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完全分离型显示驱动芯片方案,TCON+Source IC+Gate IC
在完全分离型芯片架构中,TCON立于Driver IC设计在PCB上,Source IC和Gate IC分别绑定在玻璃侧边和底部。TCON输出Display Data、Source Control和Gate Control信号,通过PCB、FPC和玻璃基板走线,分别传输给Source IC和Gate IC。Source IC和Gate IC分别通过玻璃基板走线向Display Area(显示区域)传输电压信号驱动显示面板工作。
部分分离型显示驱动芯片方案,TED+Gate IC
该方案将TCON和Source IC整合为一颗TED IC,Gate IC为立芯片,系统主控芯片通过FPC输入System Data, TED IC中TCON模块对数据进行转换后在芯片内部输入给Source模块,同时通过玻璃走线将Gate Control信号输入Gate IC。TED IC和Gate IC分别通过玻璃走线向Display Area传输信号。该方案对驱动芯片进行了部分整合,但距离单芯片解决方案仍有较大差距。
该方案主要在中尺寸显示面板发展早期出现,大部分使用LVDS接口,并且使用该TED IC均需要搭配其特定的Gate IC使用。目前主要在低端应用市场如汽车后装市场流通。
大尺寸LCD驱动IC的特点
,高电压工艺。模拟电路中电压越高,驱动能力越强,因此大尺寸LCD驱动IC采用高电压制造工艺,通常Source Driver IC为10~12V, Gate Driver IC更高,达40V。
第二,运行频率高。液晶显示器的分辨率越来越高,这就意味着扫描列数的增加, Gate Driver IC不断提高开关频率, Source Driver IC不断提高扫描频率。
第三,封装工艺特殊。LCD驱动IC通常绑定在LCD面板上,因此厚度尽可能地薄,通常采用高成本的TCP封装。还有特别追求薄的,采用COG封装,再有就是目前正在兴起的COF封装。
第四,管脚数特别多。Gate Driver IC少256脚, Source Driver IC少384脚。
第五,单一型号出货量特别大。驱动IC 单月平均出货量高达1.5亿片,而其中平均每个型号的出货量达差不多在300万片左右。
驱动IC是控制液晶面板及AMOLED面板开关及显示方式的集成电路芯片。随着面板显示分辨率及数据传输速度的提高,其对驱动芯片的要求也不断提高。显示驱动芯片(Display Driver IC,简称“DDIC”)是面板的主要控制元件之一,也被称为面板的“大脑”,主要功能是以电信号的形式向显示面板发送驱动信号和数据,通过对屏幕亮度和色彩的控制,使得诸如字母、图片等图像信息得以在屏幕上呈现。
上下两玻璃基板的外侧,分别贴有偏光片(或称偏光膜)。当像素透明电极与公共透明电极之间加上电压时,液晶分子的排列状态会发生改变。此时,入射光透过液晶的强度也随之发生变化。液晶显示器正是根据液晶材料的旋光性,再配合上电场的控制,便能实现信息显示。
显示驱动芯片(Display Driver Integrated Circuit,简称DDIC)的主要功能是控制OLED显示面板。它需要配合OLED显示屏实现轻薄、弹性和可折叠,并提供广色域和高保真的显示信号。同时,OLED要求实现比LCD更低的功耗,以实现更高续航。
DDIC通过电信号驱动显示面板,传递视频数据。DDIC的位置根据PMOLED或AMOLED有所区分(PM和AM的区分见下文详述):
如果是PMOLED,DDIC同时向面板的水平端口和垂直端口输入电流,像素点会在电流激励下点亮,且可通过控制电流大小来控制亮度。
至于AMOLED,每一个像素对应着TFT层(Thin Film Transistor)和数据存储电容,其可以控制每一个像素的灰度,这种方式实现了低功耗和延命。DDIC通过TFT来控制每一个像素。每一个像素由多个子像素组成,来代表RGB三原色(R红色,G绿色,B蓝色)。
TFT上面的一个一个的像素的电压的值(或者是On状态的时间占空比),以扫描的方式按照一定的时间节奏一个一个的传输。
OLED的DDI和LCD的还不一样,尤其是大屏电视的OLED DDIC。因为LTPS(Low Temperature Poly-Silicon,简称为p-Si)材质的不均一,屏幕越大,信号到达TFT各个角落的时间的差异就越大,那么画面就会出现意想不到的撕裂的现象。所以的OLED DDI里面可以储存一张自己驱动的TFT的不均一性的照片,然后根据具体的不均一性的情况来对信号进行调整。
另外还需要有一个负责分配任务给它们的芯片,叫做Timing Controller,简称T-CON。一般情况下,T-CON是显示器里面复杂的芯片,也可以看做是显示器的“CPU"。它主要负责分析从主机传来的信号,并拆解、转化为Source/Gate IC可以理解的信号,再分配给Source/Gate去执行,T-CON具有这种功能是因为T-CON具有Source/Gate没有的控制时间节奏的能力,所以叫Timing Controller。越来越高的分辨率、刷新率和色深都对T-CON的处理能力以及前后各种接口的信息传输能力提出了挑战。
DDIC的封装形式
自从三星在2013年推出曲面屏(Curved Display),柔性显示屏技术迅速发展。大体上,显示屏分两类,即硬质显示屏和柔性显示屏。硬质显示屏使用硬质玻璃作为基板,而柔性屏使用一种塑料(polyimide,聚酰亚胺,简称PI,有机高分子材料)作为基板,具有可弯曲、可折叠、可卷曲的性能。一些智能手机在屏幕边缘弯折,提升了质感,就是归功于这种材料。
客观来说,COG、COF、COP是当下屏幕显示驱动芯片的3种不同封装技术,在广大媒体传导下也被称为“屏幕封装”。三者主要的应用是实现手机或电视系统对其屏幕(LCD,OLED)的驱动控制,以及与其它系统例如主板FPCB、部件等的信号链接。
COG(Chip On Glass)是将手机屏幕显示驱动芯片(Display Driver IC,DDIC)直接粘合链接到在玻璃材质为主的刚性玻璃基板上(Glass Substrate),之后由FPCB链接至手机其余PCB或部件。通常用于刚性显示屏,例如LCD。
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