STN液晶显示屏的驱动方式
LCD驱动的学习
LCD驱动的学习简介：LCD是基于液晶的。
LCD（liquid crystal display）按驱动⽅式分类可以分为静态驱动，简单矩阵驱动，主动矩阵驱动。
其中，简单矩阵⼜可以分为扭转向列型（TN）和超转向列型（STN），⽽主动矩阵驱动则以TFT（⽤的最多）为主。
TN型液晶驱动：是LCD中最基本的，他只能将⼊射光旋转90度，视⾓只有30度。
STN型驱动液晶：可以讲⼊射光旋转180度⾄270度，也改善了视⾓。
TFT解决了上述两种液晶屏的缺陷，属于⽐较常⽤的。
⼀块lcd屏显⽰图像不但需要lcd驱动器，还需要lcd控制器。
很多主芯⽚cpu继承了lcd控制器。
其显⽰原理为：作为帧同步信号的vsync，每发出⼀个脉冲，就意味着⼀幅图像开始传输。
作为⾏同步信号的hsync，每发出⼀个信号，代表新的⼀⾏图像资料开始发送。
图像为从左向右，从上向下显⽰。
⼀个完整的时序图如下：下⾯是lcd的技术参数:1. 可视⾯积2. 可视⾓度3. 点距4. ⾊彩度5. 对⽐值6. 亮度值7. 响应时间显存：Framebuffer（帧缓冲）从本质上讲是图形设备的硬件抽象。
对开发者⽽⾔，framebuffer是⼀块显⽰缓存，往显⽰缓存中陷⼊特定格式的数据就意味着向屏幕中输出内容。
通过不断地向framebuffer中写数据，显⽰控制器就⾃动的从framebuffer中读数据并显⽰出来。
在嵌⼊式⼀般没有专门的芯⽚做显存，⼀般是从内存中分⼀部分做显存。
Framebuffer其实就是显存。
帧缓冲设备对应的设备⽂件是/dev/fb*，如果系统中有多个显⽰卡，linux下还可⽀持多个帧缓冲设备，最多可达32个。
帧缓冲设备的主设备号为29，次设备号是0到31.下⾯是使⽤帧缓冲设备⽂件的演⽰。
帧缓冲设备编程：整个编程的系统架构如下：可以看出，我们实现帧缓冲设备主要需要完成两个任务：1. 实现⼀个fb_info结构体，这其中包括可变参数，固定参数，操作列表等。
LCD驱动方法对于TN及STN
L C D驱动方法对于T N及S T N-L C D一般采用静态驱动或多路驱动方式。
这两种方式相比较各有优缺点。
静态驱动响应速度快、耗电少、驱动电压低，但驱动电极度数必须与显示笔段数相同，因而用途不如多路驱动广。
￡1. 静态驱动基本思想在相对应的一对电极间连续外加电场或不外加电场。
如图1所示：其驱动电路原理如图2：图 1.LCD静态驱动示意图图 2.驱动电路原理图驱动波形根据此电信号，笔段波形不是与公用波形同相就是反相。
同相时液晶上无电场，L C D处于非选通状态。
反相时，液晶上施加了一矩形波。
当矩形波的电压比液晶阈值高很多时，L C D处于选通状态。
图 3.静态波形￡2. 多路驱动基本思想电极沿X、Y方向排列成矩阵(如图4)，按顺序给X电极施加选通波形，给Y电极施加与X电极同步的选通或非选通波形，如此周而复始。
通过此操作，X、Y电极交点的相素可以是独立的选态或非选态。
驱动X电极从第一行到最后一行所需时间为帧周期T f(频率为帧频)，驱动每一行所用时间T r与帧周期的比值为占空比：D u t y=T r/T f=1/N。
图 4.电极阵列电压平均化从多路驱动的基本思想可以看出，不仅选通相素上施加有电压，非选通相素上也施加了电压。
非选通时波形电压与选通时波形电压之比为偏压比B i a s=1/a。
为了使选通相素之间及非选通相素之间显示状态一致，必须要求选点电压V o n一致，非选点电压V o f f一致。
为了使相素在选通电压作用下被选通；而在非选通电压作用下不选通，必须要求L C D的光电性能有阈值特性，且越陡越好。
但由于材料和模式的限制，L C D电光曲线陡度总是有限的。
因而反过来要求V o n、V o f f拉得越开越好，即V o n/V o f f越大越好。
经理论计算，当D u t y、B i a s满足以下关系时，V o n/V o f f取极大值。
满足下式的a，即为驱动路数为N的最佳偏压值。
STN-LCD驱动控制的ASIC芯片研究与设计
STN-LCD驱动控制的ASIC芯片研究与设计1 引言液晶显示器(LCD 具有工作电压低、功耗小、显示信息量大、寿命长、易集成、外形尺寸小和电磁辐射污染小等优点，因而具有广阔的市场和良好的机遇，尤其是STN-LCD (超扭曲向列液晶显示器件以其低成本、高可靠性。
STN-LCD广泛用于手机、数码相机、MP3、PDA、笔记本、摄像机等产品作为其终端的显示部分。
针对直流电场将导致LCD的化学反应和电极老化，从而迅速降低液晶材料的寿命，因此必须建立交流驱动电场，并要求在这个交流电场中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于50mV。
由此要求液晶显示驱动器的驱动输出必须是交流驱动。
液晶显示驱动器的功用是通过对其输出到液晶显示器件电极上的电位信号进行相位、峰值、频率等参数的调制来建立交流驱动电场，以实现液晶显示器件的显示效果。
又由于LCD要接受MCU发送过来的数据，必须设计相应的控制模块。
显示驱动模块按照控制模块送来的控制信号进行显示或其它操作。
当今的大规模集成电路，已经能够将控制模块和显示模块所有的器件集成在一块芯片上，本文所介绍的STN-LCD驱动控制芯片就是集控制和驱动为一体的专用集成芯片。
这个芯片的整个设计采用“自顶向下” 的设计思想，将芯片进行层次化功能划分, 同时,参考已有的同类驱动控制芯片的设计经验，芯片的数字部分用Verilog编程，再用综合技术综合到门级电路实现，模拟部分采用原理图输入方式实现，最后协调数模模块设计，完成整个芯片的设计。
2 STN-LCD驱动控制专用集成电路的结构STN-LCD驱动控制芯片为一多功能、记忆体映射的 LCD 驱动器，提供32×4（128）个显示点选择，并且可以用软体方式加以设定系统功能，非常适用于各种LCD 产品上。
在STN-LCD 驱动控制芯片和MCU之间只需要 4 至 5 条线的界面即可。
除此之外，STN-LCD驱动控制芯片还提供了省电指令（PowerDown Command），可减少电源的耗损。
液晶显示的驱动方案
液晶显示的驱动方案：LCD驱动有如下—些特点：(1)为防止施加直流电压使液晶材料发生电化学反应从而造成性能不可逆的劣化，缩短使用寿命。
必须用交流驱动、同时应减小交流驱动波形不对称产生的直流成分。
(2)驱动电源频率低于数干赫兹时，在很宽的频率范围内LCD的透光率只与驱动电压有效值有关而与电压波形无关。
(3)从LCD结构可知，液晶单元象一只平板电容器，因此对驱动源而言，它是容性负载，是无极性的元件。
施加驱动电压时，应考虑到上述特点。
液晶显示板主要有以下几种驱动方式：(1)静态驱动。
所谓静态驱动，即为下面叙述的直接寻址，它是将应该显示的段形电极分别加上信号的驱动方法。
(2)多路寻址驱动。
这种多路的分时驱动适于多位数的段型数字驱动，它实质上是简单的矩阵寻址驱动，但矩阵显示时，电极数更多，并有它特殊的问题。
(3)有源矩阵驱动。
他使每一个象素都与一个非线性元件相连，这是一种十分重要的驱动方式。
液晶显示器，英文通称为LCD（Liquid Crystal Display）。
LCD液晶电视主要采用TFT型的液晶显示面板，其主要的构成包括了，萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等。
首先液晶显示器必须先利用背光源，也就是萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶，这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。
然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。
因此只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合了。
液晶面板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。
当通电时，液晶排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。
液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，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。
液晶显示器TN、TFT、STN和TFD详解!
以前发表过关于液晶显示器的文章，但感觉不如下面的内容清晰，所以现在给大家参考参考！液晶显示器的分类。
常见的液晶显示器分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)、DSTN-LCD(Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)和TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)四种。
其中TN-LCD、STN-LCD和DSYN-LCD三种基本的显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。
STN-LCD的液晶分子扭曲角度为180度甚至270度。
而TFT-LCD则采用与TN系列LCD截然不同的显示方式。
TN由于无法显示细腻的字符，通常应用在电子表、计算器上。
作为显示器TN系列的液晶显示器已基本被淘汰，STN由于扭转角度较大，字符显示比TN细腻，同时也支持基本的彩色显示，多用于液晶电视、摄像机的液晶显示器、掌上游戏机等。
而随后的DSTN和TFT 则被广泛制作成液晶显示设备，DSTN液晶显示屏多用于早期的笔记本电脑，由于支持的彩色数有限，所以也称为伪彩显。
TFT则既应用在笔记本电脑上，又逐步进入主流台式显示器市场。
三、TFT液晶显示器的原理。
TFT液晶显示器与TN系列液晶显示器的原理大不相同，但在构造上和TN液晶仍有相似之处，如玻璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等，它也同样采用两夹层间填充液晶分子的设计，只不过把TN上部夹层的电极改为FET晶体管，而下层改为共同电极。
在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从上至下，而是从下向上，这样的作法是在液晶的背部设置类似日光灯的光管。
光源照射时先通过下偏光板向上透出，它也借助液晶分子来传导光线，由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极。
在FET电极导通时，液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。
显示器的基本原理以及驱动方式
显示器的基本原理以及驱动方式目前液晶显示技术大多以TN、STN、TFT三种技术为主轴，因此我们就这从这三种技术来探讨它们的运作原理。
TN型的液晶显示技术可说是液晶显示器中最基本的，而之后其它种类的液晶显示器也可说是以TN型为原点来加以改良。
同样的，它的运作原理也较其它技术来的简单，请读者参照下方的图片。
图中所表示的是TN型液晶显示器的简易构造图，包括了垂直方向与水平方向的偏光板，具有细纹沟槽的配向膜，液晶材料以及导电的玻璃基板。
其显像原理是将液晶材料置于两片贴附光轴垂直偏光板之透明导电玻璃间，液晶分子会依配向膜的细沟槽方向依序旋转排列，如果电场未形成，光线会顺利的从偏光板射入，依液晶分子旋转其行进方向，然后从另一边射出。
如果在两片导电玻璃通电之后，两片玻璃间会造成电场，进而影响其间液晶分子的排列，使其分子棒进行扭转，光线便无法穿透，进而遮住光源。
这样所得到光暗对比的现象，叫做扭转式向列场效应，简称TNFE（twisted nematic field effect）。
在电子产品中所用的液晶显示器，几乎都是用扭转式向列场效应原理所制成。
STN型的显示原理也似类似，不同的是TN扭转式向列场效应的液晶分子是将入射光旋转90度，而STN超扭转式向列场效应是将入射光旋转180~270度。
要在这边说明的是，单纯的TN液晶显示器本身只有明暗两种情形（或称黑白），并没有办法做到色彩的变化。
而STN液晶显示器牵涉液晶材料的关系，以及光线的干涉现象，因此显示的色调都以淡绿色与橘色为主。
但如果在传统单色STN液晶显示器加上一彩色滤光片（color filter），并将单色显示矩阵之任一像素（pixel）分成三个子像素（sub-pixel），分别透过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，再经由三原色比例之调和，也可以显示出全彩模式的色彩。
另外，TN型的液晶显示器如果显示屏幕做的越大，其屏幕对比度就会显得较差，不过藉由STN的改良技术，则可以弥补对比度不足的情况。
LCD的驱动方式
液晶的显示是由于在显示像素上Байду номын сангаас加了电场的缘故，而这个电场则由显示像素前后两电极上的电位信号合成产生，在显示像素上建立直流电场是非常容易的事，但直流电场将导致液晶材料的化学反应和电极老化，从而迅速降低液晶的显示寿命，因此必须建立交流驱动电场，并且要求这个交流电场中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于50mV。在实际应用中，由于采用了数字电路驱动，所以这种交流电场是通过脉冲电压信号来建立的。
显示像素上交流电场的强弱用交流电压的有效值表示，当有效值大于液晶的阈值电压时，像素呈显示态；当有效值小于阈值电压时，像素不产生电光效应；当有效值在阈值电压附近时，液晶将呈现较弱的电光效应，此时将会影响液晶显示器件的对比度。
液晶显示的驱动就是用来调整施加在液晶显示器件电极上的电位信号的相位、峰值、频率等，建立驱动电场，以实现液晶显示器件的显示效果。液晶显示的驱动方式有许多种，常用的驱动方法有：静态驱动法和动态驱动法。对于TN及STN-LCD一般采用静态驱动或多路驱动方式。这两种方式相比较各有优缺点。静态驱动响应速度快、耗电少、驱动电压低，但驱动电极度数必须与显示笔段数相同，因而用途不如多路驱动广。
1.静态驱动法
静态驱动法是获得最佳显示质量的最基本的方法。它适用于笔段型液晶显示器件的驱动。表一示出此类液晶显示器件的电极结构，当多位数字组合时，各位的背电极BP是连接在一起的。振荡器的脉冲信号经分频后直接施加在液晶显示器件的背电极BP上，而段电极的脉冲信号是由显示选择信号A与时序脉冲通过逻辑异或合成产生，当某位显示像素被显示选择时，A＝1，该显示像素上两电极的脉冲电压相位相差180。，在显示像素上产生2V的电压脉冲序列，使该显示像素呈现显示特性；当某位显示像素为非显示选择时，A＝0，该显示像素上两电极的脉冲电压相位相同，在显示像素上合成电压脉冲为0V，从而实现不显示的效果。这就是静态驱动法。为了提高显示的对比度，适当地调整脉冲的电压即可。
TN与STN型液晶显示器的显示原理
TN与STN型液晶显示器的显示原理TN型（Twisted Nematic）液晶显示器是一种最常见的液晶显示技术。
其显示原理基于液晶分子的转动以改变光的偏振方向。
TN型液晶显示器由两片偏振片夹持液晶层组成。
液晶分子（有机化合物）在不施加电压的情况下呈现螺旋形排列，使光线通过时发生旋转。
两片偏振片的光轴相互垂直，当光线从第一片偏振片通过液晶层时，由于分子的螺旋结构，光线的偏振方向会转动。
然后，光线进入第二片偏振片，其光轴与第一片偏振片平行。
当两片偏振片的光轴平行时，光线可以通过液晶层，显示器屏幕呈现出亮暗的图像。
然而，TN型液晶显示器对电压敏感。
当施加电压时，液晶分子会改变其排列，使得光线无法通过液晶层。
这时屏幕呈现暗的图像。
当电压改变时，液晶分子会再次调整其排列，使光线能够通过液晶层。
这种方式可以实现液晶显示器的亮暗切换。
TN型液晶显示器通常使用电压驱动方法，即通过控制不同的电压施加到显示像素上，实现液晶分子排列的变化，从而控制亮度和颜色。
然而，TN型液晶显示器也存在一些问题，如视角限制和色彩表现不佳。
视角限制是指从不同角度观察时，屏幕上的图像会出现亮度变化和颜色失真。
此外，TN型液晶显示器的色彩表现也相对较差，色彩鲜艳度和对比度较低。
与TN型液晶显示器相比，STN型（Super Twisted Nematic）液晶显示器在显示原理上有一些区别。
STN型液晶显示器通过增加液晶分子扭转角度来改善视角和色彩表现。
STN型液晶显示器中的液晶分子排列更加螺旋紧密，从而增加了旋转角度。
通过增加旋转角度，STN型液晶显示器可以提高视角范围和色彩表现。
在不施加电压时，光线在液晶层中会经历多次旋转。
当光线通过偏振片时，其偏振方向会随液晶分子的扭转而旋转。
当电压施加到液晶层时，液晶分子的排列会改变，光线无法通过液晶层，屏幕呈现出暗的图像。
STN型液晶显示器的驱动方法包括直流（DC）和交流（AC）驱动。
在DC驱动下，液晶分子的排列会根据施加的电压持续改变，从而实现图像变化。
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STN液晶显示屏的驱动方式
STN 液晶显示屏采用无源矩阵电极结构，电极众多，不可能在像素显示的时间内维持一个持续的电场，因此，一般不采用静态驱动，而是采用动态驱动。
STN 液晶屏的动态驱动示意图如图1 所示。
图中的无源矩阵由液晶屏的上、下玻璃基片内表面多个行电极(也称水平电极、扫描电极、扫描线或Ⅹ电极)和
列电极(也称垂直电极、选址电极、选通电极、数据线或Y 电极)组成，行电极将按时间顺序加上一串扫描脉冲电压，列电极与行电极同步，分别输人选通电压波形和非选通电压波形;在双方同步输入驱动电压波形的一瞬间，将会在该行与各列电极交点像素上合成一个驱动波形，使该行上相应的像素点被选通。
所有行被扫描一遍，则全部被选通的像素点便组成一幅画面，但是这个画面上各行的像素是在不同时段内被选通的，所以也称这种方法为时间分割显示或
APT(逐行)驱动法。
由于每一个显示图案都是由不同时间分割区显示的像素瞬
间组合而成的，像素上没有真正意义的持续显示状态，所以又称为动态驱动。
图1 STN 液晶屏的动态驱动示意图
通常，将所有扫描行电极施加一次扫描电压的时间叫做一帧;每秒内扫描的帧数叫做帧率;将每扫描行电极选通时间与帧周期之比称为占空比，它等于行电极数的倒数，即1/N。
动态驱动是STN 液晶显示屏最常用的驱动方式。
一个矩阵若由m 行和刀列组成，则有m 乘以n 个像素，采用动态驱动只需要m+瓦根电极引线，不但能大大减少电极引线，还可以大大减少外围驱动电路的成本，因此，应用十分广泛。
方法技巧。