一、前言

年前做的液晶显示产品已经大规模量产，同事今天问我一些基本概念的时候，有点记不清了。还是得记录下来，以便回顾，本博客也尽量口语化撰写，便于理解。接触的产品主要的段码液晶，笔段在100以内，比如电动车/家用电器/电梯的单色液晶显示屏。

二、液晶屏幕

2.1屏幕定做

液晶屏幕一般是定做，将想设计的样式，尺寸，驱动参数(主要看选型的驱动IC）报给厂家。厂家出具规格书初稿，主要注意偏压比(bias），占空比(duty），pin脚真值表，驱动电压VLCD，颜色。定稿后，拿到样品需要一个月。

2.2屏幕尺寸

液晶的屏幕尺寸是有一个最优尺寸的，例如4.3寸，6.4寸等，一大块玻璃切割成小尺寸，最后没有边角料视为最佳。当然，大块玻璃也会有多种尺寸，最优尺寸的概念稍微关注下就行，不是啥大问题。

2.3液晶发光原理

液晶屏幕主要是由背光(其实就是一排LED，通过导光板均匀地送到整个屏幕）和液晶玻璃组成。
发光原理类似窗(液晶）外的阳光(背光），外部的太阳是常亮的，可以通过PWM调节阳光强弱，窗户开合的角度决定了透进来多少光，窗户往外和往里开都能透光。液晶是电压型驱动，分为公共级COM脚和段级SEG脚，|COM-SEG|电压差的大小决定液晶分子的旋转角度。液晶分子有个特性是不能直流驱动，直流偏置电压会引起液晶分子疲劳失效(当然也见过不恰当的驱动设计导致有个零点几V的偏置电压，但产品卖了很多年，问题也不大，但绝对不推荐），这就类似开窗户的方式要往外开往里开次数幅度相同，数学上就是COM-SEG在一个周期上积分为零。

三、液晶驱动

3.1驱动方式

1.MCU驱动:如果mcu自带驱动功能，而且引脚数量也足够，那么直接MCU就可以驱动液晶显示屏幕，液晶驱动电流一般也就几百微安。
2.专用驱动IC:一般通过I2C，SPI或者厂家独特的2-3线通讯与MCU通讯，可以驱动较多的段数，重点关注驱动COM，SEG脚数量是多少，bias，duty,驱动电压。至于其它附加功能，如背光驱动，按键扫描，按需索取，可有可无。常用的驱动IC，如台湾合泰HT1621，国内也有大量仿制该型号的国产IC，质量其实也不错。
3.其它:根据驱动原理，通过电阻分压的方式等硬件电路搭建驱动，普通MCU控制即可。省掉一个驱动IC，成本降低，可靠性上升，就是代码麻烦点，还是挺合算的。

3.2关键参数

1.对比度
对比度在人眼的直观感受就是，想要亮的笔段又亮又通透，不该亮的笔段人眼丝毫感受不到。一个项目到手，总的笔段应该是固定的，根据笔段数量，成本，需求决定公共极COM数量。如显示内容总共需要40段，可以1COM40SEG静态驱动实现，也可以220，314，410实现动态扫描实现。静态共需41个pin脚，这对于驱动IC和液晶模组都是成本较高的，要求较高，对成本不敏感的项目可选，这种静态驱动是显示效果最完美的。动态4*10仅仅需要14个pin脚即可，引脚少带来成本降低，但缺点就是对比度不高(不该亮的笔段，也有阴影）。
2.duty/占空比
就是整个周期，任意一个COM脚有效驱动的时间占整个周期的比例。确定COM脚的数量后，duty也就确定了。对于10个笔段左右的需求，建议静态驱动，COM=1，该亮的笔段，在人眼的整个周期都是真正亮的，效果也比较完美；50个左右笔段选用COM=2，20多个pin脚就能兼具美观和成本；再多笔段，就需要COM=3和4了，不过最好在项目前期确定显示效果是否能接受。
3.bias/偏压比
和已经固定的占空比配合，达到最优的对比度。每一种COM数都对应有最优的对比度，这需要偏压比来配合。具体选取，有公式参考，所以笔段数确定，duty就是固定的，为了最优对比度，bias也是固定的。
4.VLCD/驱动电压和VDD/电源电压
VDD是驱动IC的工作电压，VLCD是液晶的驱动电压，一般直接从VDD经过一个电阻到VLCD进行取电，其实就是分压原理，驱动IＣ内部有电阻，你再外配一个电阻，电阻从０选到无穷大，VLCD也可以从VDD变成０V。
VLCD的大小是制造屏幕的时候就固定了，厂家认为这个驱动电压是显示效果一致性最好的电压，但是实际项目也可以小幅度调节，以便达到最优的显示效果。
VLCD越大，液晶开启速度越快，但关闭也慢，可以等效为负载相同，充电电压却不同的电气模型，也可以想象大力气开窗户，肯定开的快而且开的幅度大，但是关窗户也费劲；相反，VLCD越小，开启慢，关闭快。常温时，开启关闭速度人眼是感受不到的，但在低温地区，如东北地区，VLCD较大，开启的快倒是挺好，关的慢就会产生"拖尾现象”，下一个笔段都要亮了，上一个笔段还没灭彻底。LCD屏幕手机的拖尾在东北地区，异常严重，各大手机论坛也有较多吐槽，其实这是LCD自身特性，厂商也很无奈，当然苹果就比较优秀，低温的时候直接帮你关机，你就看不到拖尾啦，可以考虑调低一点VLCD达到低温显示效果还算满意的结果。

四、EMC和环境可靠性

EMC主要关注ESD，毕竟人手摸一下屏幕就花屏还是不能忍受的。屏幕以外的电路靠硬件工程师，屏幕的ESD能力就得靠屏幕厂家给力了，屏幕厂家主要靠添加抗静电材料和优化布线解决ESD，前者锦上添花，后者才是根本解决。优秀的厂家可以做到空气15kV,接触8kV，花屏瞬间消失。
环境可靠性主要关注高低温，高温时(>70度）液晶呈现红色，流动速度加快，低温时(<-20度）可能有拖尾现象。温度太极端的场合本身就不适合LCD显示，LED显示才是真爱，毕竟这点温度对于半导体还称不上极端。