TFT-LCD背光设计策略

tft-lcd的结构

  从tft-lcd的切面结构图(图1)可以看到lcd是由二层玻璃基板夹住液晶组成的,形成一个平行板电容器,通过嵌入在下玻璃基板上的tft对这个电容器和内置的存储电容充电,维持每幅图像所需要的电压直到下一幅画面更新。液晶的彩色都是透明的必须给lcd衬以白色的背光板上才能将五颜六色表达出来,而要使白色的背光板有反射就需要在四周加上白色灯光。因此在tft-lcd的底部都组合了灯具,如ccfl或led。

图1 tft-lcd的切面结构图

  tft-lcd需要背光

  由于lcd面板本身并不发光,因此需要背光,液晶显示器就必须加上一个背光板, 来提供一个高亮度,而且亮度分布均匀的光源。lcd实际上是打开来自其后面光源的光来表现其色彩的。目前的常用背光源是ccfl或led。

  ccfl背光源

  现在几乎所有的较大面积的lcd显示器都使用ccfl(冷阴极荧光灯)背光,这些ccfl的驱动需要非常高的交流电压波形。一般笔记本和显示器的面板只需要一个ccfl控制器,然而大面板、tv类型的显示器要求更亮的背光,也即需要更多的ccfl,因而需要更多的驱动器。来自这些ccfl的光还必须匹配,否则显示屏的图像亮度将不均匀。采用ccfl技术作为背光源会严重影响在lcd显示器上显示的色谱。典型的ccfl背光使lcd显示器只能再现不到50%的ntsc信号所能传输的色彩。

  为了改善ccfl的不足,ti和maxim等ic厂商分别推出几款高性能电源管理器件如tps65160、max1997/8、max1513/4,它们不但具备高转换效率,还能满足薄膜晶体管(tft-lcd)液晶屏幕的所有电压需求,为液晶显示器提供完备的供电方案。并提供安全的大电流控制能力,适用于现今大型液晶显示器和液晶电视的电源管理器件(图2)。

  它们内置高效率的直流转换控制器、两个电荷泵、多种安全功能,以及可调式开机电源顺序控制。电压输入的范围较宽;内置1.5-2.6a交换升压转换器,为系统提供源极电压vcom=15v/1.5a,一个大电流背板驱动器;一个珈玛基准电压vgamma=15v/30ma;而1.8a异步降压转换器供应逻辑电压vlogic=3.3v/1.5a;还提供可调式稳压输出的正电荷泵输出vgon=23v/50ma和负电荷泵驱动器输出vgoff=-5v/50ma,以保证屏幕显示画面质量。它们拥有快速瞬时响应能力,其高达95%的电源转换效率有助于节省电力。它们还包含多种安全功能,例如升压转换器的电压过载保护、降压转换器的短路保护,以及过热关机功能,从而避免了温度或功耗过高所造成的损害。除此之外,电压过低锁定(uvlo)功能会在电压过低时将器件关机,提供进一步保护。采用薄型qfn封装,最大高度仅0.8mm,适合超薄型lcd面板。

图2 tft-lcd显示器系统需要多档电源电压

  led背光源

  如今用新的大功率、高亮度的led技术作为背光源,可以将对ntsc信号色谱的覆盖率提高到超过100%。另外,这些新led背光没有ccfl背光所需的水银,非常适合绿色环保应用。led背光还具有很多其它优点。对于大面积面板,可采用分离的红色、绿色和蓝色led,这使显示器的色温可以很容易进行调整。这些器件的快速响应特性还使它们非常适合于频闪背光(strobing backlight)应用。
led的驱动需要一定的电压和电流,手提产品的电源都是电池,因此就需要升降压电压变换的电源管理电路。如今各种微型电压升降压芯片技术也日显成熟,产品也在不断增加,符合pmp/mp4、dsc、dv的tft-lcd需要的,能同时多路输出它们需要的不同电压的集成电源管理芯片组(soc)也在迅速推出之中。

  tft-lcd显示器系统需要多档电源电压,如pmp/mp4常用的三星3.5_和4_的tft-lcd ,它们的结构如图3所示,它们由tft玻璃(tft glass)、颜色滤波器(color filter)、 显示区(display area)、背光板和背光源(backlight)四部分叠加组成。图4是三星3.5_的tft-lc

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计