Ansteuerung von reinen Grafik LCDs
Viele kennen das Problem: Der Kauf eines Grafik LCD war ein Schnäppchen, bis sich herauststellt, dass es ein reines Display ohne Controller ist. Für den normalen Nutzer ist das LCD ohne Controller wertlos.
Dieses
Blockschaltbild zeigt den typischen Aufbau eines Grafik LCDs.
Bei jedem Controllerlosen LCD findet man die Datenleitungen D, die je nach Typ
und Größe zwischen einer und 24 Leitungen variieren.
Weiterhin werden sich bei jedem LCD die Leitungen Frame (FLM, Scan Start, VSync),
Load (Latchpuls, LP, YSCL, CP1, HSync) und CP (XSCL, CP2, Shift Clock).
Der Bildaufbau läuft wie bei einem TV: Die Daten werden von links oben
nach rechts unten geladen. Allerdings werden die Daten nicht Pixelweise sonder
in ganzen Zeilen gleichzeitig angezeigt.
Je
nach Display werden mit jedem Takt der Shift Clock 1-8 Pixel einer Zeile der
Reihe nach ins LCD geladen.
Sind genügend Daten für eine Zeile geladen, aktiviert man den Load
Eingang, der die Daten abspeichert und anzeigt. Danach springt das LCD automatisch
in die nächste Zeile, deren Daten wiederum über den Schiebetakt geladen
werden.
Hat man alle Zeilen durch, wird für eine Zeile das Frame Signal aktiviert,
woraufhin das LCD an die erste Zeile springt.
Da LCDs mit einer Wechselspannung angesteuert werden, wird periodisch das Ansteuersignal
umgepolt. Neuere Displays machen das von alleine, ältere benötigen
dafür eine Rechteckspannung, die im Bereich von 50Hz und 500Hz liegen kann.
Was man dafür nimmt ist egal, wichtig ist nur, dass diese Spannung ein
Tastverhältnis von exakt 50% hat. Gut lässt sich eine solche Frequenz
mit einem exakten Tastverhältnis z.B. mit einem 4060 erzeugen.
Da
fast alle LCDs die negative Betriebsspannung als Betriebsspannung für einen
Operationsverstärker verwenden, der einen Spannungsteiler puffert, ist
es unnötig, die negative Spannung sehr viel größer zu machen,
als die eigentlich benötigte Spannung (meist als Kontrasteingang oder VLCD
bezeichnet).
Deshalb reicht es den Ausgang des Spannungswandlers über eine LED mit dem
VLCD Eingang des Displays. Durch den internen Widerstand des Spannunsgteilers
leuchtet die LED schwach. Die an der LED abfallende Spannung liegt bei etwa
2V. Diese Spannung reicht um im Arbeitsbereich des Operationsverstärkers
zu liegen. Um nun den Kontrast zu regeln reicht es die gesamte vom Spannungswandler
erzeugte Spannung zu regeln.
Daten eines unbekannten LCDs bestimmen
Vor kurzem bekam ich ein 486er Notebook mit defektem Diskettenlaufwerk und Akku. Der Rest funktionierte noch. Ein Notebook ohner Akku und Diskettenlaufwerk ? Unbrauchbar ! Das LCD (LCM5483) lässt sich aber noch gut verwenden. Also LCD ausgebaut, Laptop eingeschaltet und gemessen:
Pin | gemessen | Belegung |
1 | unregelmäßig Daten | UD 0 |
2 | unregelmäßig Daten | UD 1 |
3 | unregelmäßig Daten | UD 2 |
4 | unregelmäßig Daten | UD 3 |
5 | +5V | Vcc |
6 | 130Hz | FRAME |
7 | 450Hz | AC Drive |
8 | 0V | GND |
9 | 31,5kHz | LP/YSCL |
10 | 0V | GND |
11 | 6MHz | XSCL |
12 | unregelmäßig Daten | LD 0 |
13 | unregelmäßig Daten | LD 1 |
14 | unregelmäßig Daten | LD 2 |
15 | unregelmäßig Daten | LD 3 |
16 | +5V | Vcc |
17 | 0V | GND |
18 | -23V | VEE |
19 | -23V | VEE |
20 | -20V | Vcontrast |
Wie kommt man aber von
den gemessenen Werten auf die Anschlussbelegung ?
Eigentlich ganz einfach: Bei einem LCD gibt es 3-4 Takte:
Einer liegt irgendwo
bei einigen MHz, einer irgendwo bei einigen 10kHz und der dritte bei etwa 100Hz.
Eventuell gibt es noch ein AC Drive Signal das irgendwo im 100Hz Bereich liegt.
Dieses lässt sich aber ganz gut vom Frame Signal unterscheiden, denn Frame
hat ein stark unsymmetrisches Tastverhältnis. Die kurzen Peaks kann man
(ebenso beim LP Signal) schnell auf einem Oszilloskop übersehen.
Die Leitungen, auf denen sehr unregelmäßige Daten anliegen, sind
die Displaydaten. Die meisten 640x480 LCDs haben 8 (bei Schwarzweis) oder 16
(bei farbigen) LCDs.
Um die Leitungen der oberen oder unteren Hälfte zuordnen zu können,
gibt es einen einfachen Trick: Man geht z.B. in DOS und schreibt einige Zeilen
die nur in der oberen Hälfte liegen. Auf einer der beiden 4bit Leitungen
tut sich jetzt garnichts, das ist dann die untere Hälfte.
Die Spannungen sind auch einfach zu messen. GND kann man dadurch finden, indem man mit einem Ohmmeter einfach eine Verbindung zu dem Metallrahmen des LCDs oder des Mainboards sucht. Alternativ sucht man sich ein bekannten Logik IC (wie z.B. 74HC74) und sucht eine Verbidnung zu Pin 7. Dasselbe macht man auch für Vcc (Pin 14 am 74HC74). Ansonsten kann man auch Elkos oder andere Kondensatoren zu Hilfe nehmen.
Die beiden negativen Spannungen lassen sich ganz einfach messen. Manchmal gibt es auch nur eine Spannung. Bei Farb LCDs sollte man aufpassen, denn die verwenden oft eine positive Spannung von etwa 20-40V.