驅(qū)動(dòng)IC是一種集成電路芯片,用于控制LCD面板和AMOLED面板的開關(guān)和顯示方式。隨著面板顯示分辨率和數(shù)據(jù)傳輸速度的提高,對(duì)驅(qū)動(dòng)器IC的要求也越來越高。
我們常見的,α-si 類型的LCM模組一般搭配兩種類型IC,Source & Gate IC——Gate Driver IC連接至晶體管之Gate端,負(fù)責(zé)每一列晶體管的開關(guān),掃描時(shí)一次打開一整列的晶體管。當(dāng)晶體管打開(ON)時(shí),Source Driver IC才能夠逐行將控制亮度、灰階、色彩的控制電壓透過晶體管Source端、Drain端形成的通道進(jìn)入Panel的畫素中。因?yàn)镚ate Driver IC負(fù)責(zé)每列晶體管的開關(guān),所以又稱為Row Driver或Scan Driver。當(dāng)Gate Driver逐列動(dòng)作時(shí),Source Driver IC負(fù)責(zé)在每一列中將數(shù)據(jù)電壓逐行輸入,因此又稱為Column Driver或Data Driver。
GIA(Gate Driver in Array)技術(shù), 使用GIA電路取代Gate IC, 將Gate IC和Source IC進(jìn)行整合。只需要Source driver IC即可驅(qū)動(dòng)Panel。
TFT panel驅(qū)動(dòng)架構(gòu)介紹
TFT驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三部分:Timing controller,Source driver,Gate driver;
Tcon:Timing controller 時(shí)序控制,接受顯示主控芯片的LVDS數(shù)據(jù),控制gate driver IC 和 source driver IC實(shí)際驅(qū)動(dòng)LCD panel;
Gamma reference voltages:Gamma參考電壓 ,gamma產(chǎn)生的V0~V10作為基準(zhǔn)電壓,Source Driver IC內(nèi)部繼續(xù)分壓產(chǎn)生64階灰度reference voltages;
Vcom reference voltage:Vcom 參考電壓
Column Drivers:列驅(qū)動(dòng)器(Source Driver 驅(qū)動(dòng)器)
Row Drivers:行驅(qū)動(dòng)器(Gate Driver 驅(qū)動(dòng)器)
DC/DC converter:直流轉(zhuǎn)換電源,提供 Gate Driver IC, Gamma,Source driver需要的正負(fù)高電壓,數(shù)字工作電壓
整合型顯示驅(qū)動(dòng)單芯片方案,One Chip Solution
隨著面板制造技術(shù)的進(jìn)步,以及市場(chǎng)需求的推動(dòng),面板廠逐步引入GIA(Gate Driver in Array)技術(shù), 使用GIA電路取代Gate IC, 將Gate IC和Source IC進(jìn)行整合。
傳統(tǒng)TFT-LCD面板Gate線路采用配線從驅(qū)動(dòng)芯片導(dǎo)入信號(hào)使TFT開啟,將顯示信號(hào)輸入到像素單元完成畫面顯示。由于每一條配線對(duì)應(yīng)一行Gate電路,配線條數(shù)較多,占用空間較大。為對(duì)應(yīng)窄邊框和高解析度產(chǎn)品需求,集成柵極驅(qū)動(dòng)電路(GIA, Gate Driver in Array)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。GIA即在TFT玻璃上通過用MOSFET所搭建的電路,給每行設(shè)計(jì)一組GIA電路,僅輸入少量GIA Timing信號(hào),可輸出多路Gate控制信號(hào),從而替代Gate Driver IC的功能。目前GIA方案已廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)、平板電腦等主流顯示市場(chǎng),促進(jìn)了智能手機(jī)、平板電腦等領(lǐng)域整合型顯示驅(qū)動(dòng)芯片的發(fā)展。
顯示面板驅(qū)動(dòng)芯片類型通常由面板設(shè)計(jì)規(guī)格決定,而面板設(shè)計(jì)規(guī)格源于下游市場(chǎng)及客戶的需求。一款顯示面板是選擇使用整合型驅(qū)動(dòng)芯片方案還是分離型驅(qū)動(dòng)芯片方案,通常在面板設(shè)計(jì)初期就會(huì)決定,一旦面板設(shè)計(jì)定型后,相應(yīng)的面板驅(qū)動(dòng)芯片架構(gòu)也隨之確定。
以上三種架構(gòu)在玻璃基板走線以及芯片綁定連接的Pin腳設(shè)計(jì)均完全不同,每一種面板設(shè)計(jì)架構(gòu)對(duì)應(yīng)一種芯片,即或是分離型芯片,或是整合型芯片。分離型芯片(包括TED芯片)適配的面板,無法用單芯片替代,反之亦然。
受應(yīng)用場(chǎng)景、客戶需求的影響,單芯片產(chǎn)品與分離型芯片產(chǎn)品的技術(shù)路線存在較大差異。單芯片架構(gòu)需整合數(shù)字電路、模擬電路、算法軟件等,相比分離型芯片要投入較多資源、人力滿足高整合、低功耗、抗干擾等多個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)格;而在模擬電路設(shè)計(jì)方案、通信接口協(xié)議、系統(tǒng)架構(gòu)等方面,整合型芯片與分離型芯片的設(shè)計(jì)方案均存在明顯差異。所以DDIC企業(yè)一般需搭建立研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展整合型、分離型的研發(fā)工作,資源、人力成本投入高。行業(yè)內(nèi)惟有個(gè)別企業(yè),能在小尺寸(移動(dòng)終端)、大尺寸兩個(gè)領(lǐng)域同時(shí)擁有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
DDIC通過掃描的方式驅(qū)動(dòng)顯示屏。從上圖可以看到,給相應(yīng)的行和列加上電壓就可以點(diǎn)亮相應(yīng)的像素了。但是問題來了,如果我們想同時(shí)點(diǎn)亮2B和5E,給2列、5列以及B行、E行同時(shí)加電壓的話,會(huì)發(fā)現(xiàn)連5B和2E也被無辜點(diǎn)亮。為了防止這種情況的發(fā)生,我們?cè)跁r(shí)間上給予各條線先后順序的區(qū)分。
目前選擇的是每次處理一條X軸的線,每次只給一條橫線加電壓,然后再掃描所有Y軸上的值,然后再迅速處理下一條線,只要我們切換的速度夠快,因?yàn)橐曈X殘留現(xiàn)象,是可以展現(xiàn)出一幅完整的畫面的。這種方式叫做Passive Matrix。
然后這樣的方式的大的缺點(diǎn)就是,除非我們每條線切換的速度超級(jí)無地塊,否則,實(shí)際上每條線可以分到的有電壓的時(shí)間是非常短的,一旦電壓移到下一條線上,原來這條線上的像素就全都暗下去了,整體畫面給人的感覺是非常暗淡,不明亮的。
還有一個(gè)問題就是,如果某個(gè)像素不該點(diǎn)亮,但是因?yàn)樗赃叺南袼卦摫稽c(diǎn)亮,所以相應(yīng)的X軸被加上了電壓,這個(gè)像素也會(huì)受到旁邊像素的一丟丟影響,被點(diǎn)亮一丟丟,結(jié)果就是圖像的清晰度很不好,圖像的邊緣會(huì)模糊。
COF(Chip On Film),是將DDIC間接通過粘合薄膜(Adhesive Thin Film)粘合在柔性塑料基板(Plastic Substrate)以實(shí)現(xiàn)柔性顯示屏,例如OLED。
COP(Chip On Plastic)是將DDIC直接固定在柔性塑料基板上(Plastic Substrate)。
隨著柔性屏發(fā)展,為了提高屏占比(screen to body ratio),DDIC的COF(chip on film)封裝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
那么在COF封裝中,TFT薄膜晶體電路的基材也是玻璃,但是與COG不一樣的是,驅(qū)動(dòng)電路集成到了FPC軟板上,所以下border部分只需要預(yù)留出一個(gè)bonding的區(qū)域給FPC和TFT連接,這樣能將下border的厚度減少1.5mm左右,如下圖所示。目前,各大廠商的非旗艦安卓機(jī)基本都是采用COF封裝形式。