LCD 字段式驱动器的新方法

从手表、家庭恒温器到便携式医疗设备（如血糖仪和血压监护仪），LCD 字段式驱动器无所不在，甚至在某些型号的汽车中都有其身影。几乎所有 MCU 厂商都提供 LCD 驱动功能，这种解决方案已经应用了相当长的时间。既然该技术已经出现很久了，人们或许很难想象它还会有什么创新了，不过，本文将重点介绍这一成熟技术新出现的令人激动的功能，并谈谈这些新功能得以实现的背后故事。

Figure 1: Typical LCD segment controller seen in MCU /SoC versus new approach.
图 1：MCU/SoC 中典型的 LCD 字段式控制器与新方法的对比。

Traditional approach
传统方法
Bias circuitry which requires external components and few pins
A 需要外部组件和少数引脚的偏置电路。
1: LCD pins are multiplexed with multiple functions
B 1：LCD 引脚为多功能多路复用。
B.2: Usually 4 commons limits total pixel drive capability
B.2：通常 4 个 公共端(common) 限制总像素驱动功能。


New approach
新方法
Internal bias circuit saves pins and components, supports more bias levels for higher commons
A 内部偏置电路节省了引脚和组件数量，支持提高公共端的更多偏置级。
1: Any pin can be segment or common pin, easy layout / pinout assignment
B 1：任何引脚都能是字段或公共端引脚，方便的布局／引脚分配。

Innovation A: Programmable Resistor Ladder

创新之一：可编程电阻器梯形电路

如图1所示，传统的 LCD 驱动方法需要外部 R 或 C 电路来产生偏置电压。几乎所有 MCU 和 SoC 都能驱动通常需要三分之一偏置的 4 个公共端。这就需要约 4 个引脚，而且用户要在引脚上连接外部电阻或电容网络才能生成 LCD 偏置。

很少有厂商尝试将电阻器梯形电路 (resistor ladder) 转移到器件内部。这种电阻器梯形电路要经过优化才能让给定的显示器获得最佳功耗和对比度。内部梯形电路能折中满足标准显示器的要求，但可能难以满足所有系统的要求。最新创新技术使用高位值电阻器或可编程电阻器梯形电路来优化功耗，并用动态可控的缓冲器来解决驱动强度问题。这种缓冲器可自动关闭，从而在像素电压达到目标值后节约功耗，并让低驱动强度输出保持该状态。该特性能节省外部组件，减少对器件上数量有限的宝贵引脚的占用，同时还能提供微调偏置电路的全部优势，从而实现最佳的功耗和对比度。

Innovation B: Placing Mux at Each Pin

创新之二：在每个引脚放置多路复用器

器件总是具有固定的引脚分配是在 MCU 和 SoC 上进行 LCD 字段式驱动的另一个普遍现象。这就是说，某些引脚定义为公共端 (COM)，而某些引脚则定义为不同的段 (SEG) 输出。此外，器件在这些引脚上会有某些其他 MCU 功能，如 UART 和 SPI 信号等。因此，设计 LCD 系统通常都是不容易的。而关键就在于识别引脚，在不影响 MCU 关键功能的前提下驱动必需的像素，同时还要保证 PCB 布局和固件的简单性。