TFT显示屏的新驱动技术

先进的便携设备要求显示技术必须满足低功耗和高性能。本文分析了彩色显示屏对驱动技术带来的挑战,对二级驱动方案、公共电极调制方案和四级驱动方案进行比较,解析了tft四级驱动的实现技术的性能特点。

  在过去几年内移动电话得到飞速发展,手机体积越来越小之外,用户界面的性能也有了显著的改善,如键盘更小了,而显示屏的尺寸则增大了。今天先进的手机屏幕与几年前使用的2×12线字符显示屏已经不可同日而语了,不仅像素的数量增加了,而且像素本身也变得更小。同时,将显示屏从单色提升到彩色已成为当前移动电话厂商的重要任务之一。

  由于手机的体积很小,其电池的使用时间有限,因此必须降低显示模块的功耗。对于需要连续显示信息的手机尤其如此。

  显示技术的发展

  自然界本身就是多姿多彩而不是黑白色调组成,因此手持设备需要彩色的显示屏是大势所趋,但必须为此付出彩色显示屏所需要的额外研发成本,并由于高功耗使得待机时间大大减少。

  借助色彩可以在一个小显示屏上建立信息,因此,色彩的数量并不是一个关键的参数。但是,随着数码相机出现在消费市场上并能够提供极高色彩分辨率(如3×8位)的像素,图像质量的事实标准其实已经确定,在能显示很高图像质量的移动电话上集成数码相机模块的需求已经出现。与黑白显示屏相比,彩色显示屏的像素尺寸肯定还要更小,如果像素尺寸太大,人们可能会把红、绿、蓝三种颜色的子像素误认为是单个的彩色点。目前,标准的像素点尺寸为0.20×0.20到0.25×0.25mm2。使用相机时,传输人像将是一种普遍的应用。此时人眼对于人体的色调差异非常敏感,为达到人眼视觉满意的水平需要4k到64k的色彩深度。

  采用当前通用的wcdma、gsm、edge、hscsd和gprs传输标准,可以传送静止或半静止图像,而采用更快的协议则有可能可以传送小型的视频序列。在这成为主要的应用后,就会需要具有更快响应时间的显示屏。此时,使用薄膜晶体管 (tft)技术的有源矩阵显示屏就成了一种理想的选择。

  彩色显示技术带来的挑战

  驱动彩色显示屏与驱动黑白显示屏的技术差异很大,增加了技术实现的复杂性。使复杂性增加的因素有三个方面:首先,对于每一个点必须单独控制三个像素,因此多了三倍的列输出引脚;其次,对于4k颜色的色彩深度,每个点需要12位的存储器,而黑白显示屏只需要1位存储器;快速响应时间(视频)需要具有不同物理性能的液晶,对于控制电路而言,这意味着更高的驱动电压。

另一方面,普遍用于tft显示屏的非定型(amorphous)薄膜晶体管的导通电压(vth)较高,需要很大的信号,有的高达20v。由于电池并不能直接提供这些电压,需要使用片上倍增级来产生。通常,lcd驱动器芯片中直接集成了电容器,它们会占用大量的硅面积。

  为了在芯片(组)中集成大容量存储器,通常需要采用深亚微米工艺,而采用这种工艺的芯片的最大电压仅为3.3v左右。因此,需要创造性地综合运用各种工艺来满足不同的要求。

  驱动技术

  a) 考察一下点亮显示屏上的深红色点时所发生的过程:

  -通过将红、绿、蓝三种颜色的点紧靠着放在一起,进行光学的加性色彩混合;

  -利用电-光相关性,通过控制lc扭转所依赖的电场的传输强度,调节每种色点的强度;

  -通过对像素固有电容(图1中的clc)充电,设置和保存电场;

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计