LCD 字段式驅動器的新方法

從手表、家庭恒溫器到便攜式醫療設備（如血糖儀和血壓監護儀），LCD 字段式驅動器無所不在，甚至在某些型號的汽車中都有其身影。幾乎所有 MCU 廠商都提供 LCD 驅動功能，這種解決方案已經應用了相當長的時間。既然該技術已經出現很久了，人們或許很難想象它還會有什么創新了，不過，本文將重點介紹這一成熟技術新出現的令人激動的功能，并談談這些新功能得以實現的背后故事。

Figure 1: Typical LCD segment controller seen in MCU /SoC versus new approach.
圖 1：MCU/SoC 中典型的 LCD 字段式控制器與新方法的對比。

Traditional approach
傳統方法
Bias circuitry which requires external components and few pins
A 需要外部組件和少數引腳的偏置電路。
1: LCD pins are multiplexed with multiple functions
B 1：LCD 引腳為多功能多路復用。
B.2: Usually 4 commons limits total pixel drive capability
B.2：通常 4 個 公共端(common) 限制總像素驅動功能。


New approach
新方法
Internal bias circuit saves pins and components, supports more bias levels for higher commons
A 內部偏置電路節省了引腳和組件數量，支持提高公共端的更多偏置級。
1: Any pin can be segment or common pin, easy layout / pinout assignment
B 1：任何引腳都能是字段或公共端引腳，方便的布局／引腳分配。

Innovation A: Programmable Resistor Ladder

創新之一：可編程電阻器梯形電路

如圖1所示，傳統的 LCD 驅動方法需要外部 R 或 C 電路來產生偏置電壓。幾乎所有 MCU 和 SoC 都能驅動通常需要三分之一偏置的 4 個公共端。這就需要約 4 個引腳，而且用戶要在引腳上連接外部電阻或電容網絡才能生成 LCD 偏置。

很少有廠商嘗試將電阻器梯形電路 (resistor ladder) 轉移到器件內部。這種電阻器梯形電路要經過優化才能讓給定的顯示器獲得最佳功耗和對比度。內部梯形電路能折中滿足標準顯示器的要求，但可能難以滿足所有系統的要求。最新創新技術使用高位值電阻器或可編程電阻器梯形電路來優化功耗，并用動態可控的緩沖器來解決驅動強度問題。這種緩沖器可自動關閉，從而在像素電壓達到目標值后節約功耗，并讓低驅動強度輸出保持該狀態。該特性能節省外部組件，減少對器件上數量有限的寶貴引腳的占用，同時還能提供微調偏置電路的全部優勢，從而實現最佳的功耗和對比度。

Innovation B: Placing Mux at Each Pin

創新之二：在每個引腳放置多路復用器

器件總是具有固定的引腳分配是在 MCU 和 SoC 上進行 LCD 字段式驅動的另一個普遍現象。這就是說，某些引腳定義為公共端 (COM)，而某些引腳則定義為不同的段 (SEG) 輸出。此外，器件在這些引腳上會有某些其他 MCU 功能，如 UART 和 SPI 信號等。因此，設計 LCD 系統通常都是不容易的。而關鍵就在于識別引腳，在不影響 MCU 關鍵功能的前提下驅動必需的像素，同時還要保證 PCB 布局和固件的簡單性。