LCD(Liquid Crystal Display)显示器是一种广泛应用的显示技术,它的核心在于利用液晶的物理特性来调节光线的传播。液晶不自行发光,而是通过控制通过液晶层的光线亮度来达到显示效果。当液晶分子呈90°扭曲排列时,线性偏振光通过液晶层会使其偏振方向旋转90°。如果在两片导电玻璃电极间施加电压,液晶分子会直立,不再扭曲,导致光线无法旋转而被偏振片吸收,从而产生暗态。反之,移除电压后,液晶恢复扭曲状态,光线可以透过,显示亮态。
LCD驱动主要分为静态驱动和时分割驱动两种方式。静态驱动是通过在COM口添加恒定的交变方波,通过控制SEG口的电压变化来决定液晶是否透明,适用于简单显示,例如七段数码管。在这种驱动方式中,每个显示段需要一个独立的控制端口,对于七段LCD来说,需要8个口驱动。
时分割驱动则用于更复杂的显示,如点阵式LCD,它可以减少所需的驱动线数量。这种驱动方式采用电压平均化法,通过调整占空比(如1/2、1/4等)和偏比(如1/2、1/3等)来控制液晶的状态。1/2偏压法是其中的一种,它在非选通点上加较低的电压,以减少交叉效应,提高显示清晰度。在实际电路设计中,可能需要通过I/O口模拟出不同电压水平,如0V、1/2VDD和VDD,以实现液晶的时分割驱动。
例如,对于1/2偏压、1/3占空比的4位半LCD,其驱动波形由6个时段组成,每个时段不同的COM口会有特定的电压状态,同时SEG口的输出根据需要显示的段码进行高电平或低电平切换。为了实现这些波形,需要精确控制I/O口的输出,并根据段码表设定SEG口的状态,以达到预期的字符显示。
总结来说,LCD显示器的工作原理基于液晶分子的电场响应,而驱动方法包括静态和时分割两种,其中时分割驱动能有效降低硬件需求,适用于大型显示系统。通过细致的电压控制和I/O口管理,可以实现复杂图案和文字的显示。在具体应用中,如EM78P447N开发板上的LCD,其驱动策略会结合这两种方法,以优化性能和效率。