LCD專業(yè)術(shù)語(yǔ)和特性
LCD的特性:
一. 基本專業(yè)術(shù)語(yǔ)
二. LCD產(chǎn)品的幾種類型
三. 不同類型的LCD產(chǎn)品
四. LCD顯示原理和分類
五. LCD的背光
六. LCD的溫度、亮度特性
一. 基本專業(yè)術(shù)語(yǔ)
縮寫 | 英文名 | 具體含義 |
SMT | Surface mount technology | 即表面安裝技術(shù),這是一種較傳統(tǒng)的安裝方式。其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高,缺點(diǎn)是體積大,成本高,限制LCM的小型化。 |
COB | Chip On Board | 即芯片被邦定(Bonding)在PCB上,由于IC制造商在LCD控制及相關(guān)芯片的生產(chǎn)上正在減小QFP(SMT的一種)封裝的產(chǎn)量,因此,在今后的產(chǎn)品中傳統(tǒng)的SMT方式將被逐步取代。 |
TAB | Tape Aotomated Bonding | 各向異性導(dǎo)電膠連接方式。將封裝形式為TCP(Tape Carrier Package帶載封裝)的IC用各向異性導(dǎo)電膠分別固定在LCD和PCB上。這種安裝方式可減小LCM的重量、 體積、安裝方便、可靠性較好! |
COG | Chip On Glass | 芯片被直接邦定在玻璃上。這種安裝方式可大大減小整個(gè)LCD模塊的體積,且易于大批量生產(chǎn),適用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品用的LCD,如:手機(jī)、PDA等便攜式電子產(chǎn)品。這種安裝方式在IC生產(chǎn)商的推動(dòng)下,將會(huì)是今后IC與LCD的主要連接方式。 |
COF | Chip On Film | 芯片被直接安裝在柔性PCB上。這種連接方式的集成度較高,外圍元件可以與IC一起安裝在柔性PCB上,這是一種新興技術(shù),目前已進(jìn)入試生產(chǎn)階段。 |
TN | Twisted Nematic | 扭曲向列的顯示類型 |
HTN | High Twisted Nematic | 高扭曲向列的顯示類型 |
STN | Supper Twisted Nematic | 超扭曲向列的顯示類型 |
FSTN | Formulated STN | 薄膜補(bǔ)償型STN,用于黑白顯示 |
TFT | Thin Film Transistor | 薄膜晶體管顯示類型 |
LCD | Liquid Crystal Display | 液晶顯示器 |
LED | Light Emitting Diode | 發(fā)光二極管 |
VFD | Vacuum Fluorescence Display | 真空熒光顯示 |
PDP | Plasma Display Panel | 等離子體顯示 |
EL | Electroluminescence | 電致發(fā)光 |
ITO | Indium-Tin Oxide | 氧化銦錫 |
ECB | Electrically Controlled Birefringence | 電控雙折射 |
PCB | Print Circuit Board | 印刷線路板 |
COB | Chip On Board | IC裸片通過(guò)邦定固定于印刷線路板上 |
COF | Chip On Film | 將IC封裝于柔性線路板上 |
COG | Chip On Glass | 將IC封裝于玻璃上 |
TAB | Tape Automated Bonding | 柔性帶自動(dòng)連接 |
二. LCD產(chǎn)品的幾種類型
位段顯示型、字符顯示型、圖形顯示型
字符型顯示模塊(LCM),字符型LCD是用于顯示字符和數(shù)字的,對(duì)于圖形和漢字的顯示方式與位段式LCD無(wú)異。字符型LCD一般有以下幾種分辨率,8×1,16×1、16×2、16×4、20×2、20×4、40×2、40×4等,其中8(16、20、40)的意義為一行可顯示的字符(數(shù)字)數(shù),1(2、4)的意義是指顯示行數(shù),比如ET-2002AV1字符型顯示模塊終端采用的就是20×2分辨率的字符型LCD。
圖形點(diǎn)陣型顯示模塊(LCM),就是可以動(dòng)態(tài)的顯示字符和圖片的LCD。我們又將其分為TN、STN、FSTN、TFT等幾類。TN類LCD由于它的局限性,只用于生產(chǎn)字符型液晶顯示模塊;
LCD產(chǎn)品,從選型角度,人們往往將其分為以下幾類:位段型(也稱8字)、字符型和圖形點(diǎn)陣型。
常見位段型液晶顯示模塊的每字為8段組成,即8字和一點(diǎn),只能顯示數(shù)字和部分字母,如果必須顯示其它少量字符、漢字和其它符號(hào),一般需要從廠家定做,可以將所要顯示的字符、漢字和其它符號(hào)固化在指定的位置。
而STN類LCD模塊一般為中小型,既有單色的,也有偽彩色的;TFT類顯示模塊,則從小到大都有,而且?guī)缀跚逡簧珵檎娌噬@示模塊。除了TFT類LCD外,一般小型LCD都內(nèi)置控制器(控制器的概念相當(dāng)于顯示卡上的主控芯片),直接提供MPU接口;而大中型LCD,要想控制其顯示,都需要外加控制器,電路非常復(fù)雜。
三. 不同類型的LCD產(chǎn)品
LCD、 LCM終端
LCD就是指已經(jīng)封裝好液晶材料和引出電極的液晶玻璃面板,不包括LCD驅(qū)動(dòng)器和控制器,它是所有LCD產(chǎn)品的最原始狀態(tài)。市場(chǎng)上面向直接用戶的玻璃產(chǎn)品僅限于低密度的位段型產(chǎn)品。
LCM(LCDModule)即液晶顯示模塊,是指將玻璃和LCD驅(qū)動(dòng)器集成到一起的LCD顯示產(chǎn)品,它提供用戶一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的LCD顯示驅(qū)動(dòng)接口(有4位、8位、VGA等不同類型),用戶按照接口要求進(jìn)行操作來(lái)控制LCD正確顯示。LCM相比較玻璃是一種更高集成度的LCD產(chǎn)品,對(duì)小尺寸LCD顯示,LCM可以比較方便的與各種微控制器(比如單片機(jī))連接;但是,對(duì)于大尺寸或彩色的LCD顯示,一般會(huì)占用控制系統(tǒng)相當(dāng)大部分的資源或根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制,比如320×240 256色的彩色LCM,以20場(chǎng)/秒(即1秒鐘全屏刷新顯示20次)顯示,一秒鐘僅傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就高達(dá):320×240×8×20=11.71875Mb或1.465MB,如果讓標(biāo)準(zhǔn)MCS51系列單片機(jī)處理,假設(shè)重復(fù)使用MOVX指令連續(xù)傳輸這些數(shù)據(jù),考慮地址計(jì)算時(shí)間,至少需要接421.875MHz的時(shí)鐘才能完成數(shù)據(jù)的傳輸,可見處理數(shù)據(jù)量的巨大。
LCD終端是指將LCD顯示相關(guān)的所有器件或功能模組集成到一起的LCD顯示產(chǎn)品,由于絕大部分顯示和控制工作在終端內(nèi)部完成,所以它僅需要提供用戶一個(gè)低速的標(biāo)準(zhǔn)串行接口就可以方便的實(shí)現(xiàn)各種顯示功能。由于LCD產(chǎn)品,尤其是大規(guī)模LCM產(chǎn)品,需要處理信息量大,軟件、硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜,對(duì)一般的工程師來(lái)說(shuō),是一個(gè)不小的挑戰(zhàn),而LCD終端將用戶從煩瑣的LCM研發(fā)、調(diào)試中解放出來(lái),大大加快了產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)度,并且由于專業(yè)分工,確保了整個(gè)產(chǎn)品的穩(wěn)定性,生產(chǎn)、維護(hù)都比較方便。一般,為了方便用戶使用,LCD終端往往集成了鍵盤和觸摸屏接口,使人機(jī)交互產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更加靈活、方便。
總之,以計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)類比,玻璃相當(dāng)于顯示器的顯像管,LCM則相當(dāng)于一臺(tái)顯示器,而LCD終端則相當(dāng)于顯卡、主板和顯示器的集合(比如銀行、物流系統(tǒng)廣泛使用的顯示終端或POS終端)用戶在選擇LCD產(chǎn)品時(shí),主要根據(jù)自身情況,結(jié)合以下幾點(diǎn)來(lái)考慮:
1、玻璃只適合位段式、低成本的應(yīng)用,需要外接驅(qū)動(dòng)器或單片機(jī)作為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng),占用一些系統(tǒng)資源,但這種方式比較靈活,成本也比較低;
2、LCM適合產(chǎn)品批量比較大,成本矛盾比較突出的應(yīng)用。中小批量,一般年用量不超過(guò)1000個(gè)的情況,采用LCM的代價(jià)會(huì)因?yàn)檠邪l(fā)投入、市場(chǎng)先機(jī)的丟失而與采用LCD終端相差無(wú)幾,甚至更高,并且小批量產(chǎn)品的維護(hù)、生產(chǎn)都是問(wèn)題。
3、 LCD終端適合中小批量的應(yīng)用場(chǎng)合,尤其在項(xiàng)目應(yīng)用中非常普遍,因?yàn)轫?xiàng)目的利潤(rùn)來(lái)自于項(xiàng)目的效率,采用LCD終端來(lái)作系統(tǒng)集成可以在最快的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)你的顯示要求。
四. LCD顯示原理和分類
平板顯示器件領(lǐng)域,目前應(yīng)用較廣泛的有液晶顯示(LCD)、電致發(fā)光顯示(EL)、等離子體顯示(PDP)、發(fā)光二極管(LED)顯示、真空熒光顯示器件(VFD)等。
液晶,是一種在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)既不同于固態(tài)、液態(tài),又不同于氣態(tài)的特殊物質(zhì)態(tài),它既具有各向異性的晶體所特有的雙折射性,又具有液體的流動(dòng)性。一般可分熱致液晶和溶致液晶兩類。在顯示應(yīng)用領(lǐng)域,使用的是熱致液晶,超出一定溫度范圍,熱致液晶就不再呈現(xiàn)液晶態(tài),溫度低了,出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象,溫度升高了,就變成液體;液晶顯示器件所標(biāo)注的存儲(chǔ)溫度指的就是呈現(xiàn)液晶態(tài)的溫度范圍。
液晶顯示器件有以下一些特點(diǎn)
?、俚蛪何⒐模谄桨逍徒Y(jié)構(gòu),③被動(dòng)顯示型(無(wú)眩光,不刺激人眼,不會(huì)引起眼睛疲勞),④顯示信息量大(因?yàn)橄袼乜梢宰龅煤苄。?,⑤易于彩色化(在色譜上可以非常準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn)),⑥無(wú)電磁輻射(對(duì)人體安全,利于信息保密),⑦長(zhǎng)壽命(LCD幾乎沒有什么劣化問(wèn)題,因此壽命極長(zhǎng),但是一般LCD背光壽命有限,不過(guò)背光部分可以更換)。液晶由于它的各向異性而具有的電光效應(yīng),尤其扭曲向列效應(yīng)和超扭曲效應(yīng),所以能制成不同類型的顯示器件,下面就介紹幾種常見的液晶類型及其工作原理:
TN(Twist Nematic)即扭曲向列型液晶。將涂有透明導(dǎo)電層的兩片玻璃基板間夾上一層正介電異向性液晶,液晶分子沿玻璃表面平行排列,排列方向在上下玻璃之間連續(xù)扭轉(zhuǎn)90°。然后上下各加一偏光片,底面加上反光片,基本就構(gòu)成了TN型液晶。
STN(Super TN)型液晶,跟TN型液晶結(jié)構(gòu)大體相同,只不過(guò)液晶分子不是扭曲90°而是扭曲180°,還可以扭曲210°或270°等,其特點(diǎn)是電光響應(yīng)曲線更好,可以適應(yīng)更多的行列驅(qū)動(dòng)。
TN或STN型液晶,一般是對(duì)液晶盒施加電壓,達(dá)到一定電壓值,對(duì)行和列進(jìn)行選擇,出現(xiàn)“顯示”現(xiàn)象,所以行列數(shù)越多,要求驅(qū)動(dòng)電壓越高,因此,往往TN或STN型液晶要求有較高的正極性驅(qū)動(dòng)電壓或較低的副極性電壓,也因?yàn)槿绱耍琓N和STN型液晶難以做成高分辨率液晶模組(LCM)。
到目前為止,STN液晶只可以實(shí)現(xiàn)偽彩色(一般人眼可以分辨218色即262144色,所以達(dá)到218色和超過(guò)218色的被稱之為真彩色,否則稱之為偽彩色)顯示,可以實(shí)現(xiàn)VGA、SVGA等一些較高的分辨率,但由于構(gòu)成它們的矩陣方式是無(wú)源矩陣,每個(gè)象素實(shí)際上是個(gè)無(wú)極電容,容易出現(xiàn)串?dāng)_現(xiàn)象,從而不能顯示真正的活動(dòng)圖像,而TFT液晶則徹底解決了這個(gè)問(wèn)題。
TFT(Thin Film Transistor)為薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示器件,在每個(gè)像素點(diǎn)上設(shè)計(jì)一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管,這樣就容易實(shí)現(xiàn)真彩色、高分辨率的液晶顯示器件?,F(xiàn)在的TFT型液晶一般都實(shí)現(xiàn)了18bit以上的彩色(218色),在分辨率上,VGA(640×480)、SVGA(800×600)、XGA(1024×768)、SXGA(1280×1024)甚至UXGA(1600×1200)都已成為現(xiàn)實(shí),獲得了廣泛的應(yīng)用。
五. LCD的背光
說(shuō)到背光問(wèn)題,需要從另一個(gè)角度將液晶分類,即透射式、反射式、半反半透式液晶三類,因?yàn)橐壕楸粍?dòng)發(fā)光型顯示器,所以必須有外界光源,液晶才會(huì)有顯示。透射式液晶必須加上背光,反射式液晶需要較強(qiáng)的環(huán)境光線,半反半透式液晶要求環(huán)境光線較強(qiáng)或加背光。常見的背光有發(fā)光二極管面板(LED)、場(chǎng)致發(fā)光面板(EL)和冷陰極熒光管(CCFL/CCFT)三種。
<一>. 背光源采光技術(shù)的兩大任務(wù)是:
1.使液晶顯示器件在有無(wú)外界光的環(huán)境下都能使用;
2.提高背景光亮度,改善顯示效果。
<二>. 分類:
現(xiàn)對(duì)常用的背照明光源,按如下分類說(shuō)明:
1)LED背光:
特 點(diǎn)
· 壽命長(zhǎng),>100,000小時(shí);
· 亮度調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便;
· 是常用的背光方式;
· 有四種不同的布局(如下圖示)可適合各種不同模塊的采光需求;
· 可根據(jù)客戶設(shè)計(jì)其它形式的布局。
注:"A"必須接+3.8V~+4.2V,而不要直接接+5V,因?yàn)楫?dāng)背光板電壓長(zhǎng)時(shí)間
>4.2V時(shí)會(huì)使其過(guò)熱,將影響正常顯示,此時(shí)須對(duì)您的+5V降壓處理后再接入。
2)EL-場(chǎng)致發(fā)光
特 點(diǎn)
· 能提供亮度高且均勻的背光;
· 背光板很薄,一般小于1mm,因此對(duì)整個(gè)LCM的厚度影響不大;
· 在正常的驅(qū)動(dòng)條件下初始亮度高,其亮度的半衰期為5,000—8,000小時(shí);
· 顏色多樣,常用的有白色、藍(lán)綠色、黃色;
· EL背光需特制的逆變器供電,其輸入電壓為5V,輸出為90-110V、
400-600HZ的交流電壓。
3)CCFL-冷陰極熒光燈
特 點(diǎn)
· 亮度高、功耗低;
· 適用于大面積顯示所需的背光;
· 色還原很好;
· 亮度可調(diào)節(jié);
· 平均亮度半衰期為20,000小時(shí);
· 需要相對(duì)應(yīng)的逆變器。
六.LCD的溫度、亮度特性
溫度、亮度
很多字符型液晶以及小圖形點(diǎn)陣液晶有常溫型和寬溫型的,而大圖形點(diǎn)陣的寬溫型液晶在大陸市場(chǎng)上
比較少見,常溫一般指工作溫度0—50℃,寬溫到-20—70℃(超寬溫的可到-30—80℃)。
亮度單位為cd/m2或叫Nit(尼特),大部分TN、STN(DSTN)液晶的亮度不超過(guò)100cd/m2,但是目前比較常用的5—6英寸的偽彩色STN屏的亮度都在130cd/m2左右,TFT類液晶的亮度則150cd/m2以上較常見,特殊
應(yīng)用場(chǎng)合可能會(huì)需要超高亮度的液晶,一般亮度可達(dá)1000cd/m2,甚至1600cd/m2。
總之,以計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)類比,玻璃相當(dāng)于顯示器的顯像管,LCM則相當(dāng)于一臺(tái)顯示器,而LCD終端則相當(dāng)于顯卡、主板和顯示器的集合(比如銀行、物流系統(tǒng)廣泛使用的顯示終端或POS終端)用戶在選擇LCD產(chǎn)品時(shí),主要根據(jù)自身情況,結(jié)合以下幾點(diǎn)來(lái)考慮:
1、玻璃只適合位段式、低成本的應(yīng)用,需要外接驅(qū)動(dòng)器或單片機(jī)作為LCD驅(qū)動(dòng),占用一些系統(tǒng)資源,但這種方式比較靈活,成本也比較低;
2、LCM適合產(chǎn)品批量比較大,成本矛盾比較突出的應(yīng)用。中小批量,一般年用量不超過(guò)1000個(gè)的情況,采用LCM的代價(jià)會(huì)因?yàn)檠邪l(fā)投入、市場(chǎng)先機(jī)的丟失而與采用LCD終端相差無(wú)幾,甚至更高,并且小批量產(chǎn)品的維護(hù)、生產(chǎn)都是問(wèn)題。
3、 LCD終端適合中小批量的應(yīng)用場(chǎng)合,尤其在項(xiàng)目應(yīng)用中非常普遍,因?yàn)轫?xiàng)目的利潤(rùn)來(lái)自于項(xiàng)目的效率,采用LCD終端來(lái)作系統(tǒng)集成可以在最快的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)你的顯示要求。
LCD的特性:
一. 基本專業(yè)術(shù)語(yǔ)
二. LCD產(chǎn)品的幾種類型
三. 不同類型的LCD產(chǎn)品
四. LCD顯示原理和分類
五. LCD的背光
六. LCD的溫度、亮度特性
一. 基本專業(yè)術(shù)語(yǔ)
縮寫 | 英文名 | 具體含義 |
SMT | Surface mount technology | 即表面安裝技術(shù),這是一種較傳統(tǒng)的安裝方式。其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高,缺點(diǎn)是體積大,成本高,限制LCM的小型化。 |
COB | Chip On Board | 即芯片被邦定(Bonding)在PCB上,由于IC制造商在LCD控制及相關(guān)芯片的生產(chǎn)上正在減小QFP(SMT的一種)封裝的產(chǎn)量,因此,在今后的產(chǎn)品中傳統(tǒng)的SMT方式將被逐步取代。 |
TAB | Tape Aotomated Bonding | 各向異性導(dǎo)電膠連接方式。將封裝形式為TCP(Tape Carrier Package帶載封裝)的IC用各向異性導(dǎo)電膠分別固定在LCD和PCB上。這種安裝方式可減小LCM的重量、 體積、安裝方便、可靠性較好! |
COG | Chip On Glass | 芯片被直接邦定在玻璃上。這種安裝方式可大大減小整個(gè)LCD模塊的體積,且易于大批量生產(chǎn),適用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品用的LCD,如:手機(jī)、PDA等便攜式電子產(chǎn)品。這種安裝方式在IC生產(chǎn)商的推動(dòng)下,將會(huì)是今后IC與LCD的主要連接方式。 |
COF | Chip On Film | 芯片被直接安裝在柔性PCB上。這種連接方式的集成度較高,外圍元件可以與IC一起安裝在柔性PCB上,這是一種新興技術(shù),目前已進(jìn)入試生產(chǎn)階段。 |
TN | Twisted Nematic | 扭曲向列的顯示類型 |
HTN | High Twisted Nematic | 高扭曲向列的顯示類型 |
STN | Supper Twisted Nematic | 超扭曲向列的顯示類型 |
FSTN | Formulated STN | 薄膜補(bǔ)償型STN,用于黑白顯示 |
TFT | Thin Film Transistor | 薄膜晶體管顯示類型 |
LCD | Liquid Crystal Display | 液晶顯示器 |
LED | Light Emitting Diode | 發(fā)光二極管 |
VFD | Vacuum Fluorescence Display | 真空熒光顯示 |
PDP | Plasma Display Panel | 等離子體顯示 |
EL | Electroluminescence | 電致發(fā)光 |
ITO | Indium-Tin Oxide | 氧化銦錫 |
ECB | Electrically Controlled Birefringence | 電控雙折射 |
PCB | Print Circuit Board | 印刷線路板 |
COB | Chip On Board | IC裸片通過(guò)邦定固定于印刷線路板上 |
COF | Chip On Film | 將IC封裝于柔性線路板上 |
COG | Chip On Glass | 將IC封裝于玻璃上 |
TAB | Tape Automated Bonding | 柔性帶自動(dòng)連接 |
二. LCD產(chǎn)品的幾種類型
位段顯示型、字符顯示型、圖形顯示型
字符型顯示模塊(LCM),字符型LCD是用于顯示字符和數(shù)字的,對(duì)于圖形和漢字的顯示方式與位段式LCD無(wú)異。字符型LCD一般有以下幾種分辨率,8×1,16×1、16×2、16×4、20×2、20×4、40×2、40×4等,其中8(16、20、40)的意義為一行可顯示的字符(數(shù)字)數(shù),1(2、4)的意義是指顯示行數(shù),比如ET-2002AV1字符型顯示模塊終端采用的就是20×2分辨率的字符型LCD。
圖形點(diǎn)陣型顯示模塊(LCM),就是可以動(dòng)態(tài)的顯示字符和圖片的LCD。我們又將其分為TN、STN、FSTN、TFT等幾類。TN類LCD由于它的局限性,只用于生產(chǎn)字符型液晶顯示模塊;
LCD產(chǎn)品,從選型角度,人們往往將其分為以下幾類:位段型(也稱8字)、字符型和圖形點(diǎn)陣型。
常見位段型液晶顯示模塊的每字為8段組成,即8字和一點(diǎn),只能顯示數(shù)字和部分字母,如果必須顯示其它少量字符、漢字和其它符號(hào),一般需要從廠家定做,可以將所要顯示的字符、漢字和其它符號(hào)固化在指定的位置。
而STN類LCD模塊一般為中小型,既有單色的,也有偽彩色的;TFT類顯示模塊,則從小到大都有,而且?guī)缀跚逡簧珵檎娌噬@示模塊。除了TFT類LCD外,一般小型LCD都內(nèi)置控制器(控制器的概念相當(dāng)于顯示卡上的主控芯片),直接提供MPU接口;而大中型LCD,要想控制其顯示,都需要外加控制器,電路非常復(fù)雜。
三. 不同類型的LCD產(chǎn)品
LCD、 LCM終端
LCD就是指已經(jīng)封裝好液晶材料和引出電極的液晶玻璃面板,不包括LCD驅(qū)動(dòng)器和控制器,它是所有LCD產(chǎn)品的最原始狀態(tài)。市場(chǎng)上面向直接用戶的玻璃產(chǎn)品僅限于低密度的位段型產(chǎn)品。
LCM(LCDModule)即液晶顯示模塊,是指將玻璃和LCD驅(qū)動(dòng)器集成到一起的LCD顯示產(chǎn)品,它提供用戶一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的LCD顯示驅(qū)動(dòng)接口(有4位、8位、VGA等不同類型),用戶按照接口要求進(jìn)行操作來(lái)控制LCD正確顯示。LCM相比較玻璃是一種更高集成度的LCD產(chǎn)品,對(duì)小尺寸LCD顯示,LCM可以比較方便的與各種微控制器(比如單片機(jī))連接;但是,對(duì)于大尺寸或彩色的LCD顯示,一般會(huì)占用控制系統(tǒng)相當(dāng)大部分的資源或根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制,比如320×240 256色的彩色LCM,以20場(chǎng)/秒(即1秒鐘全屏刷新顯示20次)顯示,一秒鐘僅傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就高達(dá):320×240×8×20=11.71875Mb或1.465MB,如果讓標(biāo)準(zhǔn)MCS51系列單片機(jī)處理,假設(shè)重復(fù)使用MOVX指令連續(xù)傳輸這些數(shù)據(jù),考慮地址計(jì)算時(shí)間,至少需要接421.875MHz的時(shí)鐘才能完成數(shù)據(jù)的傳輸,可見處理數(shù)據(jù)量的巨大。
LCD終端是指將LCD顯示相關(guān)的所有器件或功能模組集成到一起的LCD顯示產(chǎn)品,由于絕大部分顯示和控制工作在終端內(nèi)部完成,所以它僅需要提供用戶一個(gè)低速的標(biāo)準(zhǔn)串行接口就可以方便的實(shí)現(xiàn)各種顯示功能。由于LCD產(chǎn)品,尤其是大規(guī)模LCM產(chǎn)品,需要處理信息量大,軟件、硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜,對(duì)一般的工程師來(lái)說(shuō),是一個(gè)不小的挑戰(zhàn),而LCD終端將用戶從煩瑣的LCM研發(fā)、調(diào)試中解放出來(lái),大大加快了產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)度,并且由于專業(yè)分工,確保了整個(gè)產(chǎn)品的穩(wěn)定性,生產(chǎn)、維護(hù)都比較方便。一般,為了方便用戶使用,LCD終端往往集成了鍵盤和觸摸屏接口,使人機(jī)交互產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更加靈活、方便。
總之,以計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)類比,玻璃相當(dāng)于顯示器的顯像管,LCM則相當(dāng)于一臺(tái)顯示器,而LCD終端則相當(dāng)于顯卡、主板和顯示器的集合(比如銀行、物流系統(tǒng)廣泛使用的顯示終端或POS終端)用戶在選擇LCD產(chǎn)品時(shí),主要根據(jù)自身情況,結(jié)合以下幾點(diǎn)來(lái)考慮:
1、玻璃只適合位段式、低成本的應(yīng)用,需要外接驅(qū)動(dòng)器或單片機(jī)作為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng),占用一些系統(tǒng)資源,但這種方式比較靈活,成本也比較低;
2、LCM適合產(chǎn)品批量比較大,成本矛盾比較突出的應(yīng)用。中小批量,一般年用量不超過(guò)1000個(gè)的情況,采用LCM的代價(jià)會(huì)因?yàn)檠邪l(fā)投入、市場(chǎng)先機(jī)的丟失而與采用LCD終端相差無(wú)幾,甚至更高,并且小批量產(chǎn)品的維護(hù)、生產(chǎn)都是問(wèn)題。
3、 LCD終端適合中小批量的應(yīng)用場(chǎng)合,尤其在項(xiàng)目應(yīng)用中非常普遍,因?yàn)轫?xiàng)目的利潤(rùn)來(lái)自于項(xiàng)目的效率,采用LCD終端來(lái)作系統(tǒng)集成可以在最快的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)你的顯示要求。
四. LCD顯示原理和分類
平板顯示器件領(lǐng)域,目前應(yīng)用較廣泛的有液晶顯示(LCD)、電致發(fā)光顯示(EL)、等離子體顯示(PDP)、發(fā)光二極管(LED)顯示、真空熒光顯示器件(VFD)等。
液晶,是一種在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)既不同于固態(tài)、液態(tài),又不同于氣態(tài)的特殊物質(zhì)態(tài),它既具有各向異性的晶體所特有的雙折射性,又具有液體的流動(dòng)性。一般可分熱致液晶和溶致液晶兩類。在顯示應(yīng)用領(lǐng)域,使用的是熱致液晶,超出一定溫度范圍,熱致液晶就不再呈現(xiàn)液晶態(tài),溫度低了,出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象,溫度升高了,就變成液體;液晶顯示器件所標(biāo)注的存儲(chǔ)溫度指的就是呈現(xiàn)液晶態(tài)的溫度范圍。
液晶顯示器件有以下一些特點(diǎn)
?、俚蛪何⒐模谄桨逍徒Y(jié)構(gòu),③被動(dòng)顯示型(無(wú)眩光,不刺激人眼,不會(huì)引起眼睛疲勞),④顯示信息量大(因?yàn)橄袼乜梢宰龅煤苄。?,⑤易于彩色化(在色譜上可以非常準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn)),⑥無(wú)電磁輻射(對(duì)人體安全,利于信息保密),⑦長(zhǎng)壽命(LCD幾乎沒有什么劣化問(wèn)題,因此壽命極長(zhǎng),但是一般LCD背光壽命有限,不過(guò)背光部分可以更換)。液晶由于它的各向異性而具有的電光效應(yīng),尤其扭曲向列效應(yīng)和超扭曲效應(yīng),所以能制成不同類型的顯示器件,下面就介紹幾種常見的液晶類型及其工作原理:
TN(Twist Nematic)即扭曲向列型液晶。將涂有透明導(dǎo)電層的兩片玻璃基板間夾上一層正介電異向性液晶,液晶分子沿玻璃表面平行排列,排列方向在上下玻璃之間連續(xù)扭轉(zhuǎn)90°。然后上下各加一偏光片,底面加上反光片,基本就構(gòu)成了TN型液晶。
STN(Super TN)型液晶,跟TN型液晶結(jié)構(gòu)大體相同,只不過(guò)液晶分子不是扭曲90°而是扭曲180°,還可以扭曲210°或270°等,其特點(diǎn)是電光響應(yīng)曲線更好,可以適應(yīng)更多的行列驅(qū)動(dòng)。
TN或STN型液晶,一般是對(duì)液晶盒施加電壓,達(dá)到一定電壓值,對(duì)行和列進(jìn)行選擇,出現(xiàn)“顯示”現(xiàn)象,所以行列數(shù)越多,要求驅(qū)動(dòng)電壓越高,因此,往往TN或STN型液晶要求有較高的正極性驅(qū)動(dòng)電壓或較低的副極性電壓,也因?yàn)槿绱耍琓N和STN型液晶難以做成高分辨率液晶模組(LCM)。
到目前為止,STN液晶只可以實(shí)現(xiàn)偽彩色(一般人眼可以分辨218色即262144色,所以達(dá)到218色和超過(guò)218色的被稱之為真彩色,否則稱之為偽彩色)顯示,可以實(shí)現(xiàn)VGA、SVGA等一些較高的分辨率,但由于構(gòu)成它們的矩陣方式是無(wú)源矩陣,每個(gè)象素實(shí)際上是個(gè)無(wú)極電容,容易出現(xiàn)串?dāng)_現(xiàn)象,從而不能顯示真正的活動(dòng)圖像,而TFT液晶則徹底解決了這個(gè)問(wèn)題。
TFT(Thin Film Transistor)為薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示器件,在每個(gè)像素點(diǎn)上設(shè)計(jì)一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管,這樣就容易實(shí)現(xiàn)真彩色、高分辨率的液晶顯示器件?,F(xiàn)在的TFT型液晶一般都實(shí)現(xiàn)了18bit以上的彩色(218色),在分辨率上,VGA(640×480)、SVGA(800×600)、XGA(1024×768)、SXGA(1280×1024)甚至UXGA(1600×1200)都已成為現(xiàn)實(shí),獲得了廣泛的應(yīng)用。
五. LCD的背光
說(shuō)到背光問(wèn)題,需要從另一個(gè)角度將液晶分類,即透射式、反射式、半反半透式液晶三類,因?yàn)橐壕楸粍?dòng)發(fā)光型顯示器,所以必須有外界光源,液晶才會(huì)有顯示。透射式液晶必須加上背光,反射式液晶需要較強(qiáng)的環(huán)境光線,半反半透式液晶要求環(huán)境光線較強(qiáng)或加背光。常見的背光有發(fā)光二極管面板(LED)、場(chǎng)致發(fā)光面板(EL)和冷陰極熒光管(CCFL/CCFT)三種。
<一>. 背光源采光技術(shù)的兩大任務(wù)是:
1.使液晶顯示器件在有無(wú)外界光的環(huán)境下都能使用;
2.提高背景光亮度,改善顯示效果。
<二>. 分類:
現(xiàn)對(duì)常用的背照明光源,按如下分類說(shuō)明:
1)LED背光:
特 點(diǎn)
· 壽命長(zhǎng),>100,000小時(shí);
· 亮度調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便;
· 是常用的背光方式;
· 有四種不同的布局(如下圖示)可適合各種不同模塊的采光需求;
· 可根據(jù)客戶設(shè)計(jì)其它形式的布局。
注:"A"必須接+3.8V~+4.2V,而不要直接接+5V,因?yàn)楫?dāng)背光板電壓長(zhǎng)時(shí)間
>4.2V時(shí)會(huì)使其過(guò)熱,將影響正常顯示,此時(shí)須對(duì)您的+5V降壓處理后再接入。
2)EL-場(chǎng)致發(fā)光
特 點(diǎn)
· 能提供亮度高且均勻的背光;
· 背光板很薄,一般小于1mm,因此對(duì)整個(gè)LCM的厚度影響不大;
· 在正常的驅(qū)動(dòng)條件下初始亮度高,其亮度的半衰期為5,000—8,000小時(shí);
· 顏色多樣,常用的有白色、藍(lán)綠色、黃色;
· EL背光需特制的逆變器供電,其輸入電壓為5V,輸出為90-110V、
400-600HZ的交流電壓。
3)CCFL-冷陰極熒光燈
特 點(diǎn)
· 亮度高、功耗低;
· 適用于大面積顯示所需的背光;
· 色還原很好;
· 亮度可調(diào)節(jié);
· 平均亮度半衰期為20,000小時(shí);
· 需要相對(duì)應(yīng)的逆變器。
六.LCD的溫度、亮度特性
溫度、亮度
很多字符型液晶以及小圖形點(diǎn)陣液晶有常溫型和寬溫型的,而大圖形點(diǎn)陣的寬溫型液晶在大陸市場(chǎng)上
比較少見,常溫一般指工作溫度0—50℃,寬溫到-20—70℃(超寬溫的可到-30—80℃)。
亮度單位為cd/m2或叫Nit(尼特),大部分TN、STN(DSTN)液晶的亮度不超過(guò)100cd/m2,但是目前比較常用的5—6英寸的偽彩色STN屏的亮度都在130cd/m2左右,TFT類液晶的亮度則150cd/m2以上較常見,特殊
應(yīng)用場(chǎng)合可能會(huì)需要超高亮度的液晶,一般亮度可達(dá)1000cd/m2,甚至1600cd/m2。
總之,以計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)類比,玻璃相當(dāng)于顯示器的顯像管,LCM則相當(dāng)于一臺(tái)顯示器,而LCD終端則相當(dāng)于顯卡、主板和顯示器的集合(比如銀行、物流系統(tǒng)廣泛使用的顯示終端或POS終端)用戶在選擇LCD產(chǎn)品時(shí),主要根據(jù)自身情況,結(jié)合以下幾點(diǎn)來(lái)考慮:
1、玻璃只適合位段式、低成本的應(yīng)用,需要外接驅(qū)動(dòng)器或單片機(jī)作為LCD驅(qū)動(dòng),占用一些系統(tǒng)資源,但這種方式比較靈活,成本也比較低;
2、LCM適合產(chǎn)品批量比較大,成本矛盾比較突出的應(yīng)用。中小批量,一般年用量不超過(guò)1000個(gè)的情況,采用LCM的代價(jià)會(huì)因?yàn)檠邪l(fā)投入、市場(chǎng)先機(jī)的丟失而與采用LCD終端相差無(wú)幾,甚至更高,并且小批量產(chǎn)品的維護(hù)、生產(chǎn)都是問(wèn)題。
3、 LCD終端適合中小批量的應(yīng)用場(chǎng)合,尤其在項(xiàng)目應(yīng)用中非常普遍,因?yàn)轫?xiàng)目的利潤(rùn)來(lái)自于項(xiàng)目的效率,采用LCD終端來(lái)作系統(tǒng)集成可以在最快的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)你的顯示要求。