摘要：本文将介绍LCD的种类、驱动器的控制方式、市场动态、LCD控制驱动器的设计流程和设计中应解决的技术难题。
关键词：LCD 液晶控制/驱动器 产品设计
LCD及控制/驱动器
LCD的工作原理和结构
对于液晶显示屏,它通常包括玻璃基板、ITO(Indium Tin Oxide)膜、配向膜、偏光板等制成的夹板,上下共有两层。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽,上下玻璃基板配向为90度。上下夹层中放置液晶,液晶将按照沟槽方向配向。整体看起来,液晶分子的排列就像螺旋形的扭转排列。当玻璃基板加入电场时,液晶分子配列产生变化,变成竖立状态。当液晶分子竖立时光线无法通过,结果在显示屏上出现黑色。液晶显示器(LCD)将根据电压的有无,控制液晶分子配列方向,使面板达到显示效果。
LCD的类型
对LCD的分类,有各种分类方法。通常可按照其显示方式分为段式、点字符式、点阵式等。除了黑白显示外,还有多灰度和彩色显示等。
表1 LCD显示方式分类
| 显示器类型 | 显示特征 | 驱动电压/占空比 |
| 段式 | 典型的段式显示由7段电极构成,可显示0～9之间 | 3～5伏 |
| 点字符式 | 由固定数的点阵构成文字,可显示数字和英文字母等 | 3～10伏 |
| 点阵式 | 由点阵集合构成,可显示数字、字母、汉字和图形等 | 9～12伏（1/64～1/64） |
| 多灰度点阵式 | 带有灰度,显示层次分明 | 12～20伏（1/64～1/128） |
| 带彩色滤色片的点阵式 | 它由红绿蓝的三点构成点阵中的一个像素 | 15～20伏（1/64～1/128） |
LCD显示器的驱动方式
在LCD驱动时,需在段电极和公共电极上施加交流电压。若只在电极上施加DC电压时,液晶本身发生劣化。液晶驱动方式包括静态驱动、动态驱动等驱动方式。
（1)静态驱动
所有的段都有独立的驱动电路,表示段电极与公共电极之间连续施加电压。它适合于简单控制的LCD。
（2)多路驱动方式
构成矩阵电极,公共端数为n,按照1/n的时序分别依次驱动公共端,与该驱动时序相对应,对所有的段信号电极作选择驱动。这种方式适合于比较复杂控制的LCD。
在多路驱动方式中,像素可分为选择点、半选择点和非选择点。为了提高显示的对比度和降低串扰,应合理选择占空比（duty）和偏压(bias)。
施加在LCD上所表示的ON和OFF时的电压有效值与占空比和偏压的关系如下：
Vo:LCD驱动电压
N:占空比(1/N)
a:偏压(1/a)
多路驱动方式可分为点反转驱动和帧反转驱动。点反转驱动适合于低占空比应用,它在各段数据输出时,将数据反转。帧反转驱动适合于高占空比应用,它在各帧输出时,将数据反转。
对于多灰度和彩色显示的控制方法,通常采用帧频控制(FRC）和脉宽调制(PWM)方法。帧频控制是通过减少帧输出次数,控制输出信号的有效值,来实现多灰度和彩色控制。而脉宽调制是通过改变段输出信号脉宽,控制输出信号的有效值,来实现多灰度和彩色控制。
LCD发展动向
显示方式从简单的段式、点字符式到复杂的点阵式、阶调式的变化。显示颜色从黑白逐步变化到彩色。显示屏从小到大,响应时间逐步缩短,目前STN显示器在成本及消费电流方面有优势。TFT显示器在对比度和动画对应速度方面有优势。
作为LCD驱动器标准电路生产厂主要有NEC 、EPSON、三星等公司。目前手机市场中使用最多的驱动器电路仍然是黑白电路。但是,四灰度LCD驱动电路和彩色LCD驱动电路也逐渐投入到市场上。今后具有彩色、大屏幕、可上网、响应快的显示器将成为手机发展的流行趋势。
LCD驱动器设计流程
LCD控制驱动器主要特性
下面将以NEC公司mPD16682A产品为例,说明LCD控制驱动器主要特性和设计流程。该芯片适用于手机、汉字或日语传呼机以及其他显示汉字或日语字符的设备,每个字符使用16 x 16或12 x 12个点。
* 内含1/65分时显示RAM的液晶显示控制/驱动器
* 使用+3伏单一电源
* 内含升压电路（3倍和4倍可转换）
* 132 x 65 位用于点显示的RAM
* 输出：132段、65公共端
* 用于COG（Chip on Glass）
LCD驱动器基本构成
LCD驱动器基本构成由以下部分构成：
控制部分：
TopDown(自顶向下)
逻辑电路
RAM部分：
手工设计
异步2 PortRAM
I/O口
输出专用口
模拟部分：
手工设计
DC/DC转换器
DA转换器
升压放大器
电压跟随器
稳压电路
温度补偿电路
振荡电路
I/O部分：手工设计
关于LCD控制驱动器开发的设想
以市场为导向,开发控制驱动器系列产品
