论文摘要
随着液晶显示以井喷之势迅速发展和普及,研究液晶显示器的关键模块—驱动IC具有重要的理论意义和实用价值。本文研究并设计了用于大屏幕TFT-LCD显示驱动的Source Driver IC电路,采用0.35μm混合电压、混合信号工艺,数字部分供电电压为3.3V,模拟部分供电电压最大为13.5V。所设计的Source Driver IC支持8-bit,即1600万色全彩显示。通过外接18个基准电压,由内部D/A电路生成Gamma校正曲线,为显示屏提供驱动电压。通过采用Rail-to-Rail输入/输出缓冲放大器,输入/输出电压的动态范围可达到VSS2+0.1v至VDD2-0.1v。RSDS数据接口时钟速率可达85 MHz,满足UXGA分辨率(1600×1200)显示标准。论文的研究工作包括: 1.研究分析了TFT-LCD的显示原理,根据大屏幕液晶显示及工艺的特点,进行了Source Driver的系统设计以及数字电路和模拟电路的功能划分。根据其非线性D/A变换的特点设计了Gamma校正式D/A变换电路结构;根据点翻转的显示模式设计了支持极性翻转的输出电路结构。 2.对Source Driver的数字电路部分,采用工具自动综合的方法设计了时序控制模块;采用底层模块搭建的方法设计了其他数字模块,包括160-bit双向移位寄存器、串并转换模块、输入寄存器和数据锁存器等。 3.Source Driver IC属于数模混合信号VLSI芯片,其中模拟电路部分的设计为设计难点和本文重点。对关键的模拟电路模块,如偏置电路(高/低压),RSDS数据接口电路,电平移位电路,D/A转换电路,Rail-to-Rail输入/输出缓冲运算放大器以及失调电压消除电路,给出了详细的分析与设计以及HSPICE仿真结果。 4.以低功耗和大动态范围为设计原则,设计了一种用于Source Driver的Class-AB Rail-to-Rail输入/输出缓冲运算放大器。该放大器电路结构简单,具有驱动大容性负载的能力,不但可以用于Source Driver,也适合其他VLSI应用。 5.根据8-bit显示高输出精度的要求,设计了一种Offset averaging式失调电压消除电路,避免了电容的使用,节省了占用芯片面积。 6.根据液晶显示中图像的空间相关和点翻转的特性,提出了一种新型电荷回收电路,以节省Source Driver的AC功耗。与传统的方法相比,该电路实现简单,代价低,不仅对均匀颜色显示,对于非均匀颜色显示也有很高的功耗节省效率。