大屏幕TFT-LCD Source Driver的研究与设计

大屏幕TFT-LCD Source Driver的研究与设计

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。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 英文名词解释
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题背景及意义
  • 1.2 发展及研究现状
  • 1.3 研究内容与方法
  • 1.4 论文结构
  • 第二章 TFT-LCD驱动原理与Source Dricer 芯片结构
  • 2.1 TFT-LCD驱动原理
  • 2.1.1 液晶显示介绍
  • 2.1.2 TFT-LCD结构
  • 2.1.3 TFT-LCD驱动系统
  • 2.2 TFT-LCD驱动方法
  • 2.2.1 翻转方式
  • 2.2.2 Gamma校正
  • 2.3 TFT-LCD Source Driver工作原理
  • 2.4 TFT-LCD Source Driver设计分析
  • 2.4.1 Source Driver功能模块
  • 2.4.2 支持极性翻转的输出电路结构
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 数字电路模块设计
  • 3.1 时序控制模块
  • 3.2 160-bit双向移位寄存器
  • 3.2.1 带置数功能的 DFF
  • 3.2.2 移位模块
  • 3.2.3 4-bit双向移位寄存器
  • 3.3 串并转换模块
  • 3.4 输入寄存器与数据锁存器
  • 3.5 功能仿真
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 模拟电路模块设计
  • 4.1 低压偏置电路
  • 4.1.1 自启动偏置电路
  • 4.1.2 带隙基准电路
  • 4.1.3 电流偏置电路
  • 4.1.4 电压调节电路
  • 4.2 RSDS数据接收电路
  • 4.3 电平移位电路
  • 4.4 GAMMA电压产生模块
  • 4.5 数模转换电路
  • 4.6 输出缓冲运算放大器
  • 4.6.1 设计考虑
  • 4.6.2 电路结构
  • 4.6.3 偏置电路
  • 4.6.4 仿真
  • 4.7 Offset Cancellation
  • 4.8 功能仿真
  • 4.9 本章小结
  • 第五章 新型电荷回收电路
  • 5.1 电荷回收电路介绍
  • 5.2 先前的方法
  • 5.3 新型电荷回收电路
  • 5.4 功能仿真与比较
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 论文小结
  • 6.2 下一步工作
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间参与的科研工作及发表的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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