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完全分離型顯示驅(qū)動芯片方案,TCON+Source IC+Gate IC
在完全分離型芯片架構中,TCON立于Driver IC設計在PCB上,Source IC和Gate IC分別綁定在玻璃側(cè)邊和底部。TCON輸出Display Data、Source Control和Gate Control信號,通過PCB、FPC和玻璃基板走線,分別傳輸給Source IC和Gate IC。Source IC和Gate IC分別通過玻璃基板走線向Display Area(顯示區(qū)域)傳輸電壓信號驅(qū)動顯示面板工作。
顯示面板驅(qū)動芯片類型通常由面板設計規(guī)格決定,而面板設計規(guī)格源于下游市場及客戶的需求。一款顯示面板是選擇使用整合型驅(qū)動芯片方案還是分離型驅(qū)動芯片方案,通常在面板設計初期就會決定,一旦面板設計定型后,相應的面板驅(qū)動芯片架構也隨之確定。
以上三種架構在玻璃基板走線以及芯片綁定連接的Pin腳設計均完全不同,每一種面板設計架構對應一種芯片,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。
受應用場景、客戶需求的影響,單芯片產(chǎn)品與分離型芯片產(chǎn)品的技術路線存在較大差異。單芯片架構需整合數(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、抗干擾等多個設計規(guī)格;而在模擬電路設計方案、通信接口協(xié)議、系統(tǒng)架構等方面,整合型芯片與分離型芯片的設計方案均存在明顯差異。所以DDIC企業(yè)一般需搭建立研發(fā)團隊開展整合型、分離型的研發(fā)工作,資源、人力成本投入高。行業(yè)內(nèi)惟有個別企業(yè),能在小尺寸(移動終端)、大尺寸兩個領域同時擁有先發(fā)優(yōu)勢。
驅(qū)動IC其實就是一套集成電路芯片裝置,用來對透明電極上電位信號的相位、峰值、頻率等進行調(diào)整與控制,建立起驅(qū)動電場,終實現(xiàn)液晶的信息顯示。
在液晶面板中,有源矩陣液晶顯示屏是在兩塊玻璃基板之間封入扭曲向列(TN)型液晶材料構成的。其中,接近顯示屏的上玻璃基板沉積有紅、綠、藍(RGB)三色彩色濾光片(或稱彩色濾色膜)、黑色矩陣和公共透明電極。下玻璃基板(距離顯示屏較遠的基板),則安裝有薄膜晶體管(TFT)器件、透明像素電極、存儲電容、柵線、信號線等。兩玻璃基板內(nèi)側(cè)制備取向膜(或稱取向?qū)樱挂壕Х肿佣ㄏ蚺帕?。兩玻璃基板之間灌注液晶材料,散布襯墊(Spacer),以間隙的均勻性。四周借助于封框膠黏結,起到密封作用;借助于點銀膠工藝使上下兩玻璃基板公共電極連接。
驅(qū)動IC是控制液晶面板及AMOLED面板開關及顯示方式的集成電路芯片。隨著面板顯示分辨率及數(shù)據(jù)傳輸速度的提高,其對驅(qū)動芯片的要求也不斷提高。顯示驅(qū)動芯片(Display Driver IC,簡稱“DDIC”)是面板的主要控制元件之一,也被稱為面板的“大腦”,主要功能是以電信號的形式向顯示面板發(fā)送驅(qū)動信號和數(shù)據(jù),通過對屏幕亮度和色彩的控制,使得諸如字母、圖片等圖像信息得以在屏幕上呈現(xiàn)。
上下兩玻璃基板的外側(cè),分別貼有偏光片(或稱偏光膜)。當像素透明電極與公共透明電極之間加上電壓時,液晶分子的排列狀態(tài)會發(fā)生改變。此時,入射光透過液晶的強度也隨之發(fā)生變化。液晶顯示器正是根據(jù)液晶材料的旋光性,再配合上電場的控制,便能實現(xiàn)信息顯示。
DDIC通過掃描的方式驅(qū)動顯示屏。從上圖可以看到,給相應的行和列加上電壓就可以點亮相應的像素了。但是問題來了,如果我們想同時點亮2B和5E,給2列、5列以及B行、E行同時加電壓的話,會發(fā)現(xiàn)連5B和2E也被無辜點亮。為了防止這種情況的發(fā)生,我們在時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,因為視覺殘留現(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就是,除非我們每條線切換的速度超級無地塊,否則,實際上每條線可以分到的有電壓的時間是非常短的,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。
還有一個問題就是,如果某個像素不該點亮,但是因為它旁邊的像素該被點亮,所以相應的X軸被加上了電壓,這個像素也會受到旁邊像素的一丟丟影響,被點亮一丟丟,結果就是圖像的清晰度很不好,圖像的邊緣會模糊。
DDIC的封裝形式
自從三星在2013年推出曲面屏(Curved Display),柔性顯示屏技術迅速發(fā)展。大體上,顯示屏分兩類,即硬質(zhì)顯示屏和柔性顯示屏。硬質(zhì)顯示屏使用硬質(zhì)玻璃作為基板,而柔性屏使用一種塑料(polyimide,聚酰亞胺,簡稱PI,有機高分子材料)作為基板,具有可彎曲、可折疊、可卷曲的性能。一些智能手機在屏幕邊緣彎折,提升了質(zhì)感,就是歸功于這種材料。
客觀來說,COG、COF、COP是當下屏幕顯示驅(qū)動芯片的3種不同封裝技術,在廣大媒體傳導下也被稱為“屏幕封裝”。三者主要的應用是實現(xiàn)手機或電視系統(tǒng)對其屏幕(LCD,OLED)的驅(qū)動控制,以及與其它系統(tǒng)例如主板FPCB、部件等的信號鏈接。
COG(Chip On Glass)是將手機屏幕顯示驅(qū)動芯片(Display Driver IC,DDIC)直接粘合鏈接到在玻璃材質(zhì)為主的剛性玻璃基板上(Glass Substrate),之后由FPCB鏈接至手機其余PCB或部件。通常用于剛性顯示屏,例如LCD。
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)封裝技術應運而生。
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)動電路集成到了FPC軟板上,所以下border部分只需要預留出一個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基本都是采用COF封裝形式。
而對于COP封裝,只能采用OLED屏幕,因為在OLED屏幕中,ITO的基材可以是玻璃,也可以是一種可彎折塑料。如果基材是塑料的話,可以將連接FPC和驅(qū)動IC的基材部分實現(xiàn)彎折,從而只需要預留出點膠區(qū)域的寬度就行,這種情況下,下border能做到更薄
AMOLED DDIC進階——集成觸摸控制器IC和顯示驅(qū)動器IC TDDI
在觸控屏中集成觸控檢測和顯示更新功能涉及兩個方面:顯示面板疊層;控制觸控和顯示這兩種功能的IC。
TDDI解決方案的架構設計和實現(xiàn)絕非微不足道。為了提高顯示噪聲管理和電容檢測性能,現(xiàn)在的新設計在觸控檢測功能和顯示更新功能之間實現(xiàn)了協(xié)調(diào)和同步。這樣的設計不再像立的疊層式顯示面板和外嵌式顯示屏那樣受到諸多限制,后者的觸控功能和顯示功能通常是相互立運行的。
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