上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 BL55087 通用 LCD 驱动与控制电路 BL55087 BL55087 是一款专用于 COG 封装的通用型液晶控制和驱动单芯片,具有 4 背极和 40 段极 共 160 位元的输出能力，适用于常用低占空比的字符/图形式液晶屏幕，BL55087 具有兼容 多数微机系统的双向二线式串行总线通讯接口,可以二个芯片级联使用,具备自动地址增量 功能。 1．特点 单片 LCD 驱动/控制器 可选择背极驱动方式：静态或 2/3/4 背极驱动控制 可选择显示偏置方式：静态、1/2 或 1/3 具有电压跟随缓冲器的内部 LCD 偏压发生器 40 段驱动，可驱动高达 20 个 8 段数字字符、10 个 15 段字母数字字符、 或任何高达 160 个点素的图形。 40×4 位的显示数据存贮器 低功耗设计， 节电模式下 5V 动态工作电流为 14uA， 3.3V 动态工作电流为 9uA； 通过指令设置 SLEEP 模式时，电流约为 1.5uA。 器件子地址显示数据的自动增量 静态和多极驱动方式中的显示存贮空间的自动切换 通用闪烁方式 LCD 电源和逻辑电路电源可分别供应 宽电源范围：从低阈值 LCD 的 2V 到 5.5V 低功耗 2 I C 总线接口 TTL/CMOS 兼容 能和任何 4 位、8 位、16 位微处理器/微控制器兼容 可以级联（高达 320 段） 对于电表用户满足缓上电和防倒灌应用要求。 封装：COG BL55087 Version 1.1 1 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 BL55087 2．引脚说明 引脚定义如下: 编号 1~4 5~44 45,46 47,48 49,50 51 52 名称 BP0~BP3 S0~S39 NC SDA SCL SYNC CLK 53~57 58 Vdd OSC 定义 液晶板 BP 输出 液晶板 SEG 输出 59 A0 60~64 Vss 65~69 Vlcd 70 CLK 71 SYNC 72 SCL 73 SDA 注 1：pad1: BP0; pad2: BP1; pad3: BP2; pad4: BP3. 二线串行总线数据信号 二线串行总线时钟信号 级联同步信号 外部时钟信号（OSC=0:输出；OSC=1: 输入） 电源正级 时钟选择信号（0:内部时钟；1:外 部时钟） 总线子地址信号 电源负极 液晶工作低电位电压 与下一芯片的 CLK 互连 与下一芯片的 SYNC 互连 与下一芯片的 SCL 互连 与下一芯片的 SDA 互连 注 2：Vdd, Vss, Vlcd 系电源/GND，均有五个 pad。 在 COG 布线时，要求布线电阻尽量小。另 外，SDA 和 SCL 也有二个 pad，在 COG 布线时，也要求布线电阻小。 注 3：BL55087 的显示驱动能力虽然足够强，但 BP0~BP3，S0~S39 的 COG 布线电阻过大将影响显 示的对比度。 注 4：在 COG 布线时，BP0~BP3 的布线电阻尽量相等。S0~S39 的布线电阻尽量相等。 BL55087 引脚的详细说明如下： Dice Size: 4110um*680um Bump Pitch: 90um(min.) ITEM Bump Height: 15~20um NUMBER Chip Thickness: 525um SIZE UNIT X Chip Thickness Pad pitch Bump size Bump height All Pad Output pad 1~44 In/out pad 47~52,70~73 Input pad 58，59 Power/GND 53~57，60~69 pad NC 45，46 All pad Y 500um (暂定) um 90 um um um um um 32 32 32 32 50 50 50 50 32 34 15~20 um um 注 1：pad 70 用于二芯片级连，与 pad 52 内部相连。pad 71 用于二芯片级连，与 pad 51 内部 相连。pad 72 用于二芯片级连，与 pad 49 内部相连。pad 73 用于二芯片级连，与 pad 47 内部 相连。 BL55087 Version 1.1 2 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 BL55087 BL55087 的引脚如下图所示。 32 Bump Size (unit:um) 32 34 50 pad:1~44;47~73 pad:45~46 44 40 35 30 25 20 15 10 5 s 3 9 s 1 1 s 0 b p 3 C L K S Y N C b p 2 b p 1 b p 0 S C L N S D A y x (0,0) 46 (-1950,-108) 10um 10um S C L S C L 47 48 49 50 S Y N C C L K 51 52 V D D V D D V D D V D D V D D 53 54 55 56 57 O S C A 0 58 59 V S S V S S V S S V S S V S S 60 61 62 63 64 V L C D V L C D V L C D V L C D V L C D 65 66 67 68 69 70 71 72 73 (1950,-108) 10um 10um 20um 8 4 36 28 (-1168,-72) 18 40um unit:um 10um 10um 40um 10um 10um 20um S D A ALIGN_B ALIGN_A NC NC 45 S D A 20um 20um 20um 4 8 封装形式 ：COG Pad Coordinates SYMBOL PAD COORDINATES X BP0 BP1 BP2 BP3 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 BL55087 Version 1.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 1935 1845 1755 1665 1575 1485 1395 1305 1215 1125 1035 945 855 765 675 585 495 405 315 225 135 45 3 Y 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 20um 40um BL55087 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 S25 S26 S27 S28 S29 S30 S31 S32 S33 S34 S35 S36 S37 S38 S39 NC NC SDA SDA SCL SCL SYNC CLK VDD VDD VDD VDD VDD OSC A0 VSS VSS VSS VSS VSS VLCD VLCD VLCD VLCD VLCD CLK SYNC SCL SDA BL55087 Version 1.1 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 -45 -135 -225 -315 -405 -495 -585 -675 -765 -855 -945 -1035 -1125 -1215 -1305 -1395 -1485 -1575 -1665 -1755 -1845 -1935 -1952.53 -1862.53 -1145.93 -1055.93 -965.93 -875.93 -785.93 -695.93 -425.93 -335.93 -245.93 -155.93 -65.93 114.07 204.07 384.07 474.07 564.07 654.07 744.07 924.07 1014.07 1104.07 1194.07 1284.07 1554.07 1644.07 1824.07 1914.07 4 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 224.62 -202.17 -202.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 -194.17 BL55087 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 Alignment Marks ITEM ALIGN_A SIZE (-1950,-108) 10um 10um 20um 10um 10um 40um 20um ALIGN_B 40um (1950,-108) 10um 10um 20um 10um 10um 40um 20um 20um 20um Note：Alignment marksare on metal2，under passivation. BL55087 Version 1.1 5 BL55087 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 3．功能框图 4．功能描述 4．1.功能电路 BL550087内部集成了LCD驱动器所必需的所有功能电路。这些电路包括:LCD偏置电压 发生器、LCD电压选择器、内部时钟(OSC与VSS脚间连接电阻来实现,正常运行方式下 =180KHz，节电运行方式下=30KHz,接VDD则使用外部时钟)、显示RAM、显示锁存器、移 位寄存器、段/背极输出电路、输入/输出存储体选择器、闪烁电路、数据指针和子地址 计数器。 4．2.显示驱动原理: BL55087有32个段输出S0--S39和4个背极输出Com0--Com3,它们和LCD直接相连,当少 于40个段输出和少于4个背极输出应用时,不用的段或背极可空出。BL55087共有静态 1:2、1:3、1:4四种背极输出方式,允许使用1/2或1/3两种偏置电压。 显示内容和 RAM 地址之间的关系可见下表： BL55087 Version 1.1 6 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 BL55087 显示 RAM 地址和 SEGMENT（S0~S39）输出 COM (Com0~ Com3) 输出 0 1 2 3 。 。 。 。 36 37 38 39 0 1 2 3 表2 当要显示的数据传送给 BL55087 后, BL55087 将接收到的字节数据按照所选择的 LCD 驱动方式填充在显示 RAM 中。图 2 示出了在不同的驱动方式下 7 段显示器的显示填充顺 序。 图2 4．3．二线-串行通信总线协议 见图3。BL55087的二线-串行通信总线协议由起始+ 从地址 + 指令字节 + 数据 + 停止 构成。BL55087的从地址为0111000。在起始条件后，紧接着发送从地址。在从地址之后 为一个或多个（m≥1个字节）指令字节（COMMAND），用来定义所寻址的BL55087状态， 指令字节中的最高位“C”用以标明是否是最后一个指令字节，当C=“1”时表示后面的 字节仍是指令字节；当C=“0”时则表明该字节为最后一个指令字节。最后一个指令字 节之后为一系列显示数据字节（DIS DATA），这些显示数据存放在显示RAM中，由数据指 针和子地址计数器指示的地址上。数据指针和子地址计数器可自动变更，数据直接装载 到指定的BL55087上，在每个字节之后的应答位由符合A0地址的BL55087提供，在主控器 发送完最后一个字节后产生一个终止条件P。 BL55087 Version 1.1 7 BL55087 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 图3 4．4．BL55087的控制命令 BL55087 共有 5 个控制命令字。命令和数据都是以字节的形式发送到 BL55087,它们 的区别在于传送字节的最高位 C,当 C=1 时表示其后传送的字节仍是命令;C=0 表示其后 传送的字节是最后一个命令,接下来传送的是一系列数据。下面列出了常用的几个命令 的细节: BL55087 Version 1.1 8 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 BL55087 图5 注 1：睡眠控制如下：默认 S=0。如 S=1，则在二线-串行通信总线的”stop”接收后，进入睡眠壮态，内 部振荡停止。唤醒睡眠则是在与本器件符合的从地址接收后，即重启内部振荡，睡眠被唤醒。如从地址不 符合，睡眠不能被唤醒。另外，在睡眠壮态下，可以输入任何非睡眠命令和/或数据串，在二线-串行通信 总线的”stop”接收后，器件重新进入睡眠壮态。 注 2：在 power-saving 模式下，二线-串行通信总线的传输速率（即：SCL 的频率）必须小于 20kHz。 注 3：工作在 1/3 偏置时，须有 Vdd – Vlcd 2.9V。 极限参数 参 数 符 号 参数范围 单 位 电源电压 Vdd -0.5～+6.0 V 液晶工作电压 Vlcd 0～ Vdd V 输入电压 SDA、SCL Vi Vss-0.5～Vdd+0.5 V 输出电压 SEG、COM Vo Vlcd-0.5～Vdd+0.5 V Vdd,Vss,Vlcd 电流 Idd,Iss,Ilcd -50～+50 mA 最大功耗 Ptot 400 mW 工作温度 Topr -40～ +75 o 贮存温度 Tstg -65～ +150 o C C 表6 o 直流电参数 (除非特别指明， Ta=25 C) 符号 参 数 Vdd 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 工作电压 2.5 - 5.5 V Vlcd 液晶工作电压 0 - Vdd-2 V Idd1 工作电流 - 25 50 uA Idd2 工作电流 - 14 30 uA Idd3 工作电流 - 16 30 uA Idd4 工作电流 - 9 15 uA ISL 睡眠电流 Vdd=5V,VLCD=0V, Normal mode,内部振荡 Vdd=5V,VLCD=0V, Power-save mode,内部振荡 Vdd=3.3V,VLCD=0V, Normal mode,内部振荡 Vdd=3.3V,VLCD=0V, Power-save mode,内部振荡 Vdd=5V,VLCD=0V - 1.5 - uA ViL 输入低电平电压 SDA,SCL Vss - 0.3Vdd V ViH 输入高电平电压 SDA,SCL 0.7Vdd - Vdd V Rph 上拉电阻 SYNC 30 50 100 kΩ 表7 BL55087 Version 1.1 9 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 BL55087 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 o 交流电参数 (除非特别指明， Ta=25 C) 符号 参 数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 Fclk 振荡频率 Vdd=5V,normal mode 125 180 300 KHz Fclk 振荡频率 Vdd=3.3V,power-save mode 21 31 48 KHz TclkH/L 振荡半周期 1 - 3 us Tsh1 SCL启动延迟 5 - us Tsh2 SDA启动延迟 5 - Us Tlow 脉冲低 5 - us Thig 脉冲高 4 - us Thd 脉冲延迟 250 表8 5． COG封装示意图如下： Chip (face down) Bump CTO Glass Small glass chip LCD segments and backplanes Big glass 6.时序图 图6 BL55087 Version 1.1 10 ns 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 BL55087 7.典型应用 注意：1. Vlcd 必须接一恒定电压，可由电阻分压获得，或直接接地。 2 2. I C 通讯空闲状态下，SDA、SCL 管脚需拉高，否则可能无法进入节电功耗模式 单片应用图如下： LCD PANEL S 3 9 B P 3 S 0 S D A S Y N C S C L V D D C L K O S C VDD CLK (optional) MCU V S S V C L D VSS VCLD A 0 B P 0 S Y N C C L K S C L S D A N Typical system configuration 级联应用图如下： LCD PANEL opencircuit S 3 9 S D A B P 3 S 0 S C L S Y N C C L K V D D O S C V D D MCU CLK (optional) A 0 V S S V C L D V S S V C L D C L K B P 0 S Y N C S C L S D A S 3 9 S D A B P 3 S 0 S C L S Y N C C L K V D D O S C A 0 V D D V S S V C L D V S S V C L D C L K B P 0 S Y N C S C L S D A Cascaded configuration N 附：SDA 管脚布线注意事项： 见图 3 与下图，SDA 的第 9 位，SDA 的内接 NMOS 管导通，此时在 MCU 端，须设为输入。下图的 SDA_L 和 SDA_R 分别是芯片上的 PAD47,48 和 PAD73。 BL55087 Version 1.1 11 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 zip: 200233 Tel: 86-021-64850700 Fax: 86-021-64855865 BL55087 单芯片应用时， Vsdapcb = Vdd * (Rcto1 + Rin + Rnmos)/(Rpu + Rcto1 + Rin + Rnmos ). 双芯片应用场合， 数据输入第一个芯片时，仍有 Vsdapcb = Vdd * (Rcto1 + Rin + Rnmos)/(Rpu + Rcto1 + Rin + Rnmos ). 数据输入第二个芯片时，则有 Vsdapcb = Vdd * (Rcto1 + Rmet + Rcto2 + Rin + Rnmos)/(Rpu + Rcto1 + Rmet + Rcto2 + Rin + Rnmos ). 其中，Rin + Rnmos = 40 Ω(max.) Rmet = 250 Ω(max.) 为使 此时的 Vsdapcb 足够低，Rcto1 和 Rcto2 须尽量小，即 CTO 宽度须尽量大。建议（Rcto1 + Rmet + Rcto2 + Rin + Rnmos）总电阻小于 500 Ω，Rpu 不小于 4.7kΩ.另外，SCL 的 CTO 布线 电阻也不可过大，因为过大的电阻会产生小的时延，而 SDA，SCL 管脚上的信号之间有相互关系。 chip 1 V D D chip 2 Rin Rin NMOS Rpu VSS NMOS Rmet VSS Rcto2 Rcto1 MCU S D A p c b BL55087 Version 1.1 SDA_L SDA_R SDA_L Effect of routing-resistance 12 Rmet