1.2.2 STN液晶显示屏及其驱动方式

1.STN液晶显示屏的原理

STN液晶显示屏也称超扭转向列液晶显示屏，配合彩色滤光片可显示多种色彩，多用于文字、数字及绘图功能的显示设备上，如低档笔记本式计算机、掌上电脑、低档手机等便携式产品。

正因为STN液晶显示屏中的液晶扭转角度不同，所以其特性也就不同，图1-2-5给出了TN与STN液晶显示屏的电压—穿透率曲线。

从图1-2-5可以看出，当电压比较小时，光线的穿透率很高；电压很大时，光线的穿透率很低；电压在中间位置时，TN液晶显示屏的变化曲线比较平缓，而STN液晶显示屏的变化曲线则较为陡峭。因此，在TN液晶显示屏中，当穿透率由90%变化到10%时，相对应的电压变化就比STN液晶显示屏大。前面曾提到，在液晶显示屏中，是利用电压来控制灰阶的变化的，而上述TN与STN液晶显示屏的不同特性，便造成TN比STN液晶显示屏的灰阶变化要多，所以，一般TN液晶显示屏多为6～8b的变化，也就是64～256个灰阶的变化，而STN液晶显示屏最多为4b，也就只有16个灰阶的变化。除此之外，STN与TN液晶显示屏还有一个不同的地方，就是反应时间不同，一般STN液晶显示屏的反应时间大多在100ms以上，而TN液晶显示屏的反应时间大多在50ms以下。

这里需要说明的是，单纯的TN液晶显示屏本身只有明、暗两种情形（或称黑、白），无法做到色彩的变化；而STN液晶显示屏由于液晶材料的不同，以及能产生光线的干涉现象，显示的色调以淡绿色和橘色为主。如果在传统单色STN液晶显示屏上加上彩色滤光片，并将单色显示矩阵的任一像素点分成3个像素单元（或称子像素），分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三基色，再经由三基色的比例调和，也可以显示出全彩模式的色彩。另外，TN液晶显示屏做得越大，其对比度就会越差，而STN液晶显示屏可以弥补对比度不足的缺陷。

2.STN液晶显示屏的驱动

1）系统构成及接口电路

图1-2-6是800×600分辨率的SVGA模式显示板的系统构成图。STN驱动方式为：当行数N增大时，开电压和关电压的差值就变小。因此，将600线分成两个300线画面驱动，可以提高对比度，实现高画质。实际电路如图1-2-7所示。

由图像控制部分生成STN液晶需要的各种接口信号，包括数据、驱动、同步等，其中， FLM为帧同步信号，CLl为水平同步信号，M为交变信号，D0～D7并行提供上、下两路信号（一路为～DU7的上半画面数据，一路为DL0～DL7的下半画面数据），CL2为数据读取时钟，DISP为指示信号。

STN液晶采用FRC方式控制灰度层次，体现图像反差、色度等级，故内部的时钟频率会很高。为了并行传输每一像素8～16b的数据，数据读取时钟不能低于10MHz。为此，在图像处理电路和液晶模块之间的接口电路中都使用CMOS电平信号。

下面以如图1-2-7所示的800×600分辨率的STN液晶驱动模块为例，介绍扫描驱动、数据驱动和电源电路的基本原理。扫描驱动也称X驱动或水平驱动，数据驱动也称Y驱动或垂直驱动。

2）扫描驱动电路

HD66133是120路输出扫描驱动IC，现用NO.1～NO.5共5片驱动整个600行。NO.1、NO.2和NO.3的上60路驱动上半画面；NO.3的下60路和NO.4、NO.5驱动下半画面。它们分别接扫描电极的选择电压，依次从第1～第300行、第301～第600行同时扫描液晶板。图1-2-8是扫描驱动块HD66133的内部框图，图1-2-9是120路输出对应120段内部移位寄存器的时序关系图。

移位寄存器接水平同步信号（CLl），以脉冲前沿读取帧同步信号（PLM，D101）端的数据，此后，依次移位。移位寄存器的输出信号用电平变换器变换成液晶驱动要求的电平，使液晶驱动电路的选中电压（VH，VL）和无电压（VM）由模拟开关选定输出。由于液晶驱动电压要达到20V以上，液晶驱动电路内的逻辑电平也必须提升到液晶驱动需要的电平上。

当NO.1扫描驱动IC以水平同步信号（CLl）时钟扫描完120行时，D102端输出H电平，交由NO.2扫描驱动IC接续工作。NO.3扫描驱动移位寄存器以60（路输出）×2的方式工作，当帧同步信号（FLM）进入时，第1行与第301行同时被选到并依次扫描下去。

3）数据驱动电路

HD66132是240路输出扫描驱动IC，上、下画面各有10片，共计20片，对应800×3（色）共2400个像素点，应将ON电压数据和OFF电压数据合起来表示数据。第一个数据驱动器（NO.1和NO.11）用数据读取时钟（CL2）30个，分出240个分时钟读完数据。此后，E102 （E101）端子输出低电平，第二个数据驱动器（NO.2和NO.12）的数据输入开始有效。依次进行，直到800×3一整行的数据全部处理完为止。数据读取动作是上、下两个画面同时进行的。一行的数据锁存在锁存器（1）内，由水平同步信号（GLl）的读取沿同时送入锁存器（2）内。在液晶驱动电路里，锁存器（2）中的数据对应ON电压和OFF电压（V0，V1），由模拟开关选择后输出。HD66132数据驱动器的内部框图如图1-2-10所示。