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STN-LCD彩屏模塊
摘要：本文介紹了彩色STN-LCD模塊的內部結構、主要器件，以及設計選用要求。關鍵詞：彩色STN-LCD模塊 LCM LED 電荷泵 升壓器 LDO 背光板
越來越多的手機、PDA、數碼相機和視屏游戲機采用STN-LCD全彩色顯示器，因此，STN-LCD彩屏模塊(LCM—LCD Module)的需求量激增，國產的LCD液晶顯示器的質量已可與國外的媲美，許多手機設計、生產廠商開始要求使用國內LCD廠家生產的LCD彩屏模塊。2001年全世界生產手機3.8億部，2003年將增長到4.3億部，2005年將增長到5.2億部。2004年LCM彩屏手機會占整個手機產量的35-40%，因此STN-LCD彩屏模塊（LCM）的年需求量會增長到幾億塊。
LCM內部結構
STN-LCD彩屏模塊的內部結構如圖1所示，它的上部是一塊由偏光片、玻璃、液晶組成的LCD屏，其下是白光LED和背光板，還包括LCD的驅動IC，和給LCD驅動IC提供一個穩定電源的低壓差穩壓器（LDO），二到八顆白光LED，LED驅動的升壓穩壓IC。
LCM電路結構
STN-LCD彩屏模塊的電路結構如圖2所示，外來電源Vcc經LDO降壓穩壓，向LCD驅動IC如三星的S6B33BOA提供工作電壓，驅動彩色STN-LCD的液晶顯示圖形和文字；外來電源Vcc經電荷泵升壓穩壓，向白光LED如99-21UWC提供恒定的恒壓、恒流電源，LED的白光經背光板反射，使LCD液晶的65K色彩充分表現出來，LED的亮度直接影響LCD色彩的靚麗程度。
LCM主要光電器件
l Colour STN-LCD
l LCD Driver ： S6B33BOA
l LCD Driver LDO ：AAT3221-2.8V AAT3221-3.0V
l White LED ： 99-21UWC/TR8 99-215UWC/TR8
l LED Driver ： AAT3110 AAT3113 AAT3123 AAT3134 NCP5007 NCP5008/9
l Backlight Board
LCD
LCD液晶顯示器是英文Liquid Crystal Display的簡稱，LCD屬于平面顯示器的一種，依驅動方式來分類可分為靜態驅動（Static）、單純矩陣驅動（Simple Matrix）以及主動矩陣驅動（Active Matrix）三種。其中，被動矩陣型又可分為扭轉式向列型（Twisted Nematic；TN）、超扭轉式向列型（Super Twisted Nematic；STN）及其它被動矩陣驅動液晶顯示器；而主動矩陣型大致可區分為薄膜式晶體管型（Thin Film Transistor；TFT）及二端子二極管型（Metal/Insulator/Metal；MIM）二種方式。TN、STN及TFT型液晶顯示器因其利用液晶分子扭轉原理之不同，在視角、彩色、對比及動畫顯示品質上有高低層次之差別，使其在產品的應用范圍分類亦有明顯區隔。以目前液晶顯示技術所應用的范圍以及層次而言，主動式矩陣驅動技術是以薄膜式晶體管型（TFT）為主流，多應用于筆記本電腦及動畫、影像處理產品。而單純矩陣驅動技術目前則以扭轉向列（TN）、以及超扭轉向列（STN）為主，STN液晶顯示器經由彩色濾光片（color filter），可以分別顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色比例之調和，可以顯示出全彩模式的真彩色。目前彩色STN-LCD的應用多以手機、PDA、數碼相機和視屏游戲機消費性產品以及文書處理器為主。
LCD驅動IC
LCD驅動IC多選用日立、三星公司產品，如三星公司的S6B33BOA是一顆具有很好性能/價格比的65K色彩飽和度的STN-LCD驅動IC。
由于手機、PDA、數碼相機和視屏游戲機消費性產品都是以電池為電源的，隨著使用時間的增長，電源電壓波動較大，LCD驅動IC需要一個穩定的工作電壓，因此設計電路時往往經由一個低壓差穩壓器(LDO)提供一個穩定的2.8V或3.0V電壓，如AAT3221。
白光LED
按背光源的設計要求，需要前降電壓（VF）、前降電流（IF）小，亮度高（500-1800mcd）的白光LED。以手機LCM為例，目前都使用3--4顆白光LED，隨著LED的亮度增加和手機廠商要求降低成本和功耗，予計到2004年中LCM都會選用2顆高亮度白光LED（1200—2000mcd）。PDA和Smartphone由于LCD屏較大會按需要使用4--8顆白光LED。
EL 99-21/215UCW/TR8是具有很好性能
/價格比、自帶反射鏡的白光SMDLED，其亮度分為T、S、R三個等級，T為720-1000 mcd，S為500-720 mcd，都是在手機LCD背光適用之列。其品質等同于NACW215 / NSCW335。
LED驅動
白光LED的驅動需要供給恒定的電壓或恒定的電流，而手機電源一開始工作電壓就往下降，因而需要升壓器件升壓、穩壓。為了減少升壓器件的工作頻率對手機射頻（RF）的影響，一般選用以電容器為電能傳遞中間體的電容式電荷泵；以電感器為電能傳遞中間體的升壓器能輸出較高電壓。
電容式電荷泵的效率按其升壓方法分有倍頻和分數倍頻二種，前者效率約90%，后者效率約93-95%；電感式升壓器效率約83-85%；電容式電荷泵按其輸出分有恒壓輸出、恒流輸出；按其對LED驅動的方法分有并聯恒壓驅動、單個恒流驅動、串聯恒流驅動；電感式升壓器都是恒流輸出，輸出電壓較高，對LED串聯驅動。
倍頻升壓的電容式電荷泵如AAT3110，5V恒壓輸出，最大電流120mA，并聯驅動LED，如圖3所示。
分數倍頻升壓的電容式電荷泵如AAT3113，有4-6路恒流輸出，每路能輸出20mA電流，單個恒流驅動LED，具有32級調光功能，如圖4所示。AAT3134將輸出DAC模塊分成二塊，其輸出可分別驅動雙屏顯示的大小LCM模塊。
NCP5009是帶光敏傳感器的背光LED驅動升壓器，適用于自動調光的高檔手機LCM，對LED串聯驅動，如圖5所示。NCP5007是可恒流驅動5顆串聯的LED、PWM調光的背光LED驅動升壓器，如圖6所示。
新型的電荷泵、升壓器輸出端內部都內置MOSFET，可動態地調整負載內阻，省卻為平衡由于LED內阻不一需要外加的勻流電阻；
開關工作頻高的電容式電荷泵其所需的濾波電容器容量也小，對RF的干擾也小。
電容器最好選擇陶瓷電容器，因為陶瓷電容器無極性和具有較低的等效串聯電阻(ESR)，典型值小于100mΩ。陶瓷電容器的等效串聯電阻值(ESR)、電介質材料優劣、電容值的大小對輸出紋波有重大影響。X7R 電容器電介質是最好的，成本略高；X5R 電容器電介質居中上，可以選用；Y5V 電介質較差，不推薦選用。
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