如何實現(xiàn)LCD顯示屏驅(qū)動電路的高性能設(shè)計是當(dāng)前手持設(shè)備設(shè)計工程師面臨的重要挑戰(zhàn)。本文分析了LCD顯示屏的分類和性能特點,介紹了設(shè)計中關(guān)鍵器件LDO和白光LED的選擇要點,以及電荷泵LED驅(qū)動電路的設(shè)計方法。

STN-LCD彩屏模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示,它的上部是一塊由偏光片、玻璃、液晶組成的LCD顯示屏,其下面是白光LED和背光板,還包括LCD驅(qū)動IC和給LCD驅(qū)動IC提供一個穩(wěn)定電源的低壓差穩(wěn)壓器(LDO),二到八顆白光LED以及LED驅(qū)動的升壓穩(wěn)壓IC。

STN-LCD顯示屏模塊的電路設(shè)計結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示,外來電源Vcc經(jīng)LDO降壓穩(wěn)壓后,向LCD驅(qū)動IC如S6B33BOA提供工作電壓,驅(qū)動彩色STN-LCD的液晶顯示圖形和文字;外部電源Vcc經(jīng)電荷泵升壓穩(wěn)壓,向白光LED如NACW215/NSCW335提供恒壓、恒流電源,LED的白光經(jīng)背光板反射,使LCD液晶的65K色彩充分表現(xiàn)出來,LED的亮度直接影響LCD色彩的靚麗程度。

LCD屬于平板顯示器的一種,按驅(qū)動方式可分為靜態(tài)驅(qū)動(Static)、單純矩陣驅(qū)動(Simple Matrix)以及有源矩陣驅(qū)動(Active Matrix)三種。其中,單純矩陣型又可分為扭轉(zhuǎn)式向列型(Twisted Nematic,TN)、超扭轉(zhuǎn)式向列型(Super Twisted Nematic,STN),以及其它無源矩陣驅(qū)動液晶顯示器。有源矩陣型大致可區(qū)分為薄膜式晶體管型(ThinFilmTransistor,TFT)及二端子二極管(Metal/Insulator/Metal,MIM)兩種。TN、STN及TFT型液晶顯示器因其利用液晶分子扭轉(zhuǎn)原理的不同,在視角、彩色、對比度及動畫顯示品質(zhì)上有優(yōu)劣之分,使其在產(chǎn)品的應(yīng)用范圍分類亦有明顯差異。以目前液晶顯示技術(shù)所應(yīng)用的范圍以及層次而言,有源矩陣驅(qū)動技術(shù)是以薄膜式晶體管型為主流,多應(yīng)用于筆記本電腦及動畫、影像處理產(chǎn)品;單純矩陣驅(qū)動技術(shù)目前則以扭轉(zhuǎn)向列以及STN為主,STN液晶顯示器經(jīng)由彩色濾光片(colorfilter),可以分別顯示紅、綠、藍三原色,再經(jīng)由三原色比例的調(diào)和,可以顯示出全彩模式的真彩色。目前彩色STN-LCD的應(yīng)用多以手機、PDA、數(shù)碼相機和視屏游戲機消費產(chǎn)品以及文字處理器為主。

器件選擇

1. LDO選擇。由于手機、PDA、數(shù)碼相機和視屏游戲機消費產(chǎn)品都是以電池為電源,隨著使用時間的增長,電源電壓逐漸下降,LCD驅(qū)動IC需要一個穩(wěn)定的工作電壓,因此設(shè)計電路時通常由一個LDO提供一個穩(wěn)定的2.8V或3.0V電壓。LCM將安裝在手機的上方,與手機的射頻靠得很近,為了防止干擾,必須選用低噪音的LDO,如LP2985、AAT3215。

2. 白光LED。按背光源的設(shè)計要求,需要前降電壓(VF)和前降電流(IF)小、亮度高(500-1800mcd)的白光LED。以手機LCM為例,目前都使用3-4顆白光LED,隨著LED的亮度增加和手機廠商要求降低成本和功耗,預(yù)計到2004年中LCM都會選用2顆高亮度白光LED(1200-2000mcd),PDA和智能手機由于LCD屏較大會按需要使用4-8顆白光LED。NACW215/NSCW335和EL 99-21/215UCW/TR8是自帶反射鏡的白光LED,EL系列其亮度分為T、S、R三個等級,T為720-1000mcd,S為500-720mcd,都是在手機LCD背光適用之列。