液晶顯示器和OLED顯示器的應(yīng)用電路

一個(gè)液晶顯示單元就是一滴液態(tài)晶體構(gòu)成的光閥門，這種液態(tài)晶體既有液態(tài)物質(zhì)的流動(dòng)性，又可在一定的條件下?lián)碛蟹€(wěn)定的結(jié)構(gòu)，它自身不會(huì)發(fā)光，但在擁有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)以后就成為可以容許光線流通的閥門，光線通過(guò)時(shí)看起來(lái)就是亮的，沒(méi)有光通過(guò)時(shí)就是暗的，大量這樣的點(diǎn)組合起來(lái)就可以構(gòu)成各種圖案。能夠讓液晶處于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的是電場(chǎng)，它使液晶分子順著一定的方向排列起來(lái)，光線就可以從分子間的空隙里通過(guò)了。電場(chǎng)消失以后，液晶分子又進(jìn)入無(wú)序排列的狀態(tài)，光線也就無(wú)法通過(guò)了?？刂埔壕ЫY(jié)構(gòu)的電場(chǎng)由液晶兩端的電容儲(chǔ)能形成，不需要的時(shí)候就要把電容里的儲(chǔ)能泄掉，可是與之相鄰的正在顯示的單元里的電場(chǎng)會(huì)對(duì)其有影響，所以就需要有另一個(gè)電場(chǎng)來(lái)對(duì)此進(jìn)行對(duì)沖，因此給液晶驅(qū)動(dòng)電路的供電就要有兩個(gè)電壓，而且它們的極性還應(yīng)該是相反的。我第一次把 Boost 用來(lái)滿足顯示屏的這種需要時(shí)要提供的電壓就有一個(gè)是 17V，另一個(gè)是 -11V(記憶中的數(shù)據(jù)，是否準(zhǔn)確已經(jīng)不能保證，但在這里并不重要)，而輸入則是來(lái)自兩節(jié)鋰離子電池的串聯(lián)，當(dāng)時(shí)用的是我已經(jīng)提到過(guò)的 RT9262，通過(guò)將其必須的電感換成多繞組的變壓器再給每個(gè)繞組配上整流電路，一個(gè)雙輸出的正負(fù)壓生成電路就形成了，這個(gè)電路后來(lái)被眾多的客戶直接復(fù)制，因此主動(dòng)找到我進(jìn)行過(guò)技術(shù)支持的廠商還不少，自我感覺(jué)還是為當(dāng)時(shí)的便攜式 DVD 應(yīng)用做出了一點(diǎn)貢獻(xiàn)的。

液晶顯示屏上出來(lái)的光來(lái)自它背后的光源，早期的時(shí)候這種光都由 CCFL 冷陰極射線熒光管發(fā)出，現(xiàn)在則完全被 LED 取代，眾多的 WLED 被放置在背光板的四周或是平鋪在后背，背光板也同時(shí)有勻光的功能，因?yàn)樾枰趁娴拿總€(gè)位置都有同樣的亮度，為確保這一點(diǎn)也需要每一顆 WLED 都以同樣的發(fā)光量發(fā)光，這就要求流過(guò)每顆 WLED 的電流是一致的，所以最好的做法就是把這些 WLED 串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而每顆 WLED 的工作電壓都有 2.xV 以上，多顆串聯(lián)以后需要的驅(qū)動(dòng)電壓就很高了，所以又給 Boost 轉(zhuǎn)換器帶來(lái)了使用機(jī)會(huì)。

液晶顯示采用光閥的形式來(lái)控制光的輸出，即使顯示內(nèi)容為全黑的時(shí)候它后面的背光源也是在工作的，所以即使你看到的發(fā)光點(diǎn)很少，它的光源的能耗也不會(huì)降低。使用平面背光源的時(shí)候可以加入局部亮度的控制技術(shù)，相應(yīng)的能耗可以隨顯示內(nèi)容而發(fā)生變化，亮暗的對(duì)比度也可以得到提高，但是由此帶來(lái)的節(jié)約和提升也是有限的，除非這種控制能夠達(dá)到最小的像素級(jí)別，真的到了那個(gè)時(shí)候，用液晶做光閥的意義也就不存在了，因?yàn)槲覀兛梢灾苯涌刂泼恳活w LED 的亮暗來(lái)顯示圖像，這便是采用 OLED 或 MicroLED 的顯示技術(shù)了。

現(xiàn)在 MicroLED 技術(shù)還沒(méi)有到達(dá)大規(guī)模應(yīng)用的階段，OLED 的應(yīng)用則已經(jīng)很普遍，我用的手機(jī)和手環(huán)都是采用這種技術(shù)的產(chǎn)品。OLED 的 O 代表的是有機(jī)物，就是用有機(jī)物構(gòu)成了能夠發(fā)光的二極管，讓它正向?qū)ǖ臅r(shí)候它就發(fā)光，讓它反向截止的時(shí)候它就變暗，所以對(duì)它的驅(qū)動(dòng)既可以是單一的電源，也可以是給它兩個(gè)不同極性的電源(為了快速變換的目的)，微調(diào)其電壓就能對(duì)亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，固定電壓但是調(diào)節(jié)供電的時(shí)間也能對(duì)視覺(jué)亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這個(gè)時(shí)候利用的就是我們?nèi)搜鄣囊曈X(jué)暫留特性了，我說(shuō)到這個(gè)就會(huì)想起陰極射線熒光管的余輝現(xiàn)象，因?yàn)檫@兩個(gè)東西實(shí)在是太像了，總能讓我把它們聯(lián)系在一起。

同樣是為顯示屏提供兩個(gè)極性的電壓，液晶屏和 OLED 顯示屏對(duì)電源的要求其實(shí)是不一樣的，原因很簡(jiǎn)單，液晶屏的驅(qū)動(dòng)對(duì)象是光閥，它對(duì)電壓變化的靈敏度不是太高;OLED 屏的控制對(duì)象是(發(fā)光)二極管，電壓的變化對(duì)流過(guò)它的電流的影響比較大，相應(yīng)的亮度也就不同，對(duì)圖像品質(zhì)的影響會(huì)比較大，所以給 OLED 的供電要求會(huì)比較高，電壓要準(zhǔn)，紋波要小，從而使得面對(duì)兩種應(yīng)用的供電電路不僅是參數(shù)不同，在結(jié)構(gòu)上也是有差別的。

上面的內(nèi)容是我第一次用這樣的方式去理解顯示單元，其中的表達(dá)不見(jiàn)得就是對(duì)的，因?yàn)槲乙膊皇窍嚓P(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人士，出錯(cuò)是很難避免的，寫(xiě)作的過(guò)程就經(jīng)過(guò)了多次修改，最后成了現(xiàn)在表達(dá)出來(lái)的樣子，自認(rèn)為已經(jīng)清楚地說(shuō)明了顯示屏的廠商們?yōu)槭裁匆岢鰞煞N電壓源的需求，這樣做的目的一是為了讓讀者了解我們?cè)谧龅氖?，二是讓我自己能夠更深刻地理解這個(gè)世界，利己又助人，這樣的事我不做豈不是太虧了?所以即使有可能錯(cuò)也是要做的，如果不小心遇到一個(gè)真正的行家?guī)臀抑赋鰡?wèn)題，那就太幸運(yùn)了。

下面就讓我們來(lái)看看立锜為液晶顯示器和 OLED 顯示器都準(zhǔn)備了一些什么樣的產(chǎn)品，看看它們的應(yīng)用電路都是怎樣的，方便大家在有需要時(shí)有個(gè)選擇的方向，避免在這方面浪費(fèi)太多的時(shí)間。由于顯示屏規(guī)格眾多，各自的需求也有差別，我們的介紹就點(diǎn)到為止，大概了解有些什么類型就行了，真的有了需求時(shí)可以和我們進(jìn)行交流來(lái)獲得更多的資訊。

這是一個(gè)利用 Boost 轉(zhuǎn)換器 RT9266 和電荷泵的結(jié)合構(gòu)成的多輸出電路，可以理解為是前面提及的 RT9262 和變壓器配合構(gòu)成的多輸出電路的簡(jiǎn)化，這樣的電路在我提到過(guò)的數(shù)碼相機(jī)里曾經(jīng)大量使用，只是后來(lái)的集成化產(chǎn)品又都進(jìn)行了改造，大多變成了一個(gè) Boost 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)負(fù)壓發(fā)生器的結(jié)合體，這種變化在后面述及的應(yīng)用里也有呈現(xiàn)，只是這篇文章不會(huì)涉及到。這個(gè)電路還可以有很多變數(shù)，通過(guò)引入不同的電壓源、使用穩(wěn)壓二極管等可以形成各種輸出電壓的組合。

上面這個(gè)電路的反饋是從正電壓輸出取得的，當(dāng)各輸出的負(fù)載有不平衡的問(wèn)題時(shí)，沒(méi)有反饋之輸出的穩(wěn)定性就會(huì)變差，所以在一些設(shè)計(jì)中就會(huì)使用獨(dú)立的電荷泵電路，也就是說(shuō)它們也是含有反饋環(huán)節(jié)的，這類產(chǎn)品被大量使用在大型顯示屏的供電電路上，立锜大量提供此類產(chǎn)品，但因?yàn)榕c一般用戶幾乎沒(méi)有關(guān)系，所以也就沒(méi)有廣泛提供此類產(chǎn)品的信息，下面的示意圖可供讀者參考，你在有需求時(shí)可以和我們聯(lián)絡(luò)以取得自己需要的各種支持。

液晶顯示屏背光源 WLED 的驅(qū)動(dòng)電路在大屏和小屏里是有區(qū)別的，一般小屏大概是這樣的：

利用 Boost 轉(zhuǎn)換器將電壓提升，流過(guò) LED 串的電流在經(jīng)過(guò) RSET 時(shí)形成的電壓與其內(nèi)部參考電壓相等，則所有 LED 里流過(guò)的電流就與預(yù)設(shè)值相等了。隨著大屏所用 LED 數(shù)量的增多，這樣的結(jié)構(gòu)就不能滿足需求，于是有了新的電路架構(gòu)：

若干串 LED 用同一個(gè)電壓供電，流過(guò)每一串的電流不可能都相等，此時(shí)就要給每一串都增加一個(gè)恒流電路來(lái)提高電流的一致性。

我們常用的智能手機(jī)需要使用 LED 給液晶屏做背光源，還要驅(qū)動(dòng)照相用的大電流 LED，于是又有了同時(shí)集成兩種驅(qū)動(dòng)電路的器件：

這顆器件除了驅(qū)動(dòng)背光用的兩個(gè) LED 串，還可以驅(qū)動(dòng)兩只閃光燈用的大電流 LED，兩顆大電流 LED 也可以合成為一顆，因?yàn)檩敵霾糠质呛懔麟娐?，合并使用不?huì)有任何問(wèn)題。

這顆 IC 集成的東西就更多了，顯示屏需要的正負(fù)壓電路也在其中。

OLED 顯示屏的供電電路通常是 Boost 轉(zhuǎn)換器、電荷泵電路和線性穩(wěn)壓器的組合，Boost 生成正電壓，電荷泵生成負(fù)電壓，線性穩(wěn)壓器的加入是為了確保輸出的高精度和低噪聲，其位置在上述轉(zhuǎn)換器的輸出端構(gòu)成二級(jí)穩(wěn)壓，下圖為示例電路之一，其外觀看起來(lái)非常整潔。

如果輸出電壓與輸入電壓區(qū)間存在交集，Boost 轉(zhuǎn)換器就不能滿足要求，需要改用 Buck-Boost 電路，于是有下述產(chǎn)品出現(xiàn)：

實(shí)際上有很多與顯示屏有關(guān)的產(chǎn)品都是定制性質(zhì)的，因?yàn)楦骷覐S商的產(chǎn)品在規(guī)格上都有自己的特色，通過(guò)定制能更好地與相關(guān)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)匹配，由此帶來(lái)更好的性能，立锜已與許多廠商建立了這種配合關(guān)系，你在選擇產(chǎn)品時(shí)也可關(guān)注相關(guān)信息，這樣也方便我們?yōu)槟闾峁└嗅槍?duì)性的服務(wù)，減輕你在選型上的難度。

原文標(biāo)題：平面顯示單元的特性和它們的供電方案

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審核編輯：湯梓紅