目次

　低価格化が進み品種が増えたLCDは組み込みの世界で大活躍する！
イントロダクション　ますます注目される小型液晶ディスプレイ

　パラレル・バス/シリアル・バス/アナログRGB/ディジタルRGBなど
第1章　LCDへのビデオ・データのインターフェースあれこれ
　パラレル・バスで接続する
　ドット・マトリックス・キャラクタ・ディスプレイ・モジュール
　ワンチップ・マイコンで簡単に制御できる
　SC1602BSLB/BS*B(Sunlike Display Tech.)の接続方法
　ドット・マトリックス・グラフィック・ディスプレイ・モジュール
　ILM-1252G(インテグラル電子)への接続方法
　シリアル・バスで接続する
　インテリジェント・グラフィックLCD
　ITC-2432-035(インテグラル電子)の接続方法
　RGB信号で接続する
　アナログRGB接続のLCD
　NL3224AC35-10(NEC液晶テクノロジー)への接続方法
　LQ080T3AG01(シャープ)への接続方法
　ディジタルRGB接続のLCD
　NL6448BC20-08(NEC液晶テクノロジー)への接続方法
　LVDSインターフェースで接続する
　高速信号の伝送に向く
　LVDSインターフェースICによるLCDへの接続例
　AA121SL03(三菱電機)への接続方法
　産業用LCDの入手方法
　NEC液晶テクノロジー株式会社
　三菱電機株式会社
　京セラ株式会社
　シャープ株式会社
　コラム　「高圧注意！」バックライト・インバータのお話し
　コラム　LCDを「素」で買うと…

　アルファベット，カタカナ，記号，ユーザ定義文字を表示でき廉価
第2章　キャラクタ・ディスプレイ・モジュールの使い方
　使い方は簡単！8ビットのデータでレジスタを制御する
　まずはキャラクタ・モジュール全体の構成を知ろう
　LCDコントローラ内部の各機能ブロックの役割を知ろう
　インストラクション・レジスタとデータ・レジスタ
　ビジー・フラグ
　アドレス・カウンタ
　表示データRAM
　キャラクタ・ジェネレータROM
　キャラクタ・ジェネレータRAM
　タイミング発生回路
　ドライバ回路
　カーソル/ブリンク制御回路
　各インストラクションの機能
　表示クリア
　カーソル・ホーム
　エントリ・モード・セット
　表示ON/OFFコントロール
　カーソル/表示シフト
　ファンクション・セット
　CGRAMアドレス・セット
　DDRAMアドレス・セット
　ビジー・フラグ/アドレス読み出し
　CGRAM/DDRAMデータ書き込み
　CGRAM/DDRAMデータ読み出し
　インストラクションの使い方
　電源投入後に設定される初期値
　確実に動作させるためインストラクションによる初期化を行う
　インストラクションを転送する
　キャラクタ・モジュールの制御回路例
　制御信号のタイミング特性
　H8マイコンを使った例

Appendix　蛍光表示管を使ったキャラクタ・ディスプレイ・モジュール
　VFDモジュールの特徴
　自発光表示で明るく見やすい
　動作温度範囲が-40〜+85℃と広い
　制御が簡単
　多彩なグラフィック・タイプのVFDモジュールがある
　消費電力はやや高い
　VFDの動作原理
　VFDモジュールの電源
　フィラメント電源 Ef
　ロジック電源 VDD1
　ディスプレイ電源 VDD2
　グリッド電圧 Ec
　フィラメント・バイアス電圧 Ek
　VFDを構造で分類する
　一般的なVFDモジュールの構造
　BD-VFDの構造
　CL-VFDの構造
　VFDモジュールを表示タイプで分類する
　キャラクタ・タイプ
　グラフィック・タイプ
　グラフィック・タイプのVFDモジュールへの接続
　パラレル・インターフェース
　シリアル・インターフェース
　制御ボードの製作
　VFDモジュールを動かしてみる

　LCD駆動回路内臓マイコンに直結でき，安価，大量生産に向く
第3章　固定表示LCDの特徴と使い方
　LCD注文の際，知っておきたい諸特性
　表示モード(LCDパネル・タイプ)
　採光方式
　駆動方式
　視野角，視覚方向
　動作電圧
　接続方法
　動作温度，保存温度
　LCDを注文する前に検討しておきたいこと
　表示内容
　駆動回路
　LCD内部配線とセグメント割り付け
　製作
　LCDをマイコンで駆動する
　駆動電圧
　マイコンのソフトウェア
　テスタにみるLCDの制御例

　SRAMをリード/ライトするのと同じ感覚でLCDを制御できる
第4章　描画専用CPU付きグラフィックLCDの使い方
　VGA以下のカラーLCDの種類
　ドット数による分類
　表示方式による分類
　透過型と反射型
　接続する信号による分類
　組み込みに向くLCDの供給メーカは？
　マイコンのアドレス/データ・バスで制御できるLCDの内部
　ディジタルRGB接続のLCDを制御するハードウェアの製作
　ハードウェアの仕様
　LCDコントローラの周辺回路
　電源回路
　入力コネクタ部
　LCDへの出力部
　バックライト・インバータ部
　FPGA部
　フレーム・バッファ用メモリIC
　LCDコントローラの内部ブロック
　フレーム・バッファについて
　レジスタについて
　全体の組み立て
　ソフトウェアの設計
　購入したのはH8/3052LAN開発キット
　スタートアップ・プログラム
　点描画，ボックス描画ソフト
　文字描画ソフト
　7セグメント表示ソフト
　そのほかのライブラリなど
　動作確認
　ソフト1：8色タイル・パターン
　ソフト2：自動ブリンク機能
　ソフト3：透明色表示の確認
　ソフト4：7セグメント表示とバー・グラフ表示
　65000色化
　製作に関するアドバイス
　製作に要した時間と費用など
　産業用LCDを自社商品へ採用するときの問題点
　供給期間
　ノイズ
　額縁
　耐水性
　表示品位の温度変動
　耐衝撃性能
　インターフェース
　消費電力
　コラム　タッチ・パネルのしくみ
　コラム　実際にカラーLCDを動かしてみたい方へ

　シリアル・パスを使いコマンドを送るだけで文字や画像を表示できる
第5章　描画コマンド方式のグラフィックLCDの使い方
　RS-232-C I/Fを持つITC-6448の特徴
　ITC-6448の描画に関する特徴
　ITC-6448に搭載されたLCDコントローラの特徴
　ITC-6448のコマンドの説明
　ITC-6448を使ってみる
　サンプル画面の仕様
　表示前の準備
　実際に表示させてみよう

Appendix　アナログRGB信号をディジタルRGB信号に変換する回路
　変換基板のブロック図
　変換基板各部の説明
　実際にLCDを動かしてみる

　赤外線脈波計を作りながら学ぶ
第6章　RAM付きグラフィックLCDの使い方
　グラフィックLCDへのインターフェースの種類
　描画コマンドを受け付けるCPUにアクセスする方式
　ライブラリをカスタマイズできる描画専用CPUにアクセスする方式
　表示データRAM内蔵の液晶表示コントロール専用ICにアクセスする方式
　アナログのRGB信号で市販のパソコン用モニタなどにアクセスする方式
　SG12232を使った赤外線脈波計の製作
　グラフィックLCD SG12232の使い方
　製作した赤外線脈波計の回路
　赤外線脈波計の動作原理
　プログラムの制作
　VRAMボードの製作
　ボードの仕様
　ハードウェアの製作
　回路構成
　CPLDの回路設計
　拡散処理
　コラム　CRTコントロールと液晶コントロールの違い

　文字を映し出すしくみから高解像度を実現する技術まで
第7章　LCDの表示原理
　白や黒の表し方
　2枚の偏光板を通過する光の量を調節する
　たくさんの偏光板対を集めれば文字を表現できる
　偏光板間を通過する光のねじれぐあいを液晶分子で調節する
　透明電極で画素ごとの液晶層に電圧を加える
　液晶分子をねじる方法はいろいろある
　液晶表示モードはLCDの性能を決める最大要素
　液晶分子は発光しないためバックライトが必要
　液晶の駆動方法は二つ…スタティック駆動とダイナミック駆動
　画素ごとに完全独立制御を行うスタティック駆動
　画素数が増えてくるとダイナミック駆動
　単純マトリックス駆動方式のあらまし
　構造がシンプル
　信号線と走査線の交点で液晶に任意の電圧を加える
　配線数をM+N本に抑え各液晶に加える電圧を走査する
　画素に加える電圧と明るさの関係
　単純マトリックス方式の欠点
　クロストークが発生する
　単純マトリックス方式の弱点を克服する方法
　実効電圧を平均化する電圧平均化法
　半選択画素と非選択画素に加わる電圧が同じためクロストークが出ない
　電圧平均化法の実際
　これまでのTNモードでは高解像度化が望めない…STNモードの登場
　TNモードは制御電圧に対して白表示と黒表示の変化が鈍く動作マージンが足りない
　STNモードは動作マージンが1.1以下であっても駆動可能
　STNモードの登場でLCDの解像度は上がり今も利用されている
　単純マトリックス方式の欠点を解決するアクティブ・マトリックス方式
　単純マトリックスからアクティブ・マトリックスへ
　STNモードの弱点
　スイッチをもつことでクロストーク電圧の影響を受けない
　画素スイッチをもつためさまざまな液晶表示モードを使用できる
　アクティブ・マトリックス方式では走査線と信号線，トランジスタなどが下側ガラス板に存在する
　TFT画素構造にはCLCとCstgが付く
　TFTの書き込み動作と保持動作
　Cstgが必要な理由…保持動作の時定数を大きくしフリッカを抑える
　アクティブ・マトリックス方式においてスイッチの役目を果たすTFTと画素の構造
　TFTのOFF抵抗を保持するため逆スタガ構造をとる
　TFTにはアモルファス・シリコンが使われている
　アクティブ・マトリックス方式は製造工程が複雑
　実際のアクティブ・マトリックス方式LCD
　アクティブ・マトリックス方式の駆動法
　走査線と信号線の電位を上げ下げするだけ
　走査線と信号線の電位の関係
　液晶に加わる電圧極性は隣接する画素間で逆になる
　コラム　バックライトが不要な反射型LCD

Appendix　画質を劣化させる制御線の波形なまりなどへの対応
　波形なまりの影響とその対策
　抵抗やコンデンサを伝わるうちに波形なまりが起こる
　波形なまりが画質劣化につながる
　波形なまりの影響をできるだけなくすくふう
　フィード・スルー電圧の発生メカニズムと対策
　書き込み動作後と保持動作中の液晶に加わる電圧の差がフィード・スルー電圧
　フィード・スルー電圧が発生する要因
　実際のアクティブ・マトリックス方式では信号線電位を正方向にもち上げる
　保持容量Cstgを設けるもう一つの理由

　RGB画素のON/OFFと明るさ調整が肝
第8章　LCDにおける色表現のしくみ
　どうやってカラー表示をしているか
　赤，緑，青の光を組み合わせると8色を表現できる
　3原色の組み合わせと濃淡の調整によって色の数を増やす
　LCDがRGBを表現するしくみ
　LCDの明るさ調整のしくみ
　偏光板の役割
　光の振動方向をそろえる
　2枚の偏光板の偏光軸の向きを変えると通過する光量が変わる
　液晶分子の働き
　液晶分子は光の振動方向にねじりを与えることができる
　2枚の偏光板とそこに充填する液晶分子の関係
　液晶分子の向きを制御する方法
　256段階の電圧をかければ256階調の光量を得る
　コラム　液晶パネルができるまで

　液晶マトリックスを駆動し文字や画像を映し出す
第9章　LCDドライバICの動作と役割
　表示装置におけるドライバICの位置付け
　液晶セルを駆動するために最終段に置かれている
　例1…パソコン用LCD
　例2…携帯電話用LCD
　液晶セルにデータが表示されるまで
　LCDに内蔵される電源の役割
　中小型LCDでは電源を内蔵するほうが有利
　LCDの中での電圧レベルの変化
　駆動波形を交流化し液晶セルの劣化を防ぐ
　信号線と走査線を駆動するXドライバとYドライバ
　Yドライバの機能とブロック図
　Xドライバの機能とブロック図
　XドライバとYドライバの駆動波形を組み合わせる
　パッシブLCDの駆動波形
　カラーSTN方式の駆動方法
　STNとしては最も基礎的なAPT駆動法
　フレームごとに波形を電圧方向に圧縮するIAPT駆動法
　一度に複数の走査線を選択するMLA駆動法
　アクティブLCDの駆動波形
　TFD方式の駆動方法
　薄膜ダイオードで電荷を供給する
　TFDはディジタル駆動…明るさや色の階調はPWMで付ける
　寄生容量や漏れ電流を防ぐため1ライン反転駆動をする
　αTFT方式の駆動方法
　薄膜トランジスタで電荷を供給する
　αTFT方式はアナログ駆動
　LTPS方式の駆動方法
　1画素の構造はTFTと同じだがガラス上に多くの機能を作り込む
　LTPS方式もアナログ駆動

　少ない本数でも安定して伝送できるので，解像度の高いLCDに向く
第10章　LVDSインターフェース活用のススメ
　産業機器用LCDも標準インターフェースを搭載し始めた
　インターフェースはLCDの解像度である程度決まる
　ディジタルRGBインターフェース
　マイコンの汎用I/O端子でも制御できる
　高速データを数十本もドライブすることになる
　アナログRGBインターフェース
　D-A/A-Dコンバータを使うことで信号の本数を減らせる
　接続回路例
　欠点
　LVDSインターフェース
　なぜLVDSなのか
　接続回路例
　利点

Appendix　LVDSの電気的仕様
　信号インターフェースのいろいろ
　進化する信号インターフェース
　シングルエンドとディファレンシャル
　シングルエンドの信号の伝わり方
　ディファレンシャルの信号の伝わり方
　ディファレンシャルのメリット
　ディファレンシャル・インターフェース LVDSとは
　二つの規格がある
　小振幅(0.35V)で高速伝送に向く
　LVDS回路の構成と動作のしくみ

索引