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段式液晶屏的驱动原理

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xuanhuanzi|  楼主 | 2025-5-28 16:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
段式液晶屏(Segment LCD)是一种常见的低功耗显示设备,广泛应用于电子表、计算器、仪表盘等场景。其驱动原理基于液晶的电光效应和时分复用技术。以下是详细的工作原理及驱动方法:

1. 段式液晶屏的基本结构
显示单元:由多个固定图案的段(Segment)组成,如数字的7段(a-g)或自定义符号(如冒号、单位等)。

电极结构:

段电极(Segment):对应每个可单独控制的段。

公共电极(COM):所有段共享的公共端,通常分为多个COM端(如1COM、2COM、4COM等)。

液晶材料:夹在两片透明电极之间,通过施加电压改变其透光性。



2. 驱动原理
(1)液晶的电光效应
无电场时:液晶分子排列使光透过,显示背景色(通常为透明或浅色)。

施加电场时:液晶分子偏转,阻挡光线,显示深色(如黑色)。

关键特性:液晶需交流驱动(DC电压会导致电解损坏),通常用方波信号。

(2)驱动方式
段式LCD的驱动分为 静态驱动 和 动态驱动(多路复用)两种:

① 静态驱动(1COM)
适用场景:COM端数量少(如1COM)或简单显示。

原理:

每个段独立连接一个驱动引脚。

COM端施加固定频率的方波(如32Hz),段电极输入反相方波时产生电压差,点亮该段。

优点:控制简单,无闪烁。

缺点:引脚占用多,适合少量段。

② 动态驱动(多路复用,如1/2COM、1/3COM、1/4COM)
适用场景:多段显示(如计算器、电子表)。

原理:

将段电极分组,分时扫描不同COM端。

例如,4COM驱动将屏幕分为4组,轮流激活每组COM,利用人眼视觉暂留效应实现稳定显示。

电压控制:

导通电压(V_ON):COM与Segment电压差大于阈值(通常±3V)。

关闭电压(V_OFF):电压差接近0V。

优点:减少引脚数量(如4COM驱动可控制4倍段数)。

缺点:需严格时序控制,可能出现交叉效应(需优化占空比和偏置电压)。

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沙发
xuanhuanzi|  楼主 | 2025-5-28 16:19 | 只看该作者
3. 驱动电路设计
(1)专用驱动芯片
常用芯片:HT1621、TM1721、MAX7219等。

功能:

内置多路复用逻辑和LCD电压生成(如1/2、1/3偏置)。

通过SPI/I2C与单片机通信,简化控制。

(2)单片机直接驱动
要求:

单片机需支持LCD驱动模块(如STM32的LCD控制器)。

生成交流方波(如50Hz~200Hz)和分时扫描信号。

电路设计:

添加电阻分压网络生成多档偏置电压(如1/3偏置需VDD、2/3VDD、GND)。

注意阻抗匹配以避免信号衰减。

4. 关键参数与注意事项
工作电压:通常3V~5V,需根据液晶材料调整。

驱动频率:30Hz~200Hz(过低会闪烁,过高增加功耗)。

占空比(Duty):动态驱动的COM端分组数(如1/4 Duty表示4COM)。

偏置电压(Bias):如1/2、1/3偏置,决定对比度和抗干扰能力。

功耗优化:

降低驱动频率。

在静态显示时进入睡眠模式。

5. 示例:4COM驱动时序(以1/4 Duty为例)
阶段1:COM1输出高电平(V1),其他COM为低电平(V0)。

Segment电极输入V0点亮对应段,输入V1关闭。

阶段2~4:依次扫描COM2~COM4,重复上述过程。

循环:快速切换(如100Hz),实现稳定显示。

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