大尺寸TFT显示器源极驱动解决方案

liyf

大尺寸TFT显示器源极驱动解决方案

引言
TFT LCD（薄膜晶体管液晶显示器）正在改变人们看计算机和TV的界面。低EMI的特点使得它可以变得很薄、很轻，节省空间，而且亮度更高，更好地融入环境，因此很多人都认为这些平板显示器件引领未来之路。
Solomon Systech公司在显示器驱动方面已经取得和掌握了丰富的经验、技术，现在他们已开发出多种TFT源驱动器，可以通过一个驱动电路单元及一个大尺寸的TFT LCD应用相匹配。该类源驱动采用了高速RSDS接口，电压输出水平精确，有电荷分享能力，并采取了TCP设计，故能充分发挥TFT稳定的平板显示的各种重要优势，包括良好的对比度、很高的帧频率、响应快和视角宽等。一个TFT LCD模块由一个TFT面板、一个驱动电路单元、一个背光系统和一个组装单元构成(图1)。本文将讨论这种新型源驱动IC的功能和与TFT LCD模块系统有关的一些信息。
图1  TFT LCD模块组成
TFT源驱动器结构
上述TFT源驱动器由移位寄存器、数据锁存器、电平平移器和数字/模拟信号转换器、输出及修复缓冲器等电路模块构成(图2)。
图2  TFT源驱动器的组成模块
下面列出的各项因素在实现源驱动器最优性能时必须予以考虑:
(1). 在功率安全情况下的动态模式和静态模式功耗。
(2). 输出缓冲器的驱动能力。每通道的负载为50pF_180pF，具体数值取决于平板的尺寸和分辨率。
(3). 输出稳定所花费的时间。这意味着要确保源极驱动器输出端保持的电压水平在栅线关闭前都能处于有效状态。例如，SXGA分辨率达1024栅线，帧频率达75Hz。栅线的扫描时间就应该是1/75/1024 =13(s。输出所要求的时间应该少于13(s。
(4). RSDS接收器的最大时钟频率。这将直接影响到应用的分辨率和所允许的帧频率。
(5). 源驱动器输出的一致性, 输出引脚间电压的差异将会影响显示的质量。
SSD1211/13/31/33系列TFT源极驱动器采用了RSDS接口、电荷共享的驱动算法、内部6bit DAC（用于SSD1231/33）、内部8bit DAC（用于SSD1211/13），点或N线反相，支持针对笔记本PC、监视器和LCD TV应用的SVGA、XGA、WXGA、 SXGA、UXGA、QXGA的驱动系统。
图3给出一个用于PC监视器的17英寸SXGA平板显示器实例。该平板显示器利用SSD1231实现了6 bit DAC精度。
图3  一个用于17" SXGA  PC平板显示器实例
RSDS接口
抑制摆幅差分信号（Reduced Swing Differential Signaling，RSDS） 接口是一种差分信号协议，它与LVDS（低压差分信号）类似，区别在于针对的应用不同。采用RSDS接口后，系统可以改善TCON（时序控制器）和源驱动器间的连接，提高其速度，减少互联、降低功耗和EMI。
RSDS采用了一种低电压差分摆幅(+/- 200 mV)和2:1的数据复用率，由此实现了较为简单的、功耗更低的接收结构。
该源驱动可以在高达85MHz的时钟频率下工作，带有一个RSDS接口。除了它的电压摆幅与TTL接口相比较小外，这种差分信号架构还可以极大的压制高速信号通路产生的EMI。
图4示出彩色bit映射，它支持6bit和8bit源驱动器。对6bit接口来说，数据的总线的MSB可略去。
图4  彩色位映射
由于RSDS接口利用双沿信号触发器以串行方式发送数据，对一个总共采用20条线的6bit应用来说，总线的总宽度只包括了9对数据信号和一对时钟信号。对传统的6bit TTL接口来说，需要36条数据线和2条时钟信号线。对于采用RSDS接口的系统来说，可以在TFT－LCD模块中做到将总线宽度整体减少47.4％。
电荷分享输出驱动
随着应用的尺寸不断变大，面板的负载也相应增加，动态功耗也将大大增加。这会影响到系统的功率预算。为了满足这一要求而且为了实现在手持式笔记本电脑中的应用，Solomon Systech的源驱动器采用了电荷分享输出驱动算法，以减小功耗。
由于平板显示将采用点式或者N线反相显示，该源驱动器输出应该保证一半在VCOM电压之上，而一半在VCOM电压之下。电荷的分享是通过让储存在源驱动器输出中的电荷重新分配来实现的，因此可以将消耗的动态电流节省一半。
使用电荷分享技术时，输出波形与传统的波形不同(图5，图6)。对于带有电荷分享能力的输出来说，接近VCOM电压的地方始终要有一段时间用来让电荷在所有其他输出引脚之间实现再分布。此后，波形将回归到传统的驱动波形上。
图5  无电荷分享的传统输出波形
图6  电荷分享的输出波形
与其他传统的节能技术不同，电荷分享不会让源驱动器的驱动能力下降。这是因为电荷共享只是复用了储存在输出端的能量，而输出缓冲器的偏置电流将保持不变。此外，电荷分享的持续时间由水平线锁存脉冲控制，无需另外采用专门的硬件。因此，Solomon Systech的源驱动器具有更高的驱动能力，而且功耗更低。
IC封装设计
根据不同的应用,在TAB封装中,最大做到9+9伽马输入是可能的。SSD1231 的TAB封装中有5+5输入引脚，设计简便,方便互联。请参考图7和图8所示的详细的TAB外形图和引脚分配。
图7  SSD1231T TAB 封装设计
图8  SSD1231 TAB引脚分布
SSD1231T为源输出提供了2个测试引脚，以方便制造中的检验，这样当面板上的任何一根垂直线出现中断时，就会出现一对空置的用于信号修复的缓冲器。
结语
TFT LCD监视器和TV将朝着更高的分辨率、更优良的品质和更大的物理尺寸发展。Solomon Systech 新开发的系列源驱动器将促成实现这些不同的应用。
同时，Solomon Systech 正在开发一组用于COG应用的源和栅驱动器，它们将进一步减小TFT模块的物理尺寸和重量。重要的是，它还将通过TAB/COF与PCB材料的节省来降低监视器/TV系统材料方面的成本。