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TFT-LCD液晶学习

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zhouhuanの|  楼主 | 2016-9-26 20:23 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器。其英文全称为:Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同,它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管(TFT),可有效地克服非选通时的串扰,使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关,因此大大提高了图像质量。TFT-LCD也被叫做真彩液晶显示器。

TFT液晶原理:


*背光模组:提供光源
*上下偏光片,TFT Glass Substrate, 液晶:形成偏振光,控制光线的通过与否
*彩色滤光片:提供TFT LCD R/G/B(三原色)的来源
*ITO透明导电层:提供透明的导电通路
*Photo Spacer:提供一个固定高度给彩色滤光片和TFT Glass Substrate,作为灌入液晶的空间,以及做为上下两层Glass的支撑

液晶特性:

TFT-LCD使用的液晶为TNTwist Nematic)型液晶,分子成椭圆状。TN型液晶一般是顺着长轴方向串接,长轴间彼此平行方式排列;当接触到槽状表面时,液晶分子就会顺着槽的方向排列与槽


当液晶被包含在两个槽状表面中间,且槽的方向相互垂直,则液晶分子的排列为:
a)上表面分子:沿着a方向;
b)下表面分子:沿着b方向;
c)介于上下表面中间的分子:产生旋转的效应。
     因此液晶分子在两槽状表面间产生90°的旋转

当线性偏极光射入上层槽状表面时,此光线随着液晶分子的旋转也产生旋转。
    当线性偏极光射出下层槽状表面时,此光线已经产生了90度的旋转


当在上下表面之间加电压时,液晶分子会顺着电场方向排列,此时入射光线不再会旋转,因而光线直线射出下表面  

偏光片特性:
  将非偏极光(一般光线)过滤成偏振光。
当非偏极光通过a方向的偏光片时,光线被过滤成与a方向平行的线性偏极光
上图:偏振方向相同,线性偏极光继续前进,通过第二片偏光片时,光线通过。
下图:偏振方向不同,通过第二片时,光线被完全阻挡

偏振光透过液晶分子,偏振方向发生旋转,光线可通过偏光片


当液晶分子呈如图方向排列时,光线偏振方向将不再发生旋转,最终无法通过偏光片

TFT上下各有一片偏振方向垂直的偏光片,背光板发出的光经背光模组散射后,先通过下层偏光片形成偏振光
      之后通过液晶分子,并由液晶分子的旋转角度决定通过液晶分子后的偏振方向
      在经过彩色滤光片产生红、绿、蓝三色光,最后通过上偏光片,并由偏振光偏振方向与偏光片偏振方向夹角决定最终输出的光强,以形成不同的色彩。



发光强弱由MOS管控制液晶偏转角度,从而控制光线出口强弱达到控制色彩目的.
假设240*320分辨率液晶则由于 基本色彩是3原色 所以总共有240*320*3个 MOS管


“像素”(Pixel) 是由 Picture(图像) 和 Element(元素)这两个单词的字母所组成的,是用来计算数码影像的一种单位,如同摄影的相片一样,数码影像也具有连续性的浓淡阶调,我们若把影像放大数倍,会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成,这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”(Pixel)。这种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的染色点。越高位的像素,其拥有的色板也就越丰富,越能表达颜色的真实感。

每个点显示的颜色如何由确定?
由于TFT 液晶我使用的是2.8寸的240*320分辨率(像素),16位真彩显示(接近自然色)
该模块采用的是显尚光电的DST2001PH TFTLCD,DST2001PH的控制器为ILI9320(可能为其他),采用16位的80并口。
驱动芯片显存GRAM与色彩关系:

由于是16为数据,所以最低5位代表蓝色,中间6位为绿色,最高5位为红色。数值越大,表示该颜色越深。
就是向显存里面写入不同数据,产生不同的颜色.
常见颜色确定:

利用画图工具里面3原色可能确定需要的显存数据。


本人使用ALIENTEK MiniSTM32开发板自配2.8寸液晶
液晶驱动芯片硬件接口:


采用16位数据线(低了速度太慢,用彩色就没什么效果了)。该模块的80并口有如下一些信号线:
CS:TFTLCD片选信号。
WR:向TFTLCD写入数据。
RD:从TFTLCD读取数据。
D[15:0]:16位双向数据线。
RST:硬复位TFTLCD。
RS:命令/数据标志(0,读写命令;1,读写数据)。

ILI9320常用寄存器指令:


R0,这个命令,有两个功能,如果对它写,则最低位为OSC,用于开启或关闭振荡器。而如果对它读操作,则返回的是控制器的型号。这个命令最大的功能就是通过读它可以得到控制器的型号,而我们代码在知道了控制器的型号之后,可以针对不同型号的控制器,进行不同的初始化。因为93xx系列的初始化,其实都比较类似,我们完全可以用一个代码兼容好几个控制器。
R3,入口模式命令。我们重点关注的是I/D0、I/D1、AM这3个位,因为这3个位控制了屏幕的显示方向。
//------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

AM:控制GRAM更新方向。当AM=0的时候,地址以行方向更新。当AM=1的时候,地址以列方向更新。
I/D[1:0]:当更新了一个数据之后,根据这两个位的设置来控制地址计数器自动增加/减少1,
/--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



R7:显示控制命令。该命令CL位用来控制是8位彩色,还是26万色。为0时26万色,为1时八位色。D1、D0、BASEE这三个位用来控制显示开关与否的。当全部设置为1的时候开启显示,全0是关闭。我们一般通过该命令的设置来开启或关闭显示器,以降低功耗。
沙发
wanglaojii| | 2016-9-26 20:30 | 只看该作者
通过函数将字符和数字显示到TFTLCD模块上。

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板凳
天灵灵地灵灵| | 2016-9-26 23:22 | 只看该作者
tft-lcd是薄膜晶体管液晶显示器英文thin film transistor-liquid crystal display字头的缩写。 tft-lcd技术是微电子技术与液晶显示器技术巧妙结合的一种技术。人们利用在si上进行微电子精细加工的技术,移植到在大面积玻璃上进行tft阵列的加工,再将该阵列基板与另一片带彩色滤色膜的基板,利用与业已成熟的lcd技术,形成一个液晶盒相结合,再经过后工序如偏光片贴覆等过程,最后形成液晶显示器。

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地板
天灵灵地灵灵| | 2016-9-26 23:23 | 只看该作者
大家知道crt的工作原理是通电后灯丝发热,阴极被激发,发射出电子流,电子流受到带有高电压的内部金属层的加速,经过透镜聚焦形成极细的电子束,打在荧光屏上,使荧光粉发光。和crt的原理完全不同,lcd需要来自背后的光源,当光束通过这层液晶时,液晶体会并排或呈不规则扭转形状,所以液晶更像是一个个闸门,选择光线穿透是否,我们才能在屏幕看到深浅不一,错落有致的图像。  目前主流的液晶显示器都是薄膜晶体管lcd(tftlcd),是由原有的液晶显示技术发展扩展而来的。tft液晶为每个像素都设有一个半导体开关,以此做到完全的单独的控制一个像素点,液晶材料被夹在tft玻璃层和颜色过滤层之间,通过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。  一般情况下液晶是透明的,除非施加电压。加压后,一部分会发生变化,变得不透明。液晶的这个转换速度通常很慢(后面会有详细描述)。在1992年,emi宣布发明了一种新的液晶显示技术铁电液晶flcd(ferroelectriclcds)。铁电液晶的优点是响应速度快,可达微秒级。而且无需更改电压也可以保持当前的状态,也就是更省电,这对于笔记本电脑,pda等便携设备而言是非常有意义的。flcd的优点众多,但目前市场上的产品缺很少,因为flcd对于震动非常敏感,很容易损伤晶体,但将来一定会有所改进。  虽然铁电液晶flcd的将来还是个未知数,但它还拥有高对比度盒超大可视角度等优点,对市场上主流的tft会造成一定的冲击。flcd的反应时间是多少?在正常的工作温度下,只有70us!这么短的时间几乎可以忽略了。

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wahahaheihei| | 2016-9-27 08:28 | 只看该作者
讲解的好清楚,以前只会用了,都是SPI接口或者并口的。。没研究过着个东西怎么个工作原理。

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6
数码小叶| | 2016-9-27 14:49 | 只看该作者
第一次看这原理。。。。

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angus118| | 2016-9-27 16:14 | 只看该作者
感谢分享

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