液晶顯示模塊驅(qū)動調(diào)試技術(shù)

1、液晶顯示模塊驅(qū)動調(diào)試技術(shù)作者：晨訊科技(上海) 楊愛鶴   時間：2006-10-19  來源:電子產(chǎn)品世界摘要： 本文通過對液晶顯示原理、LCM液晶顯示控制器內(nèi)部架構(gòu)及工作原理的闡述，著重詳述其軟件設(shè)計技巧及在調(diào)試過程中如何對其電壓、頻率、有效值等進行操作，使LCD呈現(xiàn)最佳的顯示效果。關(guān)鍵詞： 晶振；上電順序；偏壓；倍壓引言如何使液晶顯示器獲得良好、穩(wěn)定的顯示效果，成為驅(qū)動開發(fā)人員值得探討的話題。LCD依靠外場(包括光、熱、電等)作用于初始排列不規(guī)則的液晶分子上，使其排列發(fā)生變化，進而實現(xiàn)對外界光的調(diào)制，使液晶顯示器件發(fā)生明、暗、遮

2、、透、變色等效果，達到顯示目的。   以STN為例，在被寫入象素前后電極之間施加上一個大于閾值的交變電場，使電極間原來呈180-170沿玻璃表面扭曲排列的液晶分子層中間部分的液晶分子變?yōu)閮A斜垂直排列，從而使透過該處的線偏振光變?yōu)闄E圓偏光，并在檢偏處形成干涉色，實現(xiàn)顯示。液晶顯示控制器原理液晶顯示控制器基本結(jié)構(gòu)如圖1，各廠商會加上一些特色設(shè)計(如無顯示緩沖區(qū)，增加電容釋放電路等)。 圖1  液晶顯示控制器基本結(jié)構(gòu)從圖1可以看到，數(shù)據(jù)緩沖器和指令寄存器用于接收MPU發(fā)來的指令和數(shù)據(jù)，以及向MPU反饋所需的數(shù)據(jù)信息，同時以狀態(tài)字寄存器表示控制器內(nèi)部的操作狀態(tài)?？刂撇繉?/p>

3、收到的信息進行處理。它具有獨立的時序振蕩器和邏輯控制線路，可對顯示緩沖區(qū)RAM的管理和對字符發(fā)生器的管理，實現(xiàn)對指令代碼的譯碼并生成相應(yīng)的邏輯控制信號以及完成對各參量寄存器的設(shè)置，同時還可實現(xiàn)對液晶顯示驅(qū)動器的各種時序脈沖信號的產(chǎn)生，并可根據(jù)參量寄存器的某些狀態(tài)將不同顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進行某種規(guī)律的組合，發(fā)送到驅(qū)動部；驅(qū)動部提供液晶顯示模塊所需的各種輸出信號以及顯示數(shù)據(jù)。這些信息包括幀掃描信號(FLM)，數(shù)據(jù)移位脈沖(CP)，數(shù)據(jù)鎖存脈沖(LP)，驅(qū)動器交流驅(qū)動波形信號(M)以及顯示數(shù)據(jù)(D)等。在刷新地址指針的尋址下，顯示數(shù)據(jù)被送入顯示混合電路，在并/串電路中轉(zhuǎn)換成串行顯示數(shù)據(jù)形式輸出到液晶屏

4、上。   這里，特別闡述一下晶振與液晶顯示控制器的上電順序。晶振產(chǎn)生工作時鐘，提供給時序發(fā)生器以生成控制時序和顯示時序。控制時序?qū)Ⅱ?qū)動邏輯電路以管理和操作各功能電路。它負(fù)責(zé)顯示存儲器的管理與操作，字符發(fā)生器的操作，將參數(shù)寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示功能邏輯，以及將顯示數(shù)據(jù)和指令參數(shù)傳輸?shù)轿?。顯示時序提供給顯示時鐘電路以生成液晶顯示驅(qū)動系統(tǒng)所需的驅(qū)動時序列脈沖序列，并實現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)向液晶顯示驅(qū)動系統(tǒng)的傳送。晶振的頻率可通過寄存器進行設(shè)置。若頻率過低，反映到液晶屏上會出現(xiàn)屏閃及水波紋現(xiàn)象；頻率過高，會加大LCM功耗。LCD的倍壓、偏壓由專門的電路供給。該電路會根據(jù)各廠商的設(shè)計思路

5、影響LCM軟件調(diào)試。以AR3302為例，其內(nèi)部關(guān)系調(diào)節(jié)原理如圖2。圖2  AR3302內(nèi)部調(diào)節(jié)原理倍壓電路產(chǎn)生出的高電壓經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換器加載到V0-V4端口用于驅(qū)動LCD。芯片內(nèi)部寄存器可調(diào)節(jié)2-7倍倍壓值，1/5-1/13的偏壓比，以及128級電壓設(shè)定值。AR3302內(nèi)部設(shè)有分級倍壓設(shè)置寄存器，軟件設(shè)置時可置為一次倍壓到位。而一些液晶顯示控制器如PCF8835(或S6B33B2)，則無此設(shè)計，一次倍壓會因基板無法提供足夠電流，造成因倍壓不到位，LCM不顯示或花屏。因此針對該類芯片，在軟件編寫中應(yīng)采取分步倍壓設(shè)置。液晶顯示控制器上電會根據(jù)其內(nèi)部電路設(shè)計有先后次序。一般而言，LCD邏輯系統(tǒng)

6、電源應(yīng)先于驅(qū)動電源供電，否則會造成空機上電池靜置后開機白線等預(yù)想不到的情況，嚴(yán)重時會造成芯片永久性損壞。所以，芯片上電應(yīng)嚴(yán)格按照以下步驟進行：使用外部電源供電上電時，應(yīng)先打開邏輯系統(tǒng)電源，并進行復(fù)位操作；加載外部電壓到相應(yīng)的引腳(V0，V1，V2，V3，V4)；關(guān)閉電源順序：進行復(fù)位操作；切斷外部LCD驅(qū)動電壓；關(guān)閉邏輯系統(tǒng)電源。使用內(nèi)置電源供電打開電源的順序是先開邏輯系統(tǒng)電源(VDD)-倍壓電路系統(tǒng)(VEE)，執(zhí)行復(fù)位操作，倍壓、電壓轉(zhuǎn)換電路使能；如果VDD/VEE電壓不是同時預(yù)置，則VDD先上電；關(guān)閉電源順序：進行復(fù)位操作；關(guān)閉倍壓電路系統(tǒng)(VEE)，關(guān)閉邏輯系統(tǒng)電源(VDD)。指令系統(tǒng)圖

7、3  指令流程圖液晶顯示控制器通過指令系統(tǒng)調(diào)整施加到象素上的電壓、相位、頻率、峰值、有效值、時序、占空比等一系列參數(shù)、特性來建立起一定的驅(qū)動條件，使顯示變化多端。如何調(diào)整寄存器值使液晶達到較好的顯示效果，需參考液晶顯示的參數(shù)以及多實踐。一般而言，電壓設(shè)定值、偏壓、倍壓寄存器三者的結(jié)合，可調(diào)整LCD的顯示亮度、色澤飽和度。電壓越高顯示亮度越亮，顯示會泛白，色彩飽和度較差。倍壓輸出應(yīng)盡量與液晶工作電壓(VOP)一致，VOP值過低，液晶無法工作；VOP值過高，會縮短液晶壽命，顯示泛白。偏壓決定了液晶扭轉(zhuǎn)的角度，在對比度和灰度的控制中起著重要作用。液晶對比度是透過率之比，透過率又正比于施加有

8、效電壓值，因此，液晶的選通電壓有效值與非選通電壓有效值之比決定了對比性能好壞。電壓設(shè)定值寄存器可輔助偏壓的設(shè)定，進行微調(diào)。手機為用戶提供的顯示屏色彩調(diào)節(jié)即為此參數(shù)的應(yīng)用。晶振頻率調(diào)整刷屏速度，可改善屏水波紋現(xiàn)象；需要注意的是刷屏頻率越快，LCM的功耗也會增加。因交流電才能使液晶顯示，因此需設(shè)置N行翻轉(zhuǎn)寄存器，即N行后加在液晶上的電壓正負(fù)極翻轉(zhuǎn)一次。交流電的正負(fù)電壓有效值若不一致，則會造成顯示亮暗不均，也就是常見的屏橫紋。對于STN，為實現(xiàn)象素點的顯示，須在Y列與X行上同時施加電壓，這就存在選通點、半選通點和未選通點。若半選通點上的電壓超過或接近VOP值，都會造成顯示混亂，即交叉效應(yīng)。N行翻轉(zhuǎn)寄

9、存器的調(diào)整可改善此類問題的出現(xiàn)。此外，還需注意初始化及開關(guān)機的順序。未經(jīng)過正常的開機程序，可能造成電壓不穩(wěn)，或倍壓上不去，造成LCD顯示花屏甚至無法正常初始化。同時，建議所有的液晶顯示控制器都實行分步倍壓至液晶VOP值，以避免出現(xiàn)開機/開蓋花屏(開機時，基板對LCM初始化；開蓋時，LCM退出休眠狀態(tài)，恢復(fù)正常供電，液晶顯示控制器倍壓電路開始工作)。結(jié)語在平板顯示器件空前發(fā)展的情況下，液晶顯示器件以其輕、薄、小、耗電低等優(yōu)點而一枝獨秀。本文通過對液晶模塊的顯示、工作原理的闡述，對軟件的設(shè)計、調(diào)試方法以及出現(xiàn)的問題進行了詳細(xì)講解，并總結(jié)出通用切實的調(diào)試方法。該方法已實踐于多項FSTN、CSTN、TFT產(chǎn)品的開發(fā)量產(chǎn)，為公司贏得了中興、奧盛、中電通信等客戶。這里介紹給廣大工程師，希望能以此快捷地開發(fā)出液晶顯示器件，使其達到良好、穩(wěn)定的顯示效果，從而做到理