LCD控制驅動(dòng)器的設計與開(kāi)發(fā)

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(gè)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(lái)，液晶分子的排列就像螺旋形的扭轉排列。當玻璃基板加入電場(chǎng)時(shí)，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(shí)光線(xiàn)無(wú)法通過(guò)，結果在顯示屏上出現黑色。液晶顯示器(LCD)將根據電壓的有無(wú)，控制液晶分子配列方向，使面板達到顯示效果。

對LCD的分類(lèi)，有各種分類(lèi)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。

在LCD驅動(dòng)時(shí)，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(shí)，液晶本身發(fā)生劣化。液晶驅動(dòng)方式包括靜態(tài)驅動(dòng)、動(dòng)態(tài)驅動(dòng)等驅動(dòng)方式。

（1)靜態(tài)驅動(dòng)

所有的段都有獨立的驅動(dòng)電路，表示段電極與公共電極之間連續施加電壓。它適合于簡(jiǎn)單控制的LCD。

（2)多路驅動(dòng)方式

構成矩陣電極，公共端數為n，按照1/n的時(shí)序分別依次驅動(dòng)公共端，與該驅動(dòng)時(shí)序相對應，對所有的段信號電極作選擇驅動(dòng)。這種方式適合于比較復雜控制的LCD。

在多路驅動(dòng)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(shí)的電壓有效值與占空比和偏壓的關(guān)系如下：

Vo:LCD驅動(dòng)電壓

N:占空比(1/N)

a:偏壓(1/a)

多路驅動(dòng)方式可分為點(diǎn)反轉驅動(dòng)和幀反轉驅動(dòng)。點(diǎn)反轉驅動(dòng)適合于低占空比應用，它在各段數據輸出時(shí)，將數據反轉。幀反轉驅動(dòng)適合于高占空比應用，它在各幀輸出時(shí)，將數據反轉。

對于多灰度和彩色顯示的控制方法，通常采用幀頻控制(FRC）和脈寬調制(PWM)方法。幀頻控制是通過(guò)減少幀輸出次數，控制輸出信號的有效值，來(lái)實(shí)現多灰度和彩色控制。而脈寬調制是通過(guò)改變段輸出信號脈寬，控制輸出信號的有效值，來(lái)實(shí)現多灰度和彩色控制。

顯示方式從簡(jiǎn)單的段式、點(diǎn)字符式到復雜的點(diǎn)陣式、階調式的變化。顯示顏色從黑白逐步變化到彩色。顯示屏從小到大，響應時(shí)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(dòng)畫(huà)對應速度方面有優(yōu)勢。

作為LCD驅動(dòng)器標準電路生產(chǎn)廠(chǎng)主要有NEC 、EPSON、三星等公司。目前手機市場(chǎng)中使用最多的驅動(dòng)器電路仍然是黑白電路。但是，四灰度LCD驅動(dòng)電路和彩色LCD驅動(dòng)電路也逐漸投入到市場(chǎng)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(shuō)明LCD控制驅動(dòng)器主要特性和設計流程。該芯片適用于手機、漢字或日語(yǔ)傳呼機以及其他顯示漢字或日語(yǔ)字符的設備，每個(gè)字符使用16 x 16或12 x 12個(gè)點(diǎn)。

* 內含1/65分時(shí)顯示RAM的液晶顯示控制/驅動(dòng)器

* 使用+3伏單一電源

* 內含升壓電路（3倍和4倍可轉換）

* 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驅動(dòng)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(zhuān)用口

模擬部分：

手工設計

DC/DC轉換器

DA轉換器

升壓放大器

電壓跟隨器

穩壓電路

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(kāi)發(fā)企業(yè)應與國內芯片制造企業(yè)聯(lián)手，設計、開(kāi)發(fā)下列目前或近期即將需求的手機用LCD控制驅動(dòng)器的系列產(chǎn)品：

• 黑白LCD控制驅動(dòng)器

• 多灰度LCD控制驅動(dòng)器

• 彩色STN-LCD控制驅動(dòng)器

• 彩色TFT-LCD控制驅動(dòng)器

(1)確定LCD驅動(dòng)電路規格書(shū)

根據市場(chǎng)需求及發(fā)展趨勢，確定LCD驅動(dòng)電路的規格書(shū)

（2)建立完整的設計環(huán)境

由于LCD控制驅動(dòng)電路涉及到數字、模擬和高壓電路。SPICE參數的提取和驗證是其中重要的一項任務(wù)。因此，設計和工藝人員應制作測試用的TEG片，并對TEG片進(jìn)行測試，提取和驗證SPICE參數，建立完整的設計環(huán)境。

（3)LCD控制驅動(dòng)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(shí)現。

·采用低功耗技術(shù)，需選擇低功耗電源；內置存儲器和降低振蕩頻率；采用OSO(One Shot Operation)電路技術(shù)；采用MLS（Multi Line Selection多線(xiàn)選擇）驅動(dòng)法。

·電路描述與仿真。

數字電路可采用HDL語(yǔ)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?；旌戏抡婕夹g(shù)，還要解決顯示圖象的驗證技術(shù)。

·版圖物理實(shí)現

為了保證設計效率，數字電路部分的版圖可利用SE，進(jìn)行自動(dòng)布局布線(xiàn)。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(xiàn)技術(shù)和部分電路版圖和全芯片版圖的DRC技術(shù)。

（4)LCD控制/驅動(dòng)電路測試技術(shù)。例如，多引腳對應能力；高速數據傳送；高精度測試；高電壓對應?！?/font>