人类进入信息时代.doc

第一章 绪 论 1.1 引言 人类进入信息时代，平面显示技术己广泛的应用在人们的日常生活中。进入20世纪90年代年以来，平板显示(FPD: Flat Panel Display)技术得到了前所未有的飞速发展。其中液晶显示技术发展最为迅速，液晶显示器除了具有体积小、重量轻、低压、低功耗、易彩色化、无电磁辐射、无闪烁的优点外，还因其具有寿命长、显示画质好、数字式接口、与集成电路匹配好等特点，而以前一直困扰液晶显示期的视角窄、响应速度慢、大型面板良率低等缺点已经逐步得到解决。现今液晶显示器已经逐渐占据平板显示的主要市场，关于液晶的各方面研究也越来越受关注。其中的主流技术TFT-LCD(Thin Film Transistor - Liquid Crystal Display : 薄膜晶体管液晶显示)技术于上世纪末趋向成熟，现在已经成为平板显示的中坚力量。 TFT-LCD技术是半导体微电子技术和液晶显示技术巧妙结合的高新技术。TFT阵列是将液晶显示大尺寸玻璃板工艺和微电子精细加工技术相结合的产物。目前TFT-LCD广泛地应用于家用、工业用和军事用显示领域，需求量巨大。可以相信在未来的几年中，与TFT-LCD显示技术相关领域的技术产品如LCD面板、LCD驱动芯片、LCD控制芯片等必定存在大量市场和许多需要进一步解决的技术问题。 作为液晶显示系统的关键部分，液晶驱动芯片可以分为数字部分和模拟部分。其中数字部分包括了FIFO模块、串并转换模块、忙标志产生电路、时钟产生模块等模块；模拟部分包括了γ校正电路，D/A转换电路，行扫描输出电路和列缓冲输出电路。液晶显示驱动芯片的设计对液晶显示系统的对比度、反应时间、功耗等重要参数有很大的影响，因此可以说该芯片的设计是液晶显示技术中的关键技术，对芯片设计者来说是个很大的挑战。本课题的内容就是设计一款适用于小尺寸液晶显示器的驱动芯片。 1.2 LCD驱动芯片及其技术现状 目前薄膜晶体管寻址的液晶显示器以其大容量，高清晰度和全色彩的视频显示已经逐渐成为当前显示领域的主导技术。以手机为代表的消费类电子产品的兴起必然会引起TFT-LCD显示器件需求量的增长，因此小尺寸TFT-LCD市场的需求量的增长必然会引起TFT-LCD驱动芯片需求量的增长。驱动芯片是液晶模块中所占成本比例最高的部分[]。现在国际上开发出具有自主知识产权的驱动控制芯片的公司有瑞萨、三星、所罗门、NEC、奇景等,其中以瑞萨在这方面实力最为强大,同时瑞萨也是全球最大的中小尺寸驱动芯片生产厂家。同时中国台湾地区厂商在小部分大屏幕和部分中小屏幕市场也取得了一定的份额。 我国在这方面的研发力度和水平与国际上均存在较大差距。由于进口芯片价格昂贵，货源短缺，导致生产企业利润空间小，核心竞争力低的现状。尽管国内也有机构开始类似芯片的研制，但往往仅限于研究阶段，还远未达到商业应用阶段。因此，研制具有自主产权的TFT彩色液晶显示器驱动电路芯片的开发，将有助于解决目前我们此芯片主要依靠进口的局面。生产厂家受到国外产品在价格及货源供应方面的诸多制约，产品更新换代慢，利润空间小，核心竞争能力弱，这种状况严重制约着我国信息产业的发展。 随着国内京东方、上广电、龙腾、天马等 TFT-LCD 面板厂的建立，对于 LCD驱动芯片 的需求数量大量增加，迫切需要本土IC 设计公司能够设计出有自主知识产权的LCD驱动芯片，以便在未来的产业发展中的掌握主动权。 根据用途划分，液晶驱动芯片主要有中小尺寸屏幕驱动芯片和大屏幕(大尺寸)驱动芯片两个系列。一般来说，前者主要的应用领域包含手机、数码相机、数码摄像机、PDA、MP4播放器、掌上游戏机、车载导航设备以及其它手持移动设备；而后者主要应用领域为桌面显示器、笔记本电脑和数字电视。 大尺寸驱动芯片将行驱动芯片、列驱动芯片分开做。一台高清晰逐行扫描液晶显示器，需要多个行驱动芯片和列驱动芯片配合实现图像显示。行驱动芯片通过控制TFT的开闭，控制图像的显示位置，制造工艺较复杂[]，但实现的功能相对简单。列驱动芯片负责显示数据的输入，并输出液晶显示所需要的驱动电压至液晶屏，直接调整液晶分子的扭转程度，从而控制背光通过液晶的多少，达到实现彩色图像显示。其功能复杂、动作频率高，含有较多的数模混合电，有较高的研究价值。小尺寸和大尺寸驱动芯片在技术上有很大的差异。小尺寸驱动芯片尤其是手机驱动芯片厂商为了抢夺手机驱动芯片微小化市场，从2003年至2004年之间，将原本在手机液晶面板必备的两颗驱动IC整合成一颗。小尺寸驱动IC的主要设计难点是提高集成度和降低功耗。 1.3 关键技术及其研究进展 液晶产业高速发展的同时也带动了LCD驱动IC产业。驱动IC是液晶模块中所占成本比例最高的部分，相对于其他模拟IC，驱动IC有独特之处：其出货量巨大，同时对