当前面临的如何实现LCD工控液晶屏驱动电路的高性能设计是一个重要且巨大的挑战。该文章分析了LCD工控液晶屏的分类和性能特点,介绍了设计中关键器件LDO和白光LED的选择要点,以及电荷泵LED驱动电路的设计方法。

TFT-LCD彩屏模块的内部结构上部是一块由偏光片、玻璃、液晶组成的LCD工控液晶屏,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屏(LDO),二到八颗白光LED以及LED驱动的升压稳压IC。

TFT-LCD彩屏模块的电路设计结构原理,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。

LCD属于平板显示屏的一种,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屏。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(Metal/Insulator/Metal,MIM)两种。TN、STN及TFT型液晶显示屏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液晶显示屏经由彩色滤光片(colorfilter),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屏为主。

白光LED背光的选择。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。