LCD(Liquid Crystal Display)是利用液晶分子的光学特性和物理结构进行显示的一种元件。液晶分子是介于固体和液体之间的一种物质，多呈长棒状大分子形态，在自然形态下，液晶分子排列没有规则，具有光学各向异性的特点，不透光；在电（磁）场作用下，液晶分子排列规则，光学各向同性，可透光。将液晶分子灌入精良加工的开槽平面，液晶分子大致会顺着槽排列。假如那些槽非常平行，液晶分子也大致平行。 整个 LCD 面板由上下玻璃基板和偏振片组成，两个偏振片互相垂直，分别放在两层玻璃基板的外侧。在玻璃基板内侧平面刻有可灌入液晶的细槽，每一块玻璃基板上的细槽完全平行，但两块玻璃基板上的细槽互相垂直。这样，在自然状态下（加在液晶面板两侧电压为 0），光线从一侧偏振片射出，经液晶扭转 90º后从另一偏振片完全射出，液晶面板透光，观察者看到的液晶没有点亮（液晶段暗）。当在玻璃基板间加上交流电压后，液晶分子的排列方向改变，两片玻璃基板间液晶分子呈平行排列，光线经一侧偏振片射出后，经过液晶分子方向不发生改变，由于两偏振片对光线选择角度互相垂直，所以，此情况下，光线无法射出另一偏振片，液晶不透光，观察者看到的液晶呈点亮状态（液晶段亮）。液晶面板的电极通过一种 ITO 的金属化合物蚀刻在上下玻璃基板上。这样通过在上下玻璃基板电极间施加不同的交流电压，即可实现液晶显示的两种基本状态亮(On)和暗(Off)。液晶显示原理如图 1 所示：
在 LCD 驱动中，驱动电压和扫描频率非常关键。液晶分子是用交流电压驱动的，长时间的直流电压加在液晶分子两端，会影响液晶分子的电气化学特性，引起显示模糊，寿命减少，其破坏性为不可恢复。在单片机系统中，一般 LCD 的驱动电压选择为 MCU 的供电电压，LCD 电压高于MCU 电压易造成亮度不够，LCD 电压低于 MCU 电压易造成“鬼影”（不该点亮的点亮）。驱动液晶分子的交流电压的频率依据 LCD 面板的面积和设计而定，一般在 60～100Hz 之间。频率过高，增加驱动功耗；频率过低，会导致显示闪烁，同时如果扫描频率同光源的频率之间有倍数关系，显示也会有闪烁现象出现。 液晶分子是一种电压积分型材料，它的扭曲程度(透光性)仅和极板间电压的有效值有关，和充电波形无关。电压的有效值用 COM/SEG 之间的电压差值的均方根 VRMS 表示：
LCD 显示“亮”和“灭(透光和不透光)的电压有效值的分界电压称为开启电压 Vth，当电压有效值超过 Vth，液晶分子的排列方向发生变化，旋光角度加大，透光率急剧变化，从而引起液晶显示状态的变化。光线的透射率与交流电压的有效值的关系如图 2 所示：
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