大尺寸TFT顯示器源極驅動(dòng)解決方案

引言
TFT LCD（薄膜晶體管液晶顯示器）正在改變人們看計算機和TV的界面。低EMI的特點(diǎn)使得它可以變得很薄、很輕，節省空間，而且亮度更高，更好地融入環(huán)境，因此很多人都認為這些平板顯示器件引領(lǐng)未來(lái)之路。
Solomon Systech公司在顯示器驅動(dòng)方面已經(jīng)取得和掌握了豐富的經(jīng)驗、技術(shù)，現在他們已開(kāi)發(fā)出多種TFT源驅動(dòng)器，可以通過(guò)一個(gè)驅動(dòng)電路單元及一個(gè)大尺寸的TFT LCD應用相匹配。該類(lèi)源驅動(dòng)采用了高速RSDS接口，電壓輸出水平精確，有電荷分享能力，并采取了TCP設計，故能充分發(fā)揮TFT穩定的平板顯示的各種重要優(yōu)勢，包括良好的對比度、很高的幀頻率、響應快和視角寬等。一個(gè)TFT LCD模塊由一個(gè)TFT面板、一個(gè)驅動(dòng)電路單元、一個(gè)背光系統和一個(gè)組裝單元構成(圖1)。本文將討論這種新型源驅動(dòng)IC的功能和與TFT LCD模塊系統有關(guān)的一些信息。
圖1  TFT LCD模塊組成

TFT源驅動(dòng)器結構
上述TFT源驅動(dòng)器由移位寄存器、數據鎖存器、電平平移器和數字/模擬信號轉換器、輸出及修復緩沖器等電路模塊構成(圖2)。
圖2  TFT源驅動(dòng)器的組成模塊
下面列出的各項因素在實(shí)現源驅動(dòng)器最優(yōu)性能時(shí)必須予以考慮:
(1). 在功率安全情況下的動(dòng)態(tài)模式和靜態(tài)模式功耗。
(2). 輸出緩沖器的驅動(dòng)能力。每通道的負載為50pF_180pF，具體數值取決于平板的尺寸和分辨率。
(3). 輸出穩定所花費的時(shí)間。這意味著(zhù)要確保源極驅動(dòng)器輸出端保持的電壓水平在柵線(xiàn)關(guān)閉前都能處于有效狀態(tài)。例如，SXGA分辨率達1024柵線(xiàn)，幀頻率達75Hz。柵線(xiàn)的掃描時(shí)間就應該是1/75/1024 =13(s。輸出所要求的時(shí)間應該少于13(s。
(4). RSDS接收器的最大時(shí)鐘頻率。這將直接影響到應用的分辨率和所允許的幀頻率。
(5). 源驅動(dòng)器輸出的一致性, 輸出引腳間電壓的差異將會(huì )影響顯示的質(zhì)量。
SSD1211/13/31/33系列TFT源極驅動(dòng)器采用了RSDS接口、電荷共享的驅動(dòng)算法、內部6bit DAC（用于SSD1231/33）、內部8bit DAC（用于SSD1211/13），點(diǎn)或N線(xiàn)反相，支持針對筆記本PC、監視器和LCD TV應用的SVGA、XGA、WXGA、 SXGA、UXGA、QXGA的驅動(dòng)系統。
圖3給出一個(gè)用于PC監視器的17英寸SXGA平板顯示器實(shí)例。該平板顯示器利用SSD1231實(shí)現了6 bit DAC精度。
圖3  一個(gè)用于17" SXGA  PC平板顯示器實(shí)例

RSDS接口
抑制擺幅差分信號（Reduced Swing Differential Signaling，RSDS） 接口是一種差分信號協(xié)議，它與LVDS（低壓差分信號）類(lèi)似，區別在于針對的應用不同。采用RSDS接口后，系統可以改善TCON（時(shí)序控制器）和源驅動(dòng)器間的連接，提高其速度，減少互聯(lián)、降低功耗和EMI。
RSDS采用了一種低電壓差分擺幅(+/- 200 mV)和2:1的數據復用率，由此實(shí)現了較為簡(jiǎn)單的、功耗更低的接收結構。
該源驅動(dòng)可以在高達85MHz的時(shí)鐘頻率下工作，帶有一個(gè)RSDS接口。除了它的電壓擺幅與TTL接口相比較小外，這種差分信號架構還可以極大的壓制高速信號通路產(chǎn)生的EMI。
圖4示出彩色bit映射，它支持6bit和8bit源驅動(dòng)器。對6bit接口來(lái)說(shuō)，數據的總線(xiàn)的MSB可略去。
圖4  彩色位映射
由于RSDS接口利用雙沿信號觸發(fā)器以串行方式發(fā)送數據，對一個(gè)總共采用20條線(xiàn)的6bit應用來(lái)說(shuō)，總線(xiàn)的總寬度只包括了9對數據信號和一對時(shí)鐘信號。對傳統的6bit TTL接口來(lái)說(shuō)，需要36條數據線(xiàn)和2條時(shí)鐘信號線(xiàn)。對于采用RSDS接口的系統來(lái)說(shuō)，可以在TFT－LCD模塊中做到將總線(xiàn)寬度整體減少47.4％。

電荷分享輸出驅動(dòng)
隨著(zhù)應用的尺寸不斷變大，面板的負載也相應增加，動(dòng)態(tài)功耗也將大大增加。這會(huì )影響到系統的功率預算。為了滿(mǎn)足這一要求而且為了實(shí)現在手持式筆記本電腦中的應用，Solomon Systech的源驅動(dòng)器采用了電荷分享輸出驅動(dòng)算法，以減小功耗。
由于平板顯示將采用點(diǎn)式或者N線(xiàn)反相顯示，該源驅動(dòng)器輸出應該保證一半在VCOM電壓之上，而一半在VCOM電壓之下。電荷的分享是通過(guò)讓儲存在源驅動(dòng)器輸出中的電荷重新分配來(lái)實(shí)現的，因此可以將消耗的動(dòng)態(tài)電流節省一半。
使用電荷分享技術(shù)時(shí)，輸出波形與傳統的波形不同(圖5，圖6)。對于帶有電荷分享能力的輸出來(lái)說(shuō)，接近VCOM電壓的地方始終要有一段時(shí)間用來(lái)讓電荷在所有其他輸出引腳之間實(shí)現再分布。此后，波形將回歸到傳統的驅動(dòng)波形上。
圖5  無(wú)電荷分享的傳統輸出波形
圖6  電荷分享的輸出波形
與其他傳統的節能技術(shù)不同，電荷分享不會(huì )讓源驅動(dòng)器的驅動(dòng)能力下降。這是因為電荷共享只是復用了儲存在輸出端的能量，而輸出緩沖器的偏置電流將保持不變。此外，電荷分享的持續時(shí)間由水平線(xiàn)鎖存脈沖控制，無(wú)需另外采用專(zhuān)門(mén)的硬件。因此，Solomon Systech的源驅動(dòng)器具有更高的驅動(dòng)能力，而且功耗更低。

IC封裝設計
根據不同的應用,在TAB封裝中,最大做到9+9伽馬輸入是可能的。SSD1231 的TAB封裝中有5+5輸入引腳，設計簡(jiǎn)便,方便互聯(lián)。請參考圖7和圖8所示的詳細的TAB外形圖和引腳分配。
圖7  SSD1231T TAB 封裝設計
圖8  SSD1231 TAB引腳分布
SSD1231T為源輸出提供了2個(gè)測試引腳，以方便制造中的檢驗，這樣當面板上的任何一根垂直線(xiàn)出現中斷時(shí)，就會(huì )出現一對空置的用于信號修復的緩沖器。

結語(yǔ)
TFT LCD監視器和TV將朝著(zhù)更高的分辨率、更優(yōu)良的品質(zhì)和更大的物理尺寸發(fā)展。Solomon Systech 新開(kāi)發(fā)的系列源驅動(dòng)器將促成實(shí)現這些不同的應用。
同時(shí)，Solomon Systech 正在開(kāi)發(fā)一組用于COG應用的源和柵驅動(dòng)器，它們將進(jìn)一步減小TFT模塊的物理尺寸和重量。重要的是，它還將通過(guò)TAB/COF與PCB材料的節省來(lái)降低監視器/TV系統材料方面的成本。