摘要:文章综述了液晶模组中使用的各种二极管的特性,主要通过对肖特基二极管的特性分析以及液晶模组中集成电路芯片外围电路的分析,阐述肖特基二极管在液晶模组中的使用原理、使用方式以及改善分析。文章讨论了齐纳二极管以及发光二极管的配合使用及其在液晶模组中的典型应用,最后分析讨论了不同的发光二极管封装方式对液晶模组显示效果的影响。
关键词:液晶模组;肖特基二极管;齐纳二极管;发光二极管
中图分类号:TN111 文献标识码:B
Analysis of Diodes in the LCD Module Products
QIAO Yuan-kun
(BOE(Hebei)Mobile Display Technology Co., Ltd., Gu"an Hebei 065500, China)
Abstract: The LCD modules use a variety of diode. In this paper, through analysis of the characteristics of Schottky diodes, as well as the IC external circuit analysis. Discussed the use of the Schottky diode in liquid crystal theory. The article discussed the Zener diode, as well as with the use of LEDs in the LCD module and its typical applications. Finally, analyze different effect of light-emitting diode package module in liquid crystal display.
Keywords: LCD module; schottky barrier diode; zener diodes; light emitting diode
引言
二极管在液晶模组中有着广泛的应用,从集成芯片外围电路到背光源结构中,二极管成为液晶模组使用器件的主要组成。同时,涉及到二极管的种类和特性也各有不同,本文着重就液晶模组中使用的各类二极管的特性及典型应用展开阐述。
1肖特基二极管使用
1.1肖特基二极管特性及使用
肖特基二极管是液晶模组产品中使用很广泛的一种二极管,这种器件多出现于IC的外围电路中,数量及使用位置多依据IC SPEC中的要求进行使用,多在VGH与DDVDH之间以及VCI到DDVDH、GND到VGL之间,如图1所示。
肖特基(Schottky)二极管又称肖特基势垒二极管(简称SBD),它属于一种低功耗、超高速半导体器件。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD的最大特点是正向压降 VF 比较小,且反向恢复时间极短,在我们模组产品的使用中也正是利用了它这两个显著特点。如图2所示。
1.2IC升压结构与寄生可控硅
在通常的IC使用中,电源部分升压结构处由于IC内部的设计及线路分布原因,在这部分产生两处互相耦合的寄生三极管结构,而这部分寄生结构恰好可以等效为一处可控硅结构,通常情况下这部分寄生的可控硅结构对IC及产品并不会产生负面影响,但一旦当升压电路中的VGH低于DDVDH的电压超过一定时间时,也就是有足够的时间以及外界电压刺激下,即可以使本不应该存在的寄生电路结构开启并工作,进而影响产品的正常工作。同时,我们知道,VGH是由DDVDH在IC内部升压得到的,那么也就存在特定的时段会使VGH低于DDVDH的电压,如图3、4所示。
1.3肖特基二极管的选用
因此,基于以上的考量,在IC外围电路的设计中添加了肖特基二极管的使用。使用肖特基二极管在VGH与DDVDH之间,当VGH一旦低于DDVDH时,由于肖特基二极管的正向导通电压十分低,因此可以迅速打开拉高VGH电压,同时当VGH高于DDVDH时,肖特基二极管工作在反向电压下,而此时若出现VGH电压下降,由于肖特基二极管反向恢复时间极短,这就从电压及时间两方面保证了寄生可控硅结构不会激发工作,并保证了产品的正常使用。因此肖特基二极管在液晶模组中的使用保证了IC内部寄生结构不会破坏液晶模组产品的正常使用。
2齐纳二极管使用
2.1齐纳二极管的特性及使用
齐纳二极管(zener diodes),又叫稳压二极管,应用在产品背光源中,此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定。因此,利用齐纳二极管的这种特性,它多被应用于稳压以及静电防治的场合中。如图5所示。
2.2齐纳二极管在产品中的应用
如图6所示,在液晶模组中,齐纳二极管应用在背光源产品中正是利用了齐纳二极管的稳压及静电防治作用。在液晶模组的背光中,齐纳二极管被反向并联在发光二极管(LED)两端,这样的连接方式使齐纳二极管起到了静电泄放作用。即当发光二极管芯片两个电极之间受到一个感应或者传导,积累到一定程度后,这个反向(一定是反向的)的能量就能在LED两个电极之间迅速将LED芯片的两个电极层之间最近(电阻最低的路径)的路径烧熔LED,这个瞬间温度达到1,400度以上,将发光二极管击穿,但仅仅留下一个或者几个很微小的小孔,在高倍放大镜下能看到这些小孔(像雪花状),这就是LED被静电击损的原理。而应用齐纳二极管后的LED封装中,可以有效地起到静电泄放作用,避免传导或感应电荷的积累,可以有效地避免上述静电击穿现象的发生。
3发光二极管
3.1发光二极管特性及使用
发光二极管简称为LED。在中小尺寸液晶模组产品中,LED是背光源的重要组成部件,并且由于其良好的光学特性,在大尺寸产品中正不断得到广泛的应用。LED是由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。如图7所示。
3.2发光二极管在LED封装中的使用
在液晶显示模组中,背光源所需要的光源为白光光源,是复合光。而从发光二极管的发光原理可知,LED产生的光源为单色光,而要产生液晶模组所需要的复合白光,常用的方法是使用单色光与荧光粉复合激发产生复合白光,另一种方案是使用多种单色LED混色产生白光。而单色LED使用最为广泛的就是蓝光LED芯片加黄色荧光粉,进而激发出复合白光。这种方式因其原理简单以及所产生的复合白光最为稳定,因而在背光源的LED应用中最为普遍。这种方式也称之为白光LED。如图8所示。
但是白光LED的问题是其光谱不利于光学还原,因为白光LED其实是蓝光LED在上面加上一层黄色磷质所形成的。因此其光谱有两个峰值,一个在蓝色而另一个在黄色,如图9所示。
而当使用红绿蓝三颗LED封装来产生LCD显示单元的复合白光时,也就是通常所说的RGB LED,颜色的复制范围可以提升到覆盖100%的NTSC色域(LCD显示器的色域,即可复制的颜色范围会取决于背光源的放射光谱及颜色过滤器的透射光谱),这使得颜色更加光亮、画质更高。而这种多颗LED芯片封装方式的缺点是,多颗LED灯损耗寿命的不同将会导致液晶模组整体的色彩随时间发生偏移,影响显示效果。
4结论
二极管在消费类电子产品中有着广泛的应用,在液晶模组中同样使用着各种类型、各种功用的二极管器件,对各种器件的特性及使用原理的熟悉掌握,在理解改善液晶模组的特性以及创造更佳显示效果方面有着积极重要的作用。
参考文献
[1] Folkerts W. LED backlighting concepts with high flux LEDs[J]. SID Symposium Digest,2004,35(1):1226- 1229.
[2] 汪敏,夏咸军. 新型LED背光源技术及应用[J]. 光电子技术,2005,25(4):267-270.
[3] 华中一,顾昌鑫. 电子光学[M].上海:复旦大学出版社,1993.
[4] [日]大石严,烟田丰彦,田村彻等. 显示技术基础[M]. 白玉林,王毓仁译. 北京:科学出版社,2003.
[5] 李晓彤,岑兆丰. 几何光学·像差·光学设计[M]. 杭州:浙江大学出版社,2003.
作者简介:乔元昆(1985-),籍贯黑龙江,现就职于京东方科技集团,研究方向为液晶模组显示领域,E-mail:Qiaoyuankun@boe.com.cn。
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