基于ARM9的嵌入式Linux系统开发原理与实践(马小陆)章 (11)

第11章 TFT-LCD驱动程序开发
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11.1.2 LCD显示原理 液晶是一种介于固体和液体之间，具有规则性分子排列的
有机化合物，既有晶体所特有的各向异性造成的双折射性，又 有液体所特有的流动性，如图11-1所示。
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图11-1 液晶分子特性
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第11章 TFT-LCD驱动程序开发
11.1 TFT-LCD工作原理 11.2 LQ080V3DG01液晶屏 11.3 SC2410内部LCD控制器 11.4 Linux驱动程序接口——FrameBuffer 11.5 LCD驱动程序主要代码结构以及关键
代码分析 11.6 LCD驱动程序开发实例 本章小结
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11.2 LQ080V3DG01液晶屏
LQ080V3DG01芯片是由日本夏普公司生产的TFT-LCD，其外 型尺寸为182 mm × 140 mm × 14 mm，尺寸为8寸，分辨率为 640 × 480，工作温度为0℃～+70℃，背光类型为1xccfl，显 示颜色为262 k，对比度为250∶1，亮度为380 cd/m2， 接口类 型为TTL，响应时间为 80 ms，供压3.3 V/5 V，功耗6.2 W。
度称为扭曲角，如图11-2所示。
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图11wenku.baidu.com2 液晶的电光效应
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2. 液晶的显示原理 液晶显示器是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极 间电场的驱动引起液晶分子扭曲向列的电光效应。在电源的关 开之间控制光源透射或遮蔽，产生明暗两种效果。如图11-2所 示，在玻璃电极板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向， 由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90°，所以液晶分子成为扭转型。
5所示。
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图11-5 点阵式LCD的结构图
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2. 有源驱动法 为了进一步提高显示质量，TFT-LCD以其分辨率高、响应速 度快和色彩丰富等优点正逐渐取代STN-LCD。如图11-6所示， TFT-LCD的每个像素上集成了一个有源器件——薄膜晶体管 (TFT)，对TFT-LCD的驱动实际上是对每个像素点上的TFT的驱动， 而非直接驱动法将驱动信号直接施加到液晶像素上，因此，称 TFT-LCD的驱动为有源驱动法。
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1. 液晶的光电特性
液晶分子结构为各向异性，所以液晶的光电特性因方向不 同而有所差异，也就是液晶分子在介电系数及折射系数等光电
特性都具有各向异性，利用这些性质可以改变入射光的强度， 形成灰阶，制作显示器。液晶分子的电光效应最显著的是扭曲
向列效应。在不同电流电场作用下，液晶分子会规则旋转90° 排列。当偏振光通过液晶时，偏振角发生变化，这个变化的角
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图11-7 STN-LCD结构图
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1) 分辨率低 2) 色彩少，无真彩显示 3) 响应速度慢
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2. TFT-LCD TFT-LCD的响应速度取决于TFT的开关速度，与液晶像素的 充放电速度无关，所以TFT-LCD的响应速度远快于STN-LCD，可 以无拖影地显示动态图像。STN-LCD与TFT-LCD分属于LCD的低端 和高端，性能比较如表11-1所示。
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表 11-1 STN-LCD 与 TFT-LCD 的性能比较
性能参数
STN-LCD
TFT-LCD
色彩
伪彩
真彩
响应时间
150 ms以上
5～100 ms
分辨率
320 ×240～800 ×600
320 ×240～1600 ×1200
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11.1 TFT-LCD工作原理
11.1.1 LCD概述 液晶最早是奥地利植物学家莱尼茨尔于1888年发现的，他
发现某些有机物熔化后会经历一个不透明的呈白色浑浊液体状 态。第二年，德国物理学家莱曼发现这类浑浊液体外观上虽然 属于液体，但却显示出各向异性晶体特有的双折射性，于是莱 曼将其命名为“液态晶体”，也就是“液晶”。
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11.1.3 LCD驱动原理 1. 直接驱动法 1) 静态驱动 静态驱动是指在液晶像素前后电极上施加电压信号时呈显
示状态，不施加电压时呈非显示状态。以图11-3所示笔段式LCD 为例，11-3(a)是笔段式液晶的电极排列方式，11-3(b)是其中 一个液晶像素的驱动电路原理图。
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图11-3 笔段式LCD的静态驱动
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在COM端施加一个占空比为1/2的连续方波。当控制信号为
高电平时，笔段波形与COM波形反向，液晶像素上施加了一个周
期电压，液晶像素呈显示状态；当控制信号为低电平时，笔段
波形与COM波形同向，液晶像素上无电压，呈非显示状态。控制
时序如图11-4所示。
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图11-4 笔段式LCD的静态驱动时序图
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2) 动态驱动
当LCD的像素数增多的，笔段式LCD的结构和驱动方法就变
得都不合理了。对于多像素LCD，即点阵式LCD，采用矩阵式排
列液晶像素的前后电极，行、列的交叉点为液晶像素，如图11-
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图11-6 TFT-LCD像素结构
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11.1.4 LCD的分类 1. TN -LCD与STN-LCD STN -LCD是TN-LCD的升级产品，两者结构基本相同。TN-
LCD的基本单元和显示原理如图11-2所示，液晶的扭曲角为90°， 而STN-LCD的扭曲角达到180°～360°，提高了液晶的电光响应 速度。如图11-7所示，由于STN-LCD的扫描行电极和寻址列电极 直接连接在液晶像素上进行驱动，因而存在以下几个重要缺陷。