STN圖形COG液晶模塊廣泛應用于手持設備、金融機具、MP3歌詞顯示、DAB收音機等諸多場合。然而使用液晶模塊的整機制造廠商一般都要在主控板上安裝含字庫數據的存儲芯片，兩者組合才能實現液晶模塊的文字顯示功能。鑒于漢字庫標準化、專業化要求的特殊性，整機制造廠商均希望LCM廠商提供字庫一體化液晶模塊以省去字庫開發工作。之前帶中外文字庫的COB液晶驅動芯片已應運而生，如ST7920、RA8816等。可是COG驅動芯片限于裸片尺寸，無法將字庫整合到單芯片中，致使字庫+液晶顯示一體化COG模塊迄今仍是一項市場空白。

本文介紹了一種整合STN液晶顯示驅動芯片UC1701和上海高通半導體的標準字庫芯片GT2X系列為一體的液晶顯示模塊方案。這兩種芯片均采用SPI標準串行接口總線。UC1701是典型的128×64點陣COG液晶驅動芯片。GT2X系列字庫芯片含有簡、繁體中文，各類字符集；12點至32點陣多種大小字庫以及170多國外文字庫等多款規格。該方案可填補字庫液晶模塊市場的空白，大大提高整機文字顯示軟硬件設計的簡便性和文字專業性，并可明顯降低模塊成本。此外，本文還就該方案替代16字符×3行的字符式COB和COG液晶顯示模塊以及替代中日韓文COB液晶顯示模塊的實現方案進行了說明。

字庫COG圖形顯示模塊實現原理

字庫COG一體化模塊的實現得益于專業字庫芯片廠商上海高通半導體公司最新推出的微型封裝的標準字庫芯片GT20L16S1Y（2.9mm×1.6 mm），可以像阻容元器件一樣貼片在FPC軟板上，從而可以和典型的COG驅動芯片（本方案采用的是UC1701）整合為一體化字庫COG模塊。其實現原理和產品化實物照片見圖1。


圖1：字庫COG一體化模塊實現原理和產品化實物圖。

圖1中COG驅動芯片UC1701和字庫芯片GT20X系列均采用SPI總線，為了少用CPU的I/O接口，對應CPU內的SPI接口總線可以簡化為只需CPU的一個SPI接口（3線）輔以#1和#2兩根CS片選線，只需增加一個I/O接口，因此原有主控板只需做增加一根#2片選線的微小改動。為簡化FPC字庫芯片布線，實際產品中GT20的SPI接口未在FPC上與COG驅動芯片UC1701的SPI #1接口直接復聯，而是將字庫芯片的4根接口總線和2根電源線直接通過FPC與CPU連接，從而只用單面FPC即可實現本方案。本方案采用現有的COG圖形模塊，無需改動原玻璃設計，只需新開FPC軟板即可實現，這是由于字庫芯片雖然被安裝為一體化模塊中，但在電氣上與COG驅動芯片并無直接聯接，兩者同時連向CPU總線上進行工作。對于沒有SPI硬件接口的MCU，可利用通用GP I/O接口實現軟件模擬SPI接口。圖1中電容C1是用于提高干擾性能的退耦電容，是否安裝視FPC引線長短而定。

COG驅動芯片UC1701為典型的128×64點陣STN液晶驅動芯片，可顯示16×16點陣漢字，8字×4行共32個漢字，相同功能的芯片還有ST756S和SPL502等。字庫芯片為GT20L16S1Y，芯片內已經固化了GB2312國家標準字庫集I、II級6763漢字和846個國際全角字庫以及96個ASCII英文、數字字符。芯片內置字符點陣為國家標準GB5199 15×16標準點陣字形。該方案同時也可以適用于3寸以內的漢字COB方案。

以上模塊中的字庫芯片換用GT20L16P1Y后，片內含有Unicode常用字庫和GBK常用簡繁體字庫可以分別滿足MP3的歌名顯示和歌詞顯示的不同字符集內碼。外文字庫芯片GT20L24F6Y內置173國外文字庫，單芯片即可滿足外銷產品的幾乎所有文字，并且除5×7基本點陣外，還有16點陣和24點陣等大點陣外文字庫。

顯示流程：MCU將所需顯示漢字的雙字節內碼轉換成3字節字庫芯片存儲總線中對應地址碼；從字庫芯片中讀出對應的32字節（15×16點陣）的字形數據通過MCU送往COG液晶顯示屏，即完成一個漢字的顯示。


圖2：字庫COG一體化液晶模塊顯示流程

以上字庫COG一體化液晶模塊具有以下特點：

1．字庫芯片安裝在FPC軟板上，無需改動原有玻璃設計；

2．單一規格COG同時支持全球各國外文；

3．漢字點陣為GB5199國標正版字形數據。

字符式LCM模塊+字庫實現原理


圖3：圖形COG替代方案。


圖4：字符式COG傳統方案。


圖5：字符式COB傳統方案。

針對字符式COG（圖4）和字符式COB（圖5）液晶模塊，對應的字庫模塊替代方案見圖3，由UC1701驅動芯片和GT20L24F6Y兩片組成，其原理同圖1。利用圖3中128×64圖形顯示模塊可以同時支持16字符×1行直到 16字符×8行顯示。字符是由8×8顯示像素組成，因此對于128×64圖形屏，16字符×1行占用128×8，2行占用128×16，3行占用128×24,8行占用128×64。采用圖形顯示方案替換傳統字符式COB和COG的特點如下：

1．同時支持173國外文，而傳統方案的驅動芯片針對小語種需要另開字庫掩膜；

2．除了支持傳統字符COB和COG的8套外文之外，還支持ISO8859編碼的全部14套5×7字符。此外還支持Unicode編碼的173國5×7字符；

3．改變的傳統方案只能顯示5×7字符的單一字號。同時支持5×7、7×8、8×16、6×18、12×24 五種字號以及16點和24點不等寬字符

4．驅動芯片無需因字符行數增加而升級，顯示多行時，成本降低更明顯。

漢字COB方案實現原理


圖6：字庫COB替代方案。


圖7：字庫COB傳統方案。

采用圖形式COB（控制芯片0107）加上字庫芯片實現192×64的漢字COB模塊（見圖6），與傳統COB字庫模塊（控制芯片7920）相比（見圖7），除了芯片成本降低近一半以外，還具有傳統方案無法實現的特點：

1、多點陣（11×12、15×16、24×24）大中小字顯示；

2、圖形和文字可以混合排放；

3、單芯片同時支持中日韓及173國外文；無需針對日文或韓文另外定制字庫掩膜；

4、打印機可以共享COB字庫；

5、 漢字點陣為GB5199和GB5007國際正版字型，字形規范、美觀。

128×64的漢字COB模塊方案與上述圖6的COB模塊方案原理相同。


表1：字庫一體化液晶模塊適用字庫