艾為T(mén)FT-LCD顯示屏解決方案介紹

作者：雪瑞思、大橘

TFT-LCD簡(jiǎn)介 ? ?

顯示屏作為人機(jī)交互的媒介，在日常生活中發(fā)揮著重要的作用。TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display），即薄膜電晶體液晶顯示器，是一種不能自發(fā)光的被動(dòng)型顯示器件，利用液晶的電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)圖像顯示。TFT-LCD技術(shù)是微電子技術(shù)與液晶顯示器技術(shù)巧妙結(jié)合的一種技術(shù)。其誕生于1960年，經(jīng)過(guò)持續(xù)技術(shù)改良，于1991年正式應(yīng)用于商業(yè)化筆記型電腦。目前，隨著其工藝技術(shù)的逐步成熟，TFT-LCD在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域皆成為主流。

TFT-LCD優(yōu)點(diǎn) ? ?

TFT-LCD迅速成長(zhǎng)為主流顯示器，這與其本身具有的優(yōu)點(diǎn)密不可分。

☆使用特性好

低驅(qū)動(dòng)電壓、低功耗、品種多樣，使用方便靈活，升級(jí)、更新方便，使用壽命長(zhǎng)

☆環(huán)保特性好

無(wú)輻射、無(wú)閃爍，對(duì)使用者健康友好

☆適用范圍寬

工作溫度范圍在-20℃到+50℃之間，既可作為移動(dòng)終端、臺(tái)式終端，也可用作大屏幕投影電視

☆制造自動(dòng)化程度高

TFT-LCD產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)特性好，成品率高

☆易于集成化和更新?lián)Q代

TFT-LCD是大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路技術(shù)和光源技術(shù)的完美結(jié)合，發(fā)展?jié)摿Υ?/p>

憑借上述優(yōu)點(diǎn)，TFT-LCD屏幕在智能終端運(yùn)用中越來(lái)越廣泛。隨著人工智能突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使得TFT-LCD屏幕技術(shù)也不斷提升，高清晰度、高亮度、全視角、輕薄設(shè)計(jì)、低功耗等等將進(jìn)一步成為T(mén)FT-LCD屏幕發(fā)展趨勢(shì)。

TFT-LCD顯示原理

? ? TFT-LCD顯示屏主要是由背光源、LCD面板和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。LCD面板本身不能自發(fā)光，需要背光源提供基礎(chǔ)光源，以LED光源為主，背光驅(qū)動(dòng)電路點(diǎn)亮LED后經(jīng)過(guò)導(dǎo)光板將光線均勻分布。液晶面板中偏光板和中間的液晶是顯示的重要組成部分，偏光板對(duì)光波傳播有阻隔作用，只允許平行的分量通過(guò)，當(dāng)兩塊偏光垂直放置時(shí)，通過(guò)一層偏光板的平行光垂直于第二層偏光板，光波無(wú)法通過(guò)，此時(shí)顯示屏呈現(xiàn)黑色。在液晶分子兩端施加不同的電壓，可以調(diào)整液晶分子旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)一層偏光板的平行光經(jīng)過(guò)液晶分子的折射，改變了光的傳播方向，旋轉(zhuǎn)90度的光分量可以透過(guò)第二層偏光板（如圖1）。液晶分子旋轉(zhuǎn)角度不同，平行于第二層偏光板的光分量也會(huì)有所變化，從而實(shí)現(xiàn)不同灰階亮度的顯示。通過(guò)液晶分子偏轉(zhuǎn)后的光線只顯示不同灰階，不能顯示顏色，需要借助RGB三原色彩色濾光片實(shí)現(xiàn)不同色彩的顯示。 ?

圖1（源自網(wǎng)絡(luò)）

LCD屏幕顯示的圖像是由多個(gè)像素點(diǎn)組成，每個(gè)像素點(diǎn)包含RGB三個(gè)像素單元。TFT-LCD采用行列矩陣式掃描顯示方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)像素單元的獨(dú)立控制。每一行像素單元中薄膜晶體管的柵極連接在一起，由Gate Driver提供電源，用來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉某一行的薄膜晶體管。Source Driver則是為像素單元中薄膜晶體管源級(jí)供電，使像素單元中液晶電容和儲(chǔ)存電容充電至所需的灰階亮度電壓。 ?

艾為偏壓電源芯片 ? ?

艾為AW3750X系列是專(zhuān)門(mén)為手機(jī)、平板、VR眼鏡等智能終端TFT-LCD顯示屏提供偏壓的電源芯片（供電框圖如圖2），該系列產(chǎn)品具有兩路輸出OUTP/OUTN，為L(zhǎng)CD模組中顯示驅(qū)動(dòng)芯片DDIC提供正負(fù)偏置電壓，驅(qū)動(dòng)芯片通過(guò)內(nèi)置電壓轉(zhuǎn)換模塊將供電電壓轉(zhuǎn)換成正負(fù)高壓輸出至行列驅(qū)動(dòng)模塊Source Driver和Gate Driver，從而調(diào)整液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度，利用偏光片實(shí)現(xiàn)每個(gè)像素點(diǎn)明暗變化實(shí)現(xiàn)不同圖像顯示。

圖2

AW3750X系列推薦應(yīng)用電路圖如圖3所示。輸入電壓2.7V~5V，主要用于單節(jié)鋰電池供電設(shè)備。該系列芯片集成軟起動(dòng)和補(bǔ)償電路，在內(nèi)部集成三路電源轉(zhuǎn)換模塊情況下，外部?jī)H需一顆電感，極大減少外圍器件數(shù)量且節(jié)省了珍貴的PCB空間。AW3750X系列支持I2C接口，可以通過(guò)I2C接口靈活調(diào)節(jié)輸出電壓和負(fù)載檔位來(lái)適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

圖3

AW3750X系列集成三個(gè)電源轉(zhuǎn)換器：Boost、LDO和Charge Pump（如圖3）。其中，Boost 用于為內(nèi)部LDO和Charger Pump模塊提供輸入電源；LDO 用于輸出正壓OUTP；Charge Pump 用于輸出負(fù)壓OUTN。此外該系列芯片具有OUTP/OUTN獨(dú)立使能引腳ENN/ENP，可以通過(guò)外部GPIO分別控制兩路輸出，芯片內(nèi)部連接200k下拉電阻，不使用硬件使能方式時(shí)可浮空處理。AW3750X系列支持BOOST輸出端過(guò)壓、欠壓鎖存、輸出短路、過(guò)流和過(guò)溫保護(hù)功能。

圖4

與此同時(shí)，AW3750X系列配備人性化的UI（如圖5），客戶(hù)可以不用通過(guò)外配MCU和代碼，僅使用艾為的UI搭配EVB板進(jìn)行靈活驗(yàn)證測(cè)試。連接配套UI，客戶(hù)可以進(jìn)行輸出電壓、負(fù)載檔位、快速掉電功能配置和軟復(fù)位以及軟件使能操作，UI界面GPIO部分可用于硬件使能的驗(yàn)證，不需要額外的電源。

圖5

AW3750X系列產(chǎn)品具備可靈活配置輸出電壓和負(fù)載檔位、低功耗、高效率和較好的瞬態(tài)響應(yīng)能力等特性。為覆蓋多種應(yīng)用場(chǎng)景，艾為提供了五款不同輸出電壓和負(fù)載范圍的產(chǎn)品。

AW37501CSR和AW37503CSR主要應(yīng)用于智能手機(jī)或小尺寸平板電腦等LCD顯示屏場(chǎng)景的智能終端設(shè)備。以HTC首款元宇宙手機(jī)Desire 22 Pro為例，其采用6.6英寸、2412*1080分辨率的LCD顯示屏，支持120Hz高刷新率，選用艾為AW37503CSR為L(zhǎng)CD提供偏置電壓，±4~±6V的輸出范圍和150mA的輸出能力可以很好的滿足應(yīng)用需求。

AW37502CSR/AW37504CSR/AW37505CSR這三款更寬輸出電壓范圍或更高電流輸出能力的偏壓芯片主要應(yīng)用于更大屏幕尺寸平板電腦或者VR等終端產(chǎn)品。

以小米平板5 Pro 12.4為例，其搭載了一塊分辨率為2.5K（2560*1600）超清顯示屏，12.4英寸大尺寸LCD屏對(duì)電流驅(qū)動(dòng)能力要求更高，所以偏壓芯片選擇負(fù)載能力高達(dá)220mA的AW37504CSR，為大屏尺寸產(chǎn)品提供更清晰、流暢顯示效果。值得一提的是，AW37504CSR偏壓芯片還可以很好地滿足像素密度高的VR類(lèi)產(chǎn)品。

編輯：黃飛

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