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LCD控制驅(qū)動器設計

LCD控制驅(qū)動器設計

作者:佚名來源:不詳錄入:Admin 更新時間：2008-7-27 15:11:03 點擊數(shù)：5

【字體：

】

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，上下玻璃基板配向為90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，使面板達到顯示效果。
　　對LCD的分類，有各種分類方法。通�？砂凑掌滹@示方式分為段式、點字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，還有多灰度和彩色顯示等。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，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雜控制的LCD。在多路驅(qū)動方式中，像素可分為選擇點、半選擇點和非選擇點。為了提高顯示的對比度和降低串擾，應合理選擇占空比（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)動方式可分為點反轉(zhuǎn)驅(qū)動和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動。點反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于低占空比應用，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，來實現(xiàn)多灰度和彩色控制。
　　顯示方式從簡單的段式、點字符式到復雜的點陣式、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，響應時間逐步縮短，目前STN顯示器在成本及消費電流方面有優(yōu)勢。TFT顯示器在對比度和動畫對應速度方面有優(yōu)勢。
　　作為LCD驅(qū)動器標準電路生產(chǎn)廠主要有NEC 、EPSON、三星等公司。目前手機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)、響應快的顯示器將成為手機發(fā)展的流行趨勢。
　　下面將以NEC公司mPD16682A產(chǎn)品為例，說明LCD控制驅(qū)動器主要特性和設計流程。該芯片適用于手機、漢字或日語傳呼機以及其他顯示漢字或日語字符的設備，每個字符使用16 x 16或12 x 12個點。

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)動器基本構成由以下部分構成：
控制部分：
TopDown(自頂向下)、邏輯電路
RAM部分：
手工設計、異步2 PortRAM、I/O口、輸出專用口
模擬部分：手工設計、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、溫度補償電路、振蕩電路

I/O部分：手工設計

顯示屏以手機為例，設計開發(fā)企業(yè)應與國內(nèi)芯片制造企業(yè)聯(lián)手，設計、開發(fā)下列目前或近期即將需求的手機用LCD控制驅(qū)動器的系列產(chǎn)品：
黑白LCD控制驅(qū)動器
多灰度LCD控制驅(qū)動器
彩色STN-LCD控制驅(qū)動器
彩色TFT-LCD控制驅(qū)動器
(1)確定LCD驅(qū)動電路規(guī)格書
根據(jù)市場需求及發(fā)展趨勢，確定LCD驅(qū)動電路的規(guī)格書
（2）建立完整的設計環(huán)境
由于LCD控制驅(qū)動電路涉及到數(shù)字、模擬和高壓電路。SPICE參數(shù)的提取和驗證是其中重要的一項任務。因此，設計和工藝人員應制作測試用的TEG片，并對TEG片進行測試，提取和驗證SPICE參數(shù)，建立完整的設計環(huán)境。
（3）LCD控制驅(qū)動電路設計
電路設計包括確定電路設計方案、邏輯綜合、電路仿真和物理實現(xiàn)。
·采用低功耗技術，需選擇低功耗電源；內(nèi)置存儲器和降低振蕩頻率；采用OSO(One Shot Operation)電路技術；采用MLS（Multi Line Selection多線選擇）驅(qū)動法。
·電路描述與仿真。
數(shù)字電路可采用HDL語言描述，HDL仿真。模擬電路可采用原理圖輸入，SPICE仿真。對于整體電路仿真需采用數(shù)�；旌戏抡婕夹g，還要解決顯示圖象的驗證技術。
·版圖物理實現(xiàn)
為了保證設計效率，數(shù)字電路部分的版圖可利用SE，進行自動布局布線。為獲得高性能，對模擬電路版圖及I/O部分版圖應采用手工布圖。由于全芯片采用不同的方法分塊制作，因此需利用全芯片合成、布局布線技術和部分電路版圖和全芯片版圖的DRC技術。
（4）LCD控制/驅(qū)動電路測試技術。例如，多引腳對應能力；高速數(shù)據(jù)傳送；高精度測試；高電壓對應。

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