LCD 字段式驅動(dòng)器的新方法

從手表、家庭恒溫器到便攜式醫療設備（如血糖儀和血壓監護儀），LCD 字段式驅動(dòng)器無(wú)所不在，甚至在某些型號的汽車(chē)中都有其身影。幾乎所有 MCU 廠(chǎng)商都提供 LCD 驅動(dòng)功能，這種解決方案已經(jīng)應用了相當長(cháng)的時(shí)間。既然該技術(shù)已經(jīng)出現很久了，人們或許很難想象它還會(huì )有什么創(chuàng )新了，不過(guò)，本文將重點(diǎn)介紹這一成熟技術(shù)新出現的令人激動(dòng)的功能，并談?wù)勥@些新功能得以實(shí)現的背后故事。

Figure 1: Typical LCD segment controller seen in MCU /SoC versus new approach.
圖 1：MCU/SoC 中典型的 LCD 字段式控制器與新方法的對比。

Traditional approach
傳統方法
Bias circuitry which requires external components and few pins
A 需要外部組件和少數引腳的偏置電路。
1: LCD pins are multiplexed with multiple functions
B 1：LCD 引腳為多功能多路復用。
B.2: Usually 4 commons limits total pixel drive capability
B.2：通常 4 個(gè) 公共端(common) 限制總像素驅動(dòng)功能。


New approach
新方法
Internal bias circuit saves pins and components, supports more bias levels for higher commons
A 內部偏置電路節省了引腳和組件數量，支持提高公共端的更多偏置級。
1: Any pin can be segment or common pin, easy layout / pinout assignment
B 1：任何引腳都能是字段或公共端引腳，方便的布局／引腳分配。

Innovation A: Programmable Resistor Ladder

創(chuàng )新之一：可編程電阻器梯形電路

如圖1所示，傳統的 LCD 驅動(dòng)方法需要外部 R 或 C 電路來(lái)產(chǎn)生偏置電壓。幾乎所有 MCU 和 SoC 都能驅動(dòng)通常需要三分之一偏置的 4 個(gè)公共端。這就需要約 4 個(gè)引腳，而且用戶(hù)要在引腳上連接外部電阻或電容網(wǎng)絡(luò )才能生成 LCD 偏置。

很少有廠(chǎng)商嘗試將電阻器梯形電路 (resistor ladder) 轉移到器件內部。這種電阻器梯形電路要經(jīng)過(guò)優(yōu)化才能讓給定的顯示器獲得最佳功耗和對比度。內部梯形電路能折中滿(mǎn)足標準顯示器的要求，但可能難以滿(mǎn)足所有系統的要求。最新創(chuàng )新技術(shù)使用高位值電阻器或可編程電阻器梯形電路來(lái)優(yōu)化功耗，并用動(dòng)態(tài)可控的緩沖器來(lái)解決驅動(dòng)強度問(wèn)題。這種緩沖器可自動(dòng)關(guān)閉，從而在像素電壓達到目標值后節約功耗，并讓低驅動(dòng)強度輸出保持該狀態(tài)。該特性能節省外部組件，減少對器件上數量有限的寶貴引腳的占用，同時(shí)還能提供微調偏置電路的全部?jì)?yōu)勢，從而實(shí)現最佳的功耗和對比度。

Innovation B: Placing Mux at Each Pin

創(chuàng )新之二：在每個(gè)引腳放置多路復用器

器件總是具有固定的引腳分配是在 MCU 和 SoC 上進(jìn)行 LCD 字段式驅動(dòng)的另一個(gè)普遍現象。這就是說(shuō)，某些引腳定義為公共端 (COM)，而某些引腳則定義為不同的段 (SEG) 輸出。此外，器件在這些引腳上會(huì )有某些其他 MCU 功能，如 UART 和 SPI 信號等。因此，設計 LCD 系統通常都是不容易的。而關(guān)鍵就在于識別引腳，在不影響 MCU 關(guān)鍵功能的前提下驅動(dòng)必需的像素，同時(shí)還要保證 PCB 布局和固件的簡(jiǎn)單性。