人類生存離不開信息，如控制論創(chuàng)始人——N 維納說：“要有效地生活，就要有足夠的信息?！比松钣谏鐣?huì)，每時(shí)每刻都通過眼、耳、口、鼻、身從外部獲得信息，其中視覺信息占70%，而且眼睛獲取的信息數(shù)量大，最準(zhǔn)確和可靠，如“一目了然和百聞不如一見”就是說視覺信息的重要性遠(yuǎn)勝于其他。
技術(shù)發(fā)展歷程
歷史歷程
古代顯示技術(shù)：特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，直觀。最久遠(yuǎn)地古代發(fā)明是火和光。人們利用 火和光來照明，煮食，取暖驅(qū)獸和傳遞信息等，烽火臺(tái)和狼煙都是一種用火和光傳遞信息的方式。
現(xiàn)代顯示技術(shù)：特點(diǎn)是光與電的結(jié)合，是光與近代科學(xué)成就的結(jié)合。它追求的目標(biāo)是：清晰、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、直觀、方便、節(jié)能、攜帶信息量大，色彩和立體化等。它是近代科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。
現(xiàn)代技術(shù)的基本特點(diǎn)：將各種非電量的信息，如聲、光、熱、力、數(shù)、氣氛等信息源通過一定的傳感器、處理器進(jìn)行感知和處理，傳輸給顯示裝置，再由顯示裝置進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)由顯示器件轉(zhuǎn)換為人類視覺可識(shí)別的信息。所以我們稱這種現(xiàn)代顯示技術(shù)為信息顯示技術(shù)。
在信息顯示技術(shù)中，人們發(fā)現(xiàn)了信息數(shù)字化的重要作用和意義。數(shù)字化的信息更加準(zhǔn)確，同一性，更易傳輸和識(shí)別。很多信息可以直接由數(shù)字表示，從而數(shù)字化信息顯示又成為信息顯示的又一個(gè)重要內(nèi)容。又從數(shù)字化顯示發(fā)展到字符顯示，它把人類特有的語言文字用于顯示，這種顯示與數(shù)字顯示合在一起用途更廣用量更大。在這同時(shí)，人們還希望用圖形和圖像進(jìn)行顯示，且顯示的內(nèi)容為五彩繽紛，并且可以實(shí)時(shí)活動(dòng)和具有三維立體效果。這些在二十世紀(jì)尾聲時(shí)都已經(jīng)陸續(xù)實(shí)現(xiàn)。LCD的計(jì)算機(jī)器，手機(jī)，便攜式計(jì)算機(jī)，半導(dǎo)體發(fā)光數(shù)碼管顯示（LED）的汽車計(jì)價(jià)器，商場(chǎng)的大屏幕廣告，證券所的股票交易顯示牌，熒光顯示器件（VFD）顯示的電子秤，家電，VCD，最新上市的平板等離子（PDP）顯示的大彩電，以及CRT顯示的彩電。這零零總總的各類顯示正為你做著各種各樣的服務(wù)，相信在不久的將來顯示技術(shù)的發(fā)展將會(huì)為人類做出更大的貢獻(xiàn)。
技術(shù)的展望
一、 CRT的工作原理是——基于電子束在電子透鏡調(diào)制下掃描、激發(fā)熒光粉而實(shí)現(xiàn)顯示
CRT是發(fā)展歷史最久的顯示器。它特殊的性能和成熟的工藝一直是顯示技術(shù)中的主流產(chǎn)品。它用模擬方式驅(qū)動(dòng)，在數(shù)字電路全面取代模擬電路以前，這一優(yōu)勢(shì)不會(huì)消失。它有特點(diǎn)：顯示效果佳，質(zhì)量可靠，尤其在這幾年，CRT通過不斷地自我更新，從不同角度克服了自身的一些弱點(diǎn)，質(zhì)量性能不斷提高，合自身的缺點(diǎn)不斷被克服，CRT的缺點(diǎn)：空間體積大，工作電壓高，功耗大，不能和大規(guī)模集成電路配合，軟X射線影響健康。
二、平板顯示器的多面發(fā)展
基于以上CRT的許多優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，人們一直追求又具有CRT所有優(yōu)點(diǎn)又可以克服CRT所有的缺點(diǎn)的這樣的一種平板型顯示器件。從上世紀(jì)70年代起各種平板顯示器件就有如雨后春筍般先后涌現(xiàn)。
1）液晶顯示器件
2）電致發(fā)光顯示東山再起
3）LED（lighte emitting diode）
4）等離子顯示（PlasmaDisplay Panel）簡(jiǎn)稱PDP
5）其他平板顯示器件
6）平板場(chǎng)發(fā)射顯示器，簡(jiǎn)稱FED(FLAT FIELD EMITTING DISPLAY)
三、大屏幕顯示
大屏幕顯示已經(jīng)是顯示技術(shù)中的一個(gè)大類。大屏幕顯示是一個(gè)多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)。常見的有以下幾種：
1）投影大屏幕
2) 巨型平板顯示
3) 電視墻
4)背投電視
液晶地位
顯示器件分類
1)主動(dòng)顯示器件:
輝光顯示、等離子顯示PDP、霓虹燈顯示、電致發(fā)光顯示(EL)、OEL等；
2)被動(dòng)顯示器件
下表1.1所示被動(dòng)型顯示器件的分類：
液晶產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)
LCD產(chǎn)品制造涉及光學(xué)、半導(dǎo)體、電機(jī)、化工、材料等各項(xiàng)領(lǐng)域，上下游所需技術(shù)層面極廣，所以少有單一廠商能從材料到成品全部都做，因此各領(lǐng)域分工明顯，上游材料包括玻璃基板、ITO導(dǎo)電玻璃廠、偏光板、彩色濾光片、光源模塊、液晶、半導(dǎo)體制造工序所需光罩，液晶驅(qū)動(dòng)IC、印刷電路板（PCB）等；中游則集合各材料，制造LCD面板，提供給下游應(yīng)用廠商使用，由于下游應(yīng)用產(chǎn)品眾多，所需面板規(guī)格幾乎都不相同，需根據(jù)產(chǎn)品切割面板尺寸，因此LCD面板較沒有規(guī)格產(chǎn)品；下游應(yīng)用產(chǎn)品種類眾多，從各式家電、消費(fèi)性、信息、通信及工業(yè)產(chǎn)品，只要是需要顯示的器具，都需使用LCD產(chǎn)品。
優(yōu)異和前景
綜合比較各類顯示器件，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，液晶顯示器件確實(shí)具有很多獨(dú)到的優(yōu)異特性，下面作一下簡(jiǎn)單介紹：
一、優(yōu)點(diǎn)：
1）低壓、微功耗
極低的工作電壓，只要2V~3V即可工作，而工作電流僅幾個(gè)微安即每個(gè)顯示字符只有幾個(gè)微安。一個(gè)小小的鈕扣電池也可以用1~2年，這是其他任何顯示器件無法比擬的。在工作電壓和功耗上液晶顯示正好與大規(guī)模的集成電路的發(fā)展相適應(yīng)。如電子手表、計(jì)算器、便攜儀表、手提電腦和GPS電子地圖等的實(shí)現(xiàn)都成為可能。
2）低壓驅(qū)動(dòng)
一般扭曲向列型（TN）器件閥值電壓僅1.5~2V，可以直接與大規(guī)模集成電路直接相配。
3）平板型結(jié)構(gòu)
液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)是由兩片玻璃基板制成的薄形盒。這種結(jié)構(gòu)最利于用作顯示窗口，而且它可以在有限的面積上容納最大量的顯示內(nèi)容，顯示內(nèi)容的利用率最高。此外，這種結(jié)構(gòu)不僅可以作得很小，如照相機(jī)上所用的顯示窗，而且作的很大，如大屏幕液晶電視及大型液晶廣告牌。
這種結(jié)構(gòu)還便于大批量、自動(dòng)化生產(chǎn)。現(xiàn)階段液晶顯示器件的生產(chǎn)大都采用自動(dòng)化半自動(dòng)化的集成化工藝生產(chǎn)，僅少量工人即可開動(dòng)一條年生產(chǎn)上千上萬片的生產(chǎn)線。
現(xiàn)階段已經(jīng)以開發(fā)出了用塑料基片制成的液晶顯示器件。這種器件薄如紙，并可彎曲，從而進(jìn)一步的降低了使用空間。
4）被動(dòng)型顯示
1）、顯示器件本身不能發(fā)光，它靠調(diào)制外界光達(dá)到顯示目的。它不像主動(dòng)型顯示器件那樣，靠發(fā)光刺激人眼實(shí)現(xiàn)顯示，而是單純靠對(duì)外界光的不同反射形成的不同對(duì)比度來達(dá)到顯示目的的。所以稱之為被動(dòng)型顯示。被動(dòng)型顯示更適合于人眼視覺，不易感到疲勞。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)在大信息量，高密度快速變換，長(zhǎng)時(shí)間觀察的顯示尤其重要。
2）、被動(dòng)型顯示不怕光沖刷。所謂光沖刷，就是指當(dāng)環(huán)境光較亮?xí)r，被顯示的內(nèi)容信息被光沖淡，從而顯示不清晰，而被動(dòng)型顯示，由于它是靠反射外部光達(dá)到顯示目的，所以外部光越強(qiáng)，反射的光也越強(qiáng)，顯示的內(nèi)容也就越清晰。
3）、液晶顯示不僅可以在室外也可以在室內(nèi)顯示，對(duì)于在室內(nèi)黑暗中顯示可以配備背光源就可以克服不能看的缺點(diǎn)。
5）顯示信息量大
與CRT相比，液晶顯示器件沒有蔭罩限制，像素點(diǎn)可以作得更小，更精細(xì)；與等離子顯示相比，液晶顯示器件像素點(diǎn)處不需要等離子顯示那樣，像素點(diǎn)間要留有一定的隔離區(qū)。因此液晶顯示在同樣大小的顯示窗面積內(nèi)，可以容納更多的像素和更多的信息，這對(duì)于制作高清晰度電視，筆記本式電腦都非常有利。
6）易于彩色化
液晶本身無顏色，是有許多方法可以實(shí)現(xiàn)彩色化，如濾色法和干涉法。由于濾色法技術(shù)比較成熟，使液晶的彩色化更準(zhǔn)確更艷麗更沒在色失真的彩色化效果。
7）長(zhǎng)壽命
液晶材料是有機(jī)高分子合成材料，具有極高的純度，其他材料也都是高純物質(zhì)，在極凈化的條件下制成，液晶的驅(qū)動(dòng)電壓又很低，驅(qū)動(dòng)電流更是很微小，這種器件的劣化幾乎沒有，壽命很長(zhǎng)，從實(shí)際應(yīng)用中考察，除硬性撞、破碎或配套件損壞外，液晶顯示器件自身的壽命終結(jié)幾乎沒有。
8）無輻射無污染
液晶顯示器件在使用中不會(huì)產(chǎn)生軟X射線或電磁波輻射，而輻射可以造成環(huán)境污染和信息的泄露，而液晶顯示器件不會(huì)產(chǎn)生此類問題。它是理想的顯示器件。
二、各種顯示器比較
下表為幾種具有代表性的顯示器件結(jié)構(gòu)原理和特點(diǎn)
三、液晶顯示器的應(yīng)用
液晶顯示器件的優(yōu)異特性決定了它在各類顯示器件中的地位。只有20余年液晶顯示就改變了幾百年的鐘表計(jì)時(shí)行業(yè)，電子計(jì)算器已經(jīng)人人必備，智能化儀器儀表使用了液晶顯示，使它可以成為便攜式。各種電腦改變了人類生活方式，甚至改變了戰(zhàn)爭(zhēng)形式。
液晶作為一種特殊的功能材料，具有極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值。隨著以液晶顯示器件為主的各類液晶產(chǎn)品的出現(xiàn)和發(fā)展，液晶已經(jīng)深入到各行各業(yè)以及社會(huì)生活的各個(gè)角落。人類開發(fā)了液晶，液晶改變著人類生活。
四、液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
高性能嵌入式便攜設(shè)備的普及對(duì)嵌入式顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了新的要求：高性能、低功耗、體積小、可移植性好和能工作在各種光照環(huán)境下。本文設(shè)計(jì)的嵌入式顯示系統(tǒng)為這類便攜設(shè)備的顯示系統(tǒng)開發(fā)提供了一種解決方案，不但滿足了高端嵌入式設(shè)備所需要的高性能，而且在高亮度顯示條件下能維持低功耗，適用于高檔PDA、便攜媒體播放器、手持式導(dǎo)航儀、便攜醫(yī)療和測(cè)試設(shè)備等領(lǐng)域。
主要器件的恰當(dāng)選擇是實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目標(biāo)的關(guān)鍵，本文選用的嵌入式微處理器三星電子S3C2440A(同時(shí)也是本顯示系統(tǒng)的LCD控制器)主要面向高端嵌入式設(shè)備，它采用ARM920T內(nèi)核，最高工作頻率達(dá)533MHz，內(nèi)含3通道的異步串行口、SDRAM控制器、I2C總線接口、USB主、從單元設(shè)備接口、攝像頭接口、AC97音頻編解碼接口、觸摸屏接口和LCD控制器等眾多片上外設(shè)，低功耗，性價(jià)比高。
另外，夏普公司3.5英寸透反射式TFT-LCD LQ035Q7DH01采用了Advanced-TFT技術(shù)，它利用互連薄膜晶體管的導(dǎo)電跡線的金屬敷膜作為反射器，通過LCD矩陣返回入射光，提高了強(qiáng)環(huán)境光下的亮度同時(shí)又能保持較低的功耗；在明亮場(chǎng)所時(shí)具備 HR-TFT(高反射液晶)功能，而在暗淡環(huán)境下又具備內(nèi)置背燈的透過型液晶功能，能在強(qiáng)烈的陽光和全黑的環(huán)境下工作。其屏幕分辨率為320×240，用18位數(shù)據(jù)信號(hào)能顯示262144種色彩。
由于linux嵌入式應(yīng)用具有良好的穩(wěn)定性和平臺(tái)可移植性，同時(shí)又開放原代碼，成本低廉，本文選用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)。軟件開發(fā)環(huán)境采用Linux 2.4.20平臺(tái)，交叉編譯器為arm-linux-gcc 2.95.3，完成了對(duì)LQ035Q7DH01顯示屏的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。
1 LCD控制器電路
LCD控制器用來傳輸圖像數(shù)據(jù)并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，S3C2440A LCD控制器能支持高達(dá)4K色STN屏和256K色TFT屏，支持1024×768分辨率下的各種液晶屏，具有LCD專用DMA。S3C2440A產(chǎn)生的控制信號(hào)主要有幀同步信號(hào)VFRAME、行同步信號(hào)VLINE、像素時(shí)鐘信號(hào)VCLK和數(shù)據(jù)輸出使能信號(hào)VM。S3C2440A有VD[0:23]共24根RGB數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)格式不同，接線方式就不同，本文用的是RGB565方式。
2 時(shí)序和數(shù)據(jù)匹配電路
由于S3C2440A的LCD控制器與LCD屏LQ035Q7DH01在數(shù)據(jù)格式及顯示時(shí)序上無法匹配，需要選用一種時(shí)序控制IC或者用CPLD來對(duì)不同數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行映射。由于CPLD面積較大、成本較高，因而通常只在需要對(duì)電路進(jìn)行靈活配置的情況下才使用。本文時(shí)序控制IC選用夏普公司的LZ9FC22，該芯片體積小、性能穩(wěn)定、專用于QVGA屏幕TFT-LCD。這是一個(gè)18位(R6G6B6)的控制器，由于本文采用的是RGB565 16位工作模式，所以將芯片輸入引腳R0和B0接地。引腳SIZE用于選擇LCD屏幕類型，接低電平時(shí)為320×240型屏幕。接高電平時(shí)為240×320型屏幕，本文LCD為240×320型屏幕，所以該引腳接高電平。引腳VRVE用于選擇LCD幀掃描方向，接低電平時(shí)掃描方向從上到下，接高電平時(shí)則相反，引腳HRVE用于選擇LCD行掃描方向，接低電平時(shí)掃描方向從右到左，接高電平時(shí)則相反。
為了方便不同用戶使用時(shí)能根據(jù)各自需求靈活配置，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)LCD掃描方向配置電路，如圖3所示。兩對(duì)電阻R32、R34和R33、R35每對(duì)根據(jù)需要各選擇一個(gè)接入電路，從而設(shè)定引腳VRVE和HRVE的高低電平。如欲配置LCD幀掃描方向從上到下，則引腳VRVE應(yīng)為低電平，此時(shí)電路中只需接入電阻R35，電阻R33不用接入；如欲配置LCD幀掃描方向從下到上，則引腳VRVE應(yīng)為高電平，此時(shí)電路中只需接入電阻R33，電阻R35不用接入，LCD行掃描方向的配置與之類似。本文LCD采用從上到下，從左到右的掃描方向，所以將電阻R32和R35接入電路中而R33和R34位置處為空。
3 多路電壓產(chǎn)生電路
LCD屏內(nèi)集成有數(shù)字電路和模擬電路，需要外部提供數(shù)字電壓和模擬電壓。另外，為了完成數(shù)據(jù)掃描，需要TFT輪流開啟/關(guān)閉。當(dāng)TFT開啟時(shí)，數(shù)據(jù)通過源極驅(qū)動(dòng)器加載到顯示電極，顯示電極和公共電極間的電壓差再作用于液晶實(shí)現(xiàn)顯示，因此需要控制LCD的開啟電壓、關(guān)閉電壓，以及加到公共電極上的電壓。
本文采用松下電器生產(chǎn)的低壓差電壓線性調(diào)節(jié)器LM1117DT-3.3芯片來產(chǎn)生時(shí)序控制IC和LCD所需要的數(shù)字電壓。采用美國(guó)美信集成產(chǎn)品公司推出的有源矩陣液晶顯示器電源芯片MAX1664來產(chǎn)生其他電壓，兩芯片所需的 5V輸入電壓由220V交流經(jīng)一個(gè)AC/DC開關(guān)電源變換后提供。MAX1664內(nèi)部集成有兩個(gè)DC-DC變換器，其中DC-DC1提供從輸入電壓值到 5.5V范圍的輸出電壓，DC-DC2為正負(fù)電壓雙路輸出，一路可提供從輸入電壓值到 28V的輸出電壓，另一路可提供0～-10V的輸出電壓。對(duì)于LQ035Q7DH01這樣的小型TFT LCD，MAX1664能為其提供高效的調(diào)節(jié)電壓。另外，MAX1664是一種高功率開關(guān)電源，要注意供電電源電路的連接和旁路電容的連接，芯片旁路端IN和INP之間用一只33Ω的電阻隔離，如圖4所示。圖4中的D4～D6應(yīng)采用高速的肖特基二極管，同時(shí)由于電感的直流等效電阻對(duì)轉(zhuǎn)換效率的影響較大, L3～L4應(yīng)選用等效電阻低的電感, 為減小噪聲輻射，應(yīng)選用屏蔽電感。電路板的布線要細(xì)心操作，接地點(diǎn)的連線要小心處理，否則將影響各輸出電壓的穩(wěn)定。
4 顯示系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖
LCD控制器首先從存儲(chǔ)器SDRAM的顯示緩沖區(qū)中讀出圖像數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成RGB565的數(shù)據(jù)格式，然后將數(shù)據(jù)信號(hào)和LCD控制器產(chǎn)生的控制信號(hào)一并送入時(shí)序控制IC LZ9FC22，時(shí)序控制IC將數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成與LCD相匹配的格式后送入LCD，最后LCD將圖像顯示到屏幕上。這里需要注意的是，在電路板布線時(shí)，LCD控制器到LCD屏的連線距離不可過長(zhǎng)，最好不好超過50cm，否則容易出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤。
以上設(shè)計(jì)的嵌入式顯示系統(tǒng)，顯示亮度達(dá)100尼特，在LCD高亮度的情況下模塊的功耗小于365mW,克服了一般TFT-LCD高亮度伴隨著高功耗的矛盾，同時(shí)由于設(shè)計(jì)的硬件驅(qū)動(dòng)電路只需LCD控制器給出幀同步信號(hào)、行同步信號(hào)、像素時(shí)鐘、數(shù)據(jù)使能信號(hào)和RGB數(shù)據(jù)信號(hào)，因此，為移植到不同的平臺(tái)帶來了較大的靈活性，實(shí)用性很強(qiáng)。
顯示方式
1、反射式
2、透射式
3、投影式
液晶顯示器投影儀中燈片的作用，對(duì)投射光源起調(diào)制作用，所以稱為液晶光閥。早期的液晶光閥是將液晶盒與光敏層組合在一起，中間隔一層遮光層。光敏物質(zhì)為非晶硅、Se、cds等光電導(dǎo)膜。利用光電導(dǎo)層接收不同光量時(shí)，電阻改變，從而調(diào)制加在液晶上的電壓。后來采用可電寫入的CCD，但是現(xiàn)階段多采用液晶盒加有源矩陣。特別是這幾年發(fā)展很迅速的LCOS（LC on Silicon）更是投影式的典型。在LCOS中有源矩陣直接制作在單晶硅片上，尺寸可以做得很小，并可充分利用發(fā)展已很成熟的硅集成工藝。
顯示特點(diǎn)
一 液晶顯示器件在直流電壓作用下會(huì)發(fā)生電解作用，故必須用交流驅(qū)動(dòng)，并且限定交流成分中的直流分量不大于幾十毫伏；
二 由于液晶在電場(chǎng)作用下光學(xué)性能的改變是依靠液晶作為彈性連續(xù)體的彈性變形，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，所以交變驅(qū)動(dòng)電壓的作用效果不取決于其峰值，在頻率小于1000Hz情況下，液晶透光率的改變只與外加電壓的有效值有關(guān)；
三 液晶單元是容性負(fù)載，液晶的電阻在大多數(shù)情況下可以忽略不計(jì)，是無極性的，即正壓和負(fù)壓的作用效果是一樣的。
參考資料 >
彩色液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì).大比特商務(wù)網(wǎng).2013-01-07