液晶面板的工作原理

12864点阵型液晶显示屏的工作原理

12864点阵型液晶显示屏的基本原理与使用方法

转自

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

液晶显示器的工作原理

要了解液晶显示器的工作原理，首先要了解液晶的物理特性。

液晶是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物。如果把它加热会呈现透明的液体状态，把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。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。

然后我们再来了解液晶显示器的工作原理。

1）单色液晶显示器的工作原理

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个90°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。（如图1）

图1 光线穿透示意图

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。（如图2）

Gate-line Source-line 十字线

理论依据：

Clc的两端是分别接到显示电极与Common，显示电极与TFT是在同一片玻璃上，那Common就在另一片玻璃上。

每一个TFT与Clc跟Cs所并连的电容代表一个显示的点。

如上图示，Gate输出的波形，依序将每一行的TFT打开，好让整排的Source driver同时将一整行的显示点充电到各自所需的电压，以显示不同的灰阶。

这一行充好电时, gate driver便将电压关闭, 然后下一行的gate driver便将电压打开, 再由相同的一排source driver对下一行的显示点进行充放电. 如此依序下去, 当充好了最后一行的显示点, 便又回过来再对第一行开始充电。 成因原理解析:

以上两图为Source Line现象图

出现Gate line,是因为某一行的TFT一直打开，或者说此行TFT充电后无法关闭；

出现Source line,是因为某一列的TFT一直打开，或者说此列TFT充电后无法关闭；

出现十字线，是因为Gate driver某一行的TFT一直打开，Source driver的某一列一直打开，或者说这些行/列的TFT充电后无法关闭.

白屏现象解析

理论依据一：

LC的一种特性，就是不能固定在一个电压不变。不然时间长了，即使电压被取消掉，LC会因为特性的破坏而无法因电场的变化而转动。

初步判断一：

LC分子被破坏。

理论依据二：

Source driver的功用是当Gate driver将LC Panel上一行行的TFT打开时，Source

driver会将相对应的显示资料转换成电压，把LC Panel上的Clc，Cs充电到欲显示的灰阶电压。

不管是单画素输入或是双画素输入的驱动晶片，都得将多颗晶片串接起来，以便同时将一行的TFT做充放电动作。

而这整个系统需要一个clock来作同步动作，好让LCD control 将欲显示的画面资料，依序送到这一串互相串接的Source driver（如图）。

1 FR：任中奎

液晶显示原理

1. 什么是液晶显示器件

1.1. 液晶显示器件的优点

液晶显示器件已经历了三代。第一代用于计算器、手表；第二代用于翻译机、游戏机，家电设备、测试仪器；第三代用于高级信息社会的各种办公室自动化设备、新型信息传递设备，即个人电脑、文字处理机、移动电话、便携式彩色电视机等。液晶显示器是本世纪末最有发展活力的电子产品之一，它的开发应用，大大扩展了信息显示器的应用范围。液晶显示的英文是Liquid

Crystal Display，人们常用LCD代表液晶显示器件。目前液晶显示器件与阴极射线管显示(CRT)两大类产品，在显示上已形成互补、共同发展的

2 局面，在产业上LCD将与DRT并驾齐驱。

自从1968年5月美国RCA公司发明第一台液晶显示装置以来，虽然仅仅经过30年的时间，但液晶显示器件却得到了迅猛的发展。认识液晶显示器件的人可能很多，但了解液晶显示奥秘的人却很少。

因为液晶分子具有固定的偶极矩，所以施加电场可使液晶分子轴发生移动，于是液晶分子排列就发生变化。在某种显示模式中，液晶分子可能发生不稳定的流动，这种不稳定的状态依赖于电场的强度而变化。结果将引起液晶盒内部的偏振光的传输功的电光效应。对于利用液晶的各种电光效应，把液晶对电场、磁场、光线和温度等外界条件的变化在一定条件下转换成可视信号就可以制成显示器，这就是液晶显示器件。

信息显示技术随着信息社会的发展显示越来越重要。液晶显示器件与其他类型的显示器相

3 比，具有很多优点：

 平面型显示，体积小，重量轻，便于携带；

 功耗低，驱动电压低，例如计算器工作电压2~5V，功耗为0.01mW/cm2左右，一块氧化银电池可以使用两三年；

 寿命长，一般在5万小时以上；

 不含有害射线等，故对人体无害，不易引起人眼的疲劳；

 被动显示，不易被经光冲刷，外界光越强则显示越清晰，可以明亮环境下显示；

 易于驱动，可用大规模集成电路直接驱动，这也是其得到迅猛发展的原因；