摘要：本文將介紹LCD的種類、驅(qū)動器的控制方式、市場動態(tài)、LCD控制驅(qū)動器的設(shè)計流程和設(shè)計中應(yīng)解決的技術(shù)難題。
關(guān)鍵詞：LCD 液晶控制/驅(qū)動器 產(chǎn)品設(shè)計
LCD及控制/驅(qū)動器
LCD的工作原理和結(jié)構(gòu)
對于液晶顯示屏,它通常包括玻璃基板、ITO(Indium Tin Oxide)膜、配向膜、偏光板等制成的夾板,上下共有兩層。每個夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽,上下玻璃基板配向?yàn)?0度。上下夾層中放置液晶,液晶將按照溝槽方向配向。整體看起來,液晶分子的排列就像螺旋形的扭轉(zhuǎn)排列。當(dāng)玻璃基板加入電場時,液晶分子配列產(chǎn)生變化,變成豎立狀態(tài)。當(dāng)液晶分子豎立時光線無法通過,結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。液晶顯示器(LCD)將根據(jù)電壓的有無,控制液晶分子配列方向,使面板達(dá)到顯示效果。
LCD的類型
對LCD的分類,有各種分類方法。通�？砂凑掌滹@示方式分為段式、點(diǎn)字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外,還有多灰度和彩色顯示等。
表1 LCD顯示方式分類
| 顯示器類型 | 顯示特征 | 驅(qū)動電壓/占空比 |
| 段式 | 典型的段式顯示由7段電極構(gòu)成,可顯示0～9之間 | 3～5伏 |
| 點(diǎn)字符式 | 由固定數(shù)的點(diǎn)陣構(gòu)成文字,可顯示數(shù)字和英文字母等 | 3～10伏 |
| 點(diǎn)陣式 | 由點(diǎn)陣集合構(gòu)成,可顯示數(shù)字、字母、漢字和圖形等 | 9～12伏（1/64～1/64） |
| 多灰度點(diǎn)陣式 | 帶有灰度,顯示層次分明 | 12～20伏（1/64～1/128） |
| 帶彩色濾色片的點(diǎn)陣式 | 它由紅綠藍(lán)的三點(diǎn)構(gòu)成點(diǎn)陣中的一個像素 | 15～20伏（1/64～1/128） |
LCD顯示器的驅(qū)動方式
在LCD驅(qū)動時,需在段電極和公共電極上施加交流電壓。若只在電極上施加DC電壓時,液晶本身發(fā)生劣化。液晶驅(qū)動方式包括靜態(tài)驅(qū)動、動態(tài)驅(qū)動等驅(qū)動方式。
（1)靜態(tài)驅(qū)動
所有的段都有獨(dú)立的驅(qū)動電路,表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加電壓。它適合于簡單控制的LCD。
（2)多路驅(qū)動方式
構(gòu)成矩陣電極,公共端數(shù)為n,按照1/n的時序分別依次驅(qū)動公共端,與該驅(qū)動時序相對應(yīng),對所有的段信號電極作選擇驅(qū)動。這種方式適合于比較復(fù)雜控制的LCD。
在多路驅(qū)動方式中,像素可分為選擇點(diǎn)、半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)。為了提高顯示的對比度和降低串?dāng)_,應(yīng)合理選擇占空比（duty）和偏壓(bias)。
施加在LCD上所表示的ON和OFF時的電壓有效值與占空比和偏壓的關(guān)系如下：
Vo:LCD驅(qū)動電壓
N:占空比(1/N)
a:偏壓(1/a)
多路驅(qū)動方式可分為點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動。點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于低占空比應(yīng)用,它在各段數(shù)據(jù)輸出時,將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于高占空比應(yīng)用,它在各幀輸出時,將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。
對于多灰度和彩色顯示的控制方法,通常采用幀頻控制(FRC）和脈寬調(diào)制(PWM)方法。幀頻控制是通過減少幀輸出次數(shù),控制輸出信號的有效值,來實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。而脈寬調(diào)制是通過改變段輸出信號脈寬,控制輸出信號的有效值,來實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。
LCD發(fā)展動向
顯示方式從簡單的段式、點(diǎn)字符式到復(fù)雜的點(diǎn)陣式、階調(diào)式的變化。顯示顏色從黑白逐步變化到彩色。顯示屏從小到大,響應(yīng)時間逐步縮短,目前STN顯示器在成本及消費(fèi)電流方面有優(yōu)勢。TFT顯示器在對比度和動畫對應(yīng)速度方面有優(yōu)勢。
作為LCD驅(qū)動器標(biāo)準(zhǔn)電路生產(chǎn)廠主要有NEC 、EPSON、三星等公司。目前手機(jī)市場中使用最多的驅(qū)動器電路仍然是黑白電路。但是,四灰度LCD驅(qū)動電路和彩色LCD驅(qū)動電路也逐漸投入到市場上。今后具有彩色、大屏幕、可上網(wǎng)、響應(yīng)快的顯示器將成為手機(jī)發(fā)展的流行趨勢。
LCD驅(qū)動器設(shè)計流程
LCD控制驅(qū)動器主要特性
下面將以NEC公司mPD16682A產(chǎn)品為例,說明LCD控制驅(qū)動器主要特性和設(shè)計流程。該芯片適用于手機(jī)、漢字或日語傳呼機(jī)以及其他顯示漢字或日語字符的設(shè)備,每個字符使用16 x 16或12 x 12個點(diǎn)。
* 內(nèi)含1/65分時顯示RAM的液晶顯示控制/驅(qū)動器
* 使用+3伏單一電源
* 內(nèi)含升壓電路（3倍和4倍可轉(zhuǎn)換）
* 132 x 65 位用于點(diǎn)顯示的RAM
* 輸出：132段、65公共端
* 用于COG（Chip on Glass）
LCD驅(qū)動器基本構(gòu)成
LCD驅(qū)動器基本構(gòu)成由以下部分構(gòu)成：
控制部分：
TopDown(自頂向下)
邏輯電路
RAM部分：
手工設(shè)計
異步2 PortRAM
I/O口
輸出專用口
模擬部分：
手工設(shè)計
DC/DC轉(zhuǎn)換器
DA轉(zhuǎn)換器
升壓放大器
電壓跟隨器
穩(wěn)壓電路
溫度補(bǔ)償電路
振蕩電路
I/O部分：手工設(shè)計
關(guān)于LCD控制驅(qū)動器開發(fā)的設(shè)想
以市場為導(dǎo)向,開發(fā)控制驅(qū)動器系列產(chǎn)品
