LCD显示原理与驱动方式介绍

        【【IC技术联盟】LCD显示原理与驱动方式介绍】https://toutiao.com/group/6626289444460691975/?iid=15906422033&app=explore_article&timestamp=1542812391&group_id=6626289444460691975&tt_from=copy_link&utm_source=copy_link&utm_medium=toutiao_ios&utm_campaign=client_share 

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。

显示原理

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。

如上图所示是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。

下面是1/3Bias驱动的示意图：

由上图可见，如果要选中LCD某一段点亮，就要使它的COM和SEG之间的电压差为VLCD。但不能使压差固定为一个方向，如果上一次COM和SEG之间是 VLCD，下一次就要为-VLCD，这就是用交流电压驱动LCD屏的意思。 如下图所示是COM口电压的波形，可以清楚看到COM口被选中和非选中时的电压状态。

Bias和Duty参数的具体值根据不同的LCD屏而定，常用的Bias有1/3、1/4、1/5和1/6。