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标题: LCD显示屏的器件选择和驱动电路设计 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-11 14:30
标题: LCD显示屏的器件选择和驱动电路设计
　　STN-LCD彩屏模块的内部结构如图1所示，它的上部是一块由偏光片、玻璃、液晶组成的LCD屏，其下面是白光LED和背光板，还包括LCD驱动IC和给LCD驱动IC提供一个稳定电源的低压差稳压器（LDO），二到八颗白光LED以及LED驱动的升压稳压IC.

图1

　　STN -LCD彩屏模块的电路结构如图2所示，外来电源Vcc经LDO降压稳压后，向LCD驱动IC如S6B33BOA提供工作电压，驱动彩色STN-LCD的液晶显示图形和文字；外部电源Vcc经电荷泵升压稳压，向白光LED如NACW215/NSCW335提供恒压、恒流电源，LED的白光经背光板反射，使 LCD液晶的65K色彩充分表现出来，LED的亮度直接影响LCD色彩的靓丽程度。

图2

　　LCD 属于平板显示器的一种，按驱动方式可分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）以及有源矩阵驱动（Active Matrix）三种。其中，单纯矩阵型又可分为扭转式向列型（Twisted Nematic，TN）、超扭转式向列型（Super Twisted Nematic，STN），以及其它无源矩阵驱动液晶显示器。有源矩阵型大致可区分为薄膜式晶体管型（ThinFilmTransistor，TFT）及二端子二极管型（Metal/Insulator/Metal，MIM）两种。TN、STN及TFT型液晶显示器因其利用液晶分子扭转原理的不同，在视角、彩色、对比度及动画显示品质上有优劣之分，使其在产品的应用范围分类亦有明显差异。以目前液晶显示技术所应用的范围以及层次而言，有源矩阵驱动技术是以薄膜式晶体管型为主流，多应用于笔记本电脑及动画、影像处理产品；单纯矩阵驱动技术目前则以扭转向列以及STN为主，STN液晶显示器经由彩色滤光片，可以分别显示红、绿、蓝三原色，再经由三原色比例的调和，可以显示出全彩模式的真彩色。目前彩色STN-LCD的应用多以手机、PDA、数码相机和视屏游戏机消费产品以及文字处理器为主。

器件选择

　　1. LDO选择。由于手机、PDA、数码相机和视屏游戏机消费产品都是以电池为电源，随着使用时间的增长，电源电压逐渐下降，LCD驱动IC需要一个稳定的工作电压，因此设计电路时通常由一个LDO提供一个稳定的2.8V或3.0V电压。LCM将安装在手机的上方，与手机的射频靠得很近，为了防止干扰，必须选用低噪音的LDO，如LP2985、AAT3215.

　　2. 白光LED.按背光源的设计要求，需要前降电压（VF）和前降电流（IF）小、亮度高（500-1800mcd）的白光LED.以手机LCM为例，目前都使用3-4颗白光LED，随着LED的亮度增加和手机厂商要求降低成本和功耗，预计到2004年中LCM都会选用2颗高亮度白光LED（1200- 2000mcd），PDA和智能手机由于LCD屏较大会按需要使用4-8颗白光LED.NACW215/NSCW335和EL 99-21/215UCW/TR8是自带反射镜的白光LED，EL系列其亮度分为T、S、R三个等级，T为720-1000mcd，S为500- 720mcd，都是在手机LCD背光适用之列。

LED驱动电路设计

　　白光LED的驱动需要供给恒定的电压或恒定的电流，而手机电源一开始工作后，其电压就开始往下降，因而需要升压器件升压、稳压。为了减少升压器件的工作频率对手机射频的影响，一般选用以电容器为电能传递中间体的电容式电荷泵，而以电感器为电能传递中间体的升压器能输出较高电压。

　　电容式电荷泵的效率按其升压方法分倍频和分数倍频二种，前者效率约90%，后者效率约93-95%；电感式升压器效率约83-85%.电容式电荷泵按其输出分恒压输出、恒流输出，按其对LED 驱动的方法分并联恒压驱动、单个恒流驱动和串联恒流驱动。电感式升压器都是恒流输出，输出电压较高，对LED串联驱动。

　　倍频升压的电容式电荷泵如AAT3110，5V恒压输出，最大电流120mA，并联驱动LED，如图3所示。

　　分数倍频升压的电容式电荷泵如AAT3113，有4-6路恒流输出，每路能输出20mA电流，单个恒流驱动LED，具有32级调光功能。AAT3134将输出DAC模块分成二块，其输出可分别驱动双屏显示的大小LCM模块。

　　NCP5009是带光敏传感器的背光LED驱动升压器，适用于自动调光的高档手机LCM，对LED串联驱动。LM2704是可恒流驱动4颗串联LED、PWM调光的背光LED驱动升压器。

　　新型的电荷泵、升压器输出端都内置MOSFET，可动态地调整负载内阻，省却为平衡由于LED内阻不一致需要外加的匀流电阻。开关工作频率高的电容式电荷泵其所需的滤波电容器容量小，对RF的干扰也小。

　　电容器最好选择陶瓷电容器，因为陶瓷电容器无极性并具有较低的等效串联电阻（ESR），典型值小于100mΩ。陶瓷电容器的等效串联电阻值、电介质材料优劣、电容值的大小对输出纹波有重大影响。X7R电容器电介质是最好的，成本略高；X5R电容器电介质居中上，可以选用；Y5V电介质较差，不推荐选用。

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