(液晶驱动器) 在单片机的应用中，人机界面占据相当重要的地位。人机界面主要包括事件输入和结果指示，事件输入包括键盘输入，通讯接口，事件中断等，结果指示包括LED/LCD显示、通讯接口、外围设备操作等。而在这些人机界面当中，LCD 显示技术由于其具有界面友好，成本较低等特点而在很多应用场合得以广泛应用。 我们在第一章SH6xxx单片机分类中就介绍过，LCD类单片机是SH6xxx单片机产品线的一个重要类别。 0.LCD的显示原理 在讲解LCD driver之前，我们先就LCD的显示原理作一简单的介绍。 LCD(Liquid Crystal Display)是利用液晶分子的物理结构和光学特性进行显示的一种技术。液晶分子的特性： 液晶分子是介于固体和液体之间的一种棒状结构的大分子物质； 在自然形态，具有光学各向异性的特点，在电(磁)场作用下，呈各向同性特点； 下面以直视型简单多路TN/STN LCD Panel(液晶显示面板)的基本结构介绍LCD 的基本显示原理，示意图如图1-1： 图1-1 LCD的基本显示原理
整个LCD Panel 由上下玻璃基板和偏振片组成，在上下玻璃之间，按照螺旋结构将液晶分子有规律的进行涂层。液晶面板的电极是通过一种ITO 的金属化合物蚀刻在上下玻璃基板上。如图所示，液晶分子的排列为螺旋结构，对光线具有旋旋旋光性，上下偏振片的偏振角度相互垂直。在上下基板间的电压为0时，自然光通过偏振片后，只有与偏振片方向相同的光线得以进入液晶分子的螺旋结构的涂层中，由于螺旋结构的的旋旋旋光性，将入射光线的方向旋转90度后照射到另一端的偏振片上，由于上下偏振片的偏振角度相互垂直，这样入射光线通过另一端的偏振片完全的射出，光线完全进入观察者的眼中，看到的效果就为白色。而在上下基板间的电压为一交流电压时，液晶分子的螺旋结构在电(磁)场的作用下，变成了同向排列结构，对光线的方向没有作任何旋转，而上下偏振片的偏振角度相互垂直，这样入射光线就无法通过另一端的偏振片射出，光线无法进入观察者的眼中，看到的效果就为黑色。这样通过在上下玻璃基板电极间施加不同的交流电压，即可实现液晶显示的两种基本状态亮(On)和暗(Off)。 在实际的液晶模以驱动电压中，有几个参数非常关键： 交流电压，液晶分子是需要交流信号来驱动的，长时间的直流电压加在液晶分子两端，会影响液晶分子的电气化学特性，引起显示模糊，寿命的减少，其破坏性为不可恢复； 扫描频率，直接驱动液晶分子的交流电压的频率一般在60～100Hz 之间，具体是依据LCD Panel 的面积和设计而定，频率过高，会导致驱动功耗的增加，频率过低，会导致显示闪烁，同时如果扫描频率同光源的频率之间有倍数关系，则显示也会有闪烁现象出现。 1-2 帧频(Frame)示意图 液晶分子是一种电压积分型材料，它的扭曲程度(透光性)仅仅和极板间电压的有效值有关，和充电波形无关。电压的有效值用COM/SEG 之间的电压差值的均方根VRMS 表示： []dt t V T RMS V T 2 )(1 )(∫= LCD 显示黑白(透光和不透光)的电压有效值的分界电压称为开启电压Vth，当电压有效值超过Vth，螺旋结构的旋光角度加大，透光率急剧变化，透明度急剧上升。反之，则透明度急剧下降。光线的透射率与交流电压的有效值的关系如图1-3：
在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点： 显示质量高 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。 数字式接口 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。体积小、重量轻 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 功耗低 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 10．8．1 液晶显示简介 ①液晶显示原理 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电
就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。 ②液晶显示器的分类 液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。 ③液晶显示器各种图形的显示原理: 线段的显示 点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。字符的显示 用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成
点阵LCD的显示原理 在数字电路中，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有6000以上，于是我们的DOS前辈想了一个办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。 那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状，如英文的'A'在字模的记载方式如图1所示： 图1 “A”字模图 而中文的“你”在字模中的记载却如图2所示： 图2 “你”字模图 12864点阵型LCD简介
12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。 管脚号管脚名称LEVER 管脚功能描述 1 VSS 0 电源地 2 VDD +5.0V 电源电压 3 V0 - 液晶显示器驱动电压 4 D/I(RS) H/L D/I=“H”，表示DB7∽DB0为显示数据 D/I=“L”，表示DB7∽DB0为显示指令数据 5 R/W H/L R/W=“H”，E=“H”数据被读到DB7∽DB0 R/W=“L”，E=“H→L”数据被写到IR或DR 6 E H/L R/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7∽DB0 R/W=“H”，E=“H”DDRAM数据读到DB7∽DB0 7 DB0 H/L 数据线 8 DB1 H/L 数据线 9 DB2 H/L 数据线 10 DB3 H/L 数据线 11 DB4 H/L 数据线 12 DB5 H/L 数据线 13 DB6 H/L 数据线 14 DB7 H/L 数据线 15 CS1 H/L H:选择芯片(右半屏)信号 16 CS2 H/L H:选择芯片(左半屏)信号 17 RET H/L 复位信号,低电平复位 18 VOUT -10V LCD驱动负电压 19 LED+ - LED背光板电源 20 LED- - LED背光板电源 表1：12864LCD的引脚说明 在使用12864LCD前先必须了解以下功能器件才能进行编程。12864内部功能器件及相关功能如下：1. 指令寄存器(IR) IR是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当D/I=0时，在E信号下降沿的作用下，指令码写入IR。 2．数据寄存器(DR) DR是用于寄存数据的，与指令寄存器寄存指令相对应。当D/I=1时，在下降沿作用下，图形显示数据写入DR，或在E信号高电平作用下由DR读到DB7∽DB0数据总线。DR和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的。
浅谈液晶显示基本原理 【作者单位】：桂林电子中等专业学校 【摘要】：我们通过电路控制液晶盒是否加电，就会引起出射光线的光强的变化，从而转化为人眼的视觉变化，达到显示的目的。LCD的彩色显示一般采用加 滤色片的办法实现，也就是在每个液晶像素单元中的液晶盒与前检偏器之 间加一块彩色滤光片。彩色滤光片具有红绿蓝三种颜色的彩色滤光，把邻 近的三个R、G、B显示的点当作一个像素的基本单位，通过空间相加混合， 这个像素就可以拥有不同的彩色变化。液晶本身不会发光，它需要背光来 照明，因此背光的亮度大小就决定了显示器的亮度。液晶求救的态度问题 可以通过从时间、空间、脉冲、幅度方面调制来实现。对于非标称分辨率 的信号，一般有两种处理方式：居中显示和扩展显示。将非标称分辨率的 信号变换为标称分辨率的信号，保证液晶屏能显示。 【关键词】：液晶盒、像素、光通量、背光、分辨率 一、液晶显示的机理 液晶盒不加电时透光
液晶盒加电时遮光 原理总结：我们通过电路控制液晶盒是否加电，就会引起出射光线的光强的变化，从而转化为人眼的视觉变化，达到显示的目的。 两个问题： LCD屏加电遮光、不加电透光有什么好处？ LCD显示器不工作时，可以用黑屏作屏保吗? 二、液晶如何显示彩色 LCD的彩色显示，我们一般采用加滤色片的办法实现，也就是在每个液晶像素单元中的液晶盒与前检偏器之间加一块彩色滤光片。 彩色滤光片其实是一片很多电晶体的玻璃，具有红绿蓝三种颜色的彩色滤光，这R、G、B三种颜色分成独立的三个点，各自拥有不同的灰度变化，然后把邻近的三个R、G、B显示的点当作一个像素的基本单位，通过空间相加混合，这个像素就可以拥有不同的彩色变化。
LCD液晶显示器的工作原理？？？ 一）液晶的物理特性 液晶的物理特性是：当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。 （二）单色液晶显示器的原理 LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。 LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。极化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。 LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。 然而，可以改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的，所以只有“加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。 从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层
本资料仅供参考 点阵LCD的显示原理 在数字电路中，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有6000以上，于是我们的DOS前辈想了一个办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。 那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状，如英文的'A'在字模的记载方式如图1所示： 图1 “A”字模图 而中文的“你”在字模中的记载却如图2所示：
图2 “你”字模图 12864点阵型LCD简介 12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。 管脚号管脚名称LEVER 管脚功能描述 1 VSS 0 电源地 2 VDD +5.0V 电源电压 3 V0 - 液晶显示器驱动电压 4 D/I(RS) H/L D/I=“H”，表示DB7∽DB0为显示数据 D/I=“L”，表示DB7∽DB0为显示指令数据 5 R/W H/L R/W=“H”，E=“H”数据被读到DB7∽DB0 R/W=“L”，E=“H→L”数据被写到IR或DR 6 E H/L R/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7∽DB0 R/W=“H”，E=“H”DDRAM数据读到DB7∽DB0 7 DB0 H/L 数据线 8 DB1 H/L 数据线 9 DB2 H/L 数据线 10 DB3 H/L 数据线 11 DB4 H/L 数据线 12 DB5 H/L 数据线 13 DB6 H/L 数据线 14 DB7 H/L 数据线 15 CS1 H/L H:选择芯片(右半屏)信号 16 CS2 H/L H:选择芯片(左半屏)信号 17 RET H/L 复位信号,低电平复位 18 VOUT -10V LCD驱动负电压 19 LED+ - LED背光板电源 20 LED- - LED背光板电源 表1：12864LCD的引脚说明在使用12864LCD前先必须了解以下功能器件才能进行编程。12864内部功能器件及相关功能如下： 1. 指令寄存器(IR) IR是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当D/I=0时，在E信号下降沿的作用下，指令码写入IR。 2．数据寄存器(DR) DR是用于寄存数据的，与指令寄存器寄存指令相对应。当D/I=1时，在下降沿作用下，图形显示数据写入DR，或在E信号高电平作用下由DR读到DB7∽DB0数据总线。DR和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的。
液晶显示原理考试题
选择题 1.液晶显示控制器的核心部件：（B ） A.接口部 B.控制部 C.指令集 D.驱动部 2.液晶分子受到外力作用时会发生三种基本畸变，下列选项不属于这三种畸变的是：（C ） A.展曲形变 B.弯曲形变 C.焦锥形变 D.扭曲形变 3.下列哪些选项不是正偏光显微镜下液晶的结构：( D ) A. 焦锥结构 B. 平面结构 C. 指纹结构 D. 螺旋结构 4.人的各种感觉器官从外界获取信息量最大的是：（ C ） A. 味觉 B. 听觉 C. 视觉 D. 触觉 5.对于自然光其偏振度P是：（A ） A. 0 B. 1 C. D. 无法确定 6.对于完全偏正光其偏振度为：（B ） A. 0 B. 1 C. D. 无法确定 7.下列不是产生线性偏振光的方法（） A. 反射和折射 B. 双折射 C. 二向色性 D.衍射
8.对于线性偏正光加上41波片，出射光是（） A. 线性偏振光 B. 圆偏振光 C.椭圆偏振光 D. 部分偏振光 9.下列表达式不是有序度的表达式：（ D ） A.sol sol S ⊥⊥ --=χχχχ// // B.sol sol S ⊥ ⊥ --=αααα // // C.⊥ ⊥ +-=d d d d S 2//// D.1 2cot 23121-? ? ? ??-+-=βN N S 10.对于正性液晶，则o e n n >，则o 光对应的是快轴， 对于光矢量沿x 轴的振幅为0 E 的线性偏振光，光矢量归一化琼斯矢量为：（A ) A. ?? ? ???01 B. ?? ????10 C. ?? ????2222 D. ?? ????2321 11.对于左旋圆偏振光，归一化琼斯矢量为:(B ) A. ?? ????-i 121 ?? ?i 1 C. ?? ????112 1 D. ?? ????-112 1 12.对于线性偏振器件，透光轴与x 轴成G π θ=,则根 据表达式??? ? ??=θθθθ 2 2 12 12sin ) 2sin()2(sin cos G ，可得其琼斯矩阵为： ( )
LCD 液晶显示屏工作原理 一、工作原理和概念术语 1、液晶显示屏的工作原理 液晶（Liquid Crystal ）：是一种介于固态和液态之间的具有规则性分子排列，及晶体的光学各向异性的有机化合物，液晶在受热到一定温度的时候会呈现透明状的液体状态，而冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，因为物理上具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶”。 液晶显示器LCD （Liquid Crystal Display ）：是新型平板显示器件。显示器中的液晶体并不发光，而是控制外部光的通过量。当外部光线通过液晶分子时，液晶分子的排列扭曲状态不同，使光线通过的多少就不同，实现了亮暗变化，可重现图像。液晶分子扭曲的大小由加在液晶分子两边的电压差的大小决定。因而可以实现电到光的转换。即用电压的高低控制光的通过量，从而把电信号转换成光像。 （1）、液晶分子的电－光特性（如图2-1所示） （2）、液晶的电光控制特性（如图2-2所示） (a) （光 光控制电压010 9050%液晶显示器的电光特性（常暗模式） 101009050%b ）液晶显示器的电光特性（常亮模式） 液晶显示器的电光控制特性 图中Uth —阈值电压（临界电压）；Usat —饱和电压 透过率透过率控制电压 图2-1液晶的电－光特性图 图2-2 旋光性
（3）、 液晶分子排列状态的改变可实现对光的控制 液晶分子在偏光板间排列成多层，在不同层间， 液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90°，与偏光板的偏振光方向一致的偏振光，垂直射向无外加电场的液晶分子时，入射光将因其偏振方向随液晶分子轴的扭曲而旋转射出。故称为扭曲向列型液晶显示器。 当给液晶层施以某一电压差时，液晶分子会改变它的初始排列状态而不扭转，不改变光的极化方向，因此经过液晶的光会被第二层偏光片吸收而整个结构呈现不透光的状态。 2、概念和术语 （1）、光学的各向异性 液晶的特有性质，改变液晶两端电压，可改变液晶某一方向折射出的光的大小 （2）、偏振片（器） 只能在特定方向上透过光线的器件 （3）、像素、子像素、节距、分辨率(如图2-3所示) （4）、视角 当背光源的入射光通过偏极片、液晶后，输出光便具备了特定的方向特性，假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或是色彩失真。这个效应在某些场合有用，但在大部分的应用上是我们不希望要的。制造商们已经花了很多时间来试图改善液晶显示器的视角特性，有数种广视角技术被提出：IPS(IN-PLANE -SWITCHING 、MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL ALIGNMENT)、TN+FILM 。 这些技术都能把液晶显示器的视角增加到160度，甚至更多，就如同CRT 屏幕的视角特性一样。最大视角的定义是对比值至少能达到10:1的视角(通常有四个方向，上/下/左/右)，如图2-4。 平板显示器的象素结构 绿、蓝三个组成一个像1024 列） 图2-3 平板显示器的像素结构 水平视角 显示器件的视角 图2-4 显示器件的视角
LCD显示功能原理 1 英文字母和字符显示的实现 1.1 LCD 模块显示一个点 1.2显示英文字母和字符 2 汉字显示的实现 2.1 汉字的点阵码 2.2中文文档的存储方式 2.3中文字库的作用 3 图像显示的实现 3.1 BMP文件的大致组成 3.2 读取BMP文件的思路 用户如要点亮 LCD 屏上的某一个点时，实际上就是对该点所对应的显示RAM 区中的某一个位进行置 1 操作；所以就要确定该点所处的行地址、列地址。 1 英文字母和字符显示的实现 1.1 LCD 模块显示一个点 点阵 LCD的特点就是以点的形式呈现用户想要显示的图形，故点阵 LCD 又有称之为图形点阵 LCD；通常在编写一个 LCD模块的驱动程序时，最基本的功能是绘制一个具体指定点，只有在这样的功能的基础之上，才能通过各个点的组合，呈现出点阵的图形。其实，绘制一个指定位置的点，也就是将显存当中的对应该点的数据位进行操作；在前面的LCD 显示RAM区映射介绍当中，可以得知显存当中的数据与LCD屏幕上的点的对应关系，这样就可以在程序当中通过简单的换算而有序的控制 LCD屏上的点的显示了。 1.2显示英文字母和字符 在实际应用中，通常用一个数组保存字母和字符点阵。以16×8点阵为例，用16×8个点阵表示一个字符，例如显示字符‘1’，象素需要显示的地方用*表示，否则为空白，这样，一个字符‘1’就显示出来。把这个点阵用十六进制的形式表示出来，字符1所对应的点阵是: 0x00,0x00,0x18,0x38,0x78,0x18,0x18,0x1, 0x18,0x18,0x18,0x7e,0x00,0x00,0x00,0x00, 在把字符送LCD缓冲区显示的时候，由于在缓冲区中是用一个字节表示一个象素，而字库中的一个位表示一个象素，即字库中一个字节对应缓冲区的八个字节，所以在送入缓冲区之前必须对字库进行必要的调整。具体方法是在显示一个象素之前，先把这个位右移到字节的最低位，然后屏蔽除此象素点的其它七位，再乘这个象素要显示的颜色，最后把调整后的数据送入对应的缓冲区。例如：假