数码相机TFT-LCD的背光及亮度调整方式设计

tft-lcd液晶面板主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色滤光片构成的夹层所组成。偏光板、彩色滤光片决定了有多少光可以通过以及生成何种颜色的光线。tft-lcd液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上与crt显示器有比较明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量,画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。而液晶显示器的亮度主要取决于背光光源。

  tft-lcd的两种背光方式早期采用高压驱动氖管作为数码相机的背光光源,因为高压氖管的背光驱动线路复杂,要求驱动电压高,背光不均匀,已逐步淘汰。因此,高亮度发光二极管(led)取代高压氖管成为tft-lcd背光驱动的主流。半导体led,尤其是氮化物白光发光二极管,具有如下优点_体积小、电压低、寿命长、回应快、无频闪、耗能少、发热少等,正逐渐成为新一代绿色、节能、环保、长寿命全固体照明光源。tft-lcd液晶背光源现已几乎全部使用led背光光源。

  背光led的电流驱动tft-lcd背光亮度调整及驱动的两种方法:背光电流驱动电路,如图1所示。

图1 背光电流驱动电路说明

  (1)vd:tft-lcd背光工作直流电源,大小依lcd厂商提供的规格设计。

  (2)三极管q1,q2组成一个恒流源电路,q1 q2 工作在放大状态,当q2工作时,调节b极电阻r22使q2的c极电流达到额定电流值。因为led发光二极管,导通后内阻会变小,电流会逐渐增大,增加q1 目的是分流q2的b极电流,调节反馈电阻r20就可以控制流过背光发光二极管的电流并通过q1 使电流达到稳定。

  (3)lcd_bl是cpu 控制信号,此信号为方波, 信号频率是固定的,例如7.5khz。通过软件调节改变信号占空比,控制q2 导通时间,可控制单位时间内流过发光二极管的电流,改变tft-lcd的亮度。

  (4)tft-lcd亮度设定一个默认值0,将亮度分为7~11 个等级,即-5/-4/-3/-2/-1/0/1/2/3/4/5,如厂商提供的lcd背光电流标称值为20ma,则意味调整背光电流最好不要超过此值太多,否则对背光led寿命有影响。由于背光led单体差异,当工作电流小于标称值时,led的发光亮度差异比较大。下表数据为某相机使用以上电路作为tft-lcd 背光亮度调整对,对同一款tft-lcd测试获得的数据。

  lcd背光测试资料

  lcd亮度等级-5 0 5

  电流电压电流电压电流电压

  1 # 4ma 13.5v 4ma 13.5v 15ma 13.5v

  2 # 4ma 13.5v 4ma 13.5v 16ma 13.5v

  3 # 4ma 13.5v 15ma 13.5v 19ma 13.5v

  4 # 5ma 13.5v 17ma 13.5v 21ma 13.5v

  备注_亮度等级_-5, lcd_bl duty=30%0 default ,lcd_bl duty=60%-5, lcd_bl duty=95%从以上测试结果资料发现,在default 0 时,1#和2#级lcd亮度是低于亮度要求标准,(亮度标准不小于250 cd/m2,表中只列出背光电流值,没有列出测试的亮度数值)并且工作电流远小于规格要求。

  (5)相机背光亮度软件设定的default 0,采用输出占空比为60%~70%,在此默认值情况下调节电路,使背光电流恒定在厂商要求的规格(如20ma)可以确保tft-lcd亮度值比较稳定。

   以上电路虽然线路简单,软件调整方便,但实际效果不理想, 因为背光led差异,很难确保tft-lcd亮度控制的一致性。新一代相机都使用恒流源背光,用软件调整信号幅度来实现亮度调整。

  背光恒流驱动电路,如图2所示。

图2 背光恒流源驱动电路maxim公司

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计