基于MIPI规范的TFT-LCD驱动芯片设计与研究

发布时间：2020-09-16 13:04

　　近些年来随着智能式可移动手持设备的普及,TFT-LCD显示屏幕在电子产品中的应用愈加广泛,而屏幕显示尺寸的不断增大、分辨率的提高以及种种市场不断提升的需求给TFT-LCD驱动IC带来了不小的挑战。传统的TFT-LCD驱动IC中的显示接口已经不能满足高分辨率图像和高速数据传输的需求。本文基于MIPI联盟制定的MIPI协议标准,研究并设计了一款针对于TFT-LCD显示屏幕的高速数据串行接口,相比于传统的显示接口,使得数据传输速率得到了显著的提升,同时也大大降低了功耗。本文首先对TFT-LCD显示与驱动原理进行了详细的分析与研究,接着通过对MIPI协议的掌握与了解,对TFT-LCD驱动IC的数据接口部分进行了系统级模块的架构设计。根据数据接口的传输需求,设定了三种不同的工作模式,分别为超低功耗模式、低速传输模式和高速传输模式,在接口电路工作期间通过这三种不同模式的来回切换,大大的提升了传输的效率以及显著的降低了功耗。本文所设计的系统级功能框架可分为四个层级,分别为物理传输层、通道管理层、底层协议层以及应用层。物理传输层包含了模拟电路逻辑与数字电路逻辑,主要功能是用于接口电路高速数据的接收以及低速数据的发送与接收,其中本文对数字电路逻辑部分时钟通道的控制和数据通道的控制部分进行了详细的设计与描述,利用有限状态机完成了不同状态之间的转换;通道管理模块主要是将各条数据通道上的数据按照协议规定的方式进行融合再处理,同时使用高速与低速分开处理的方法进行时钟切换电路部分的设计;底层协议层的主要功能是对传输的数据包格式以及内容进行识别,并对数据包进行解码或者编码工作,同时根据数据包的格式加入相应的ECC码与CRC码,保证传输的准确性;应用层模块部分用来将前面层级所传输的控制指令或图像显示数据转成DBI格式或DPI格式,输出至显示模块,同时也可根据相关指令读取显示模块相应的信息并传输回主机端。本文整个的设计均使用Verilog HDL硬件描述语言进行RTL级代码的编写,并通过VCS软件进行功能仿真,使用Verdi软件对仿真波形进行检查以及代码优化。工艺库采用台湾力晶0.11μm工艺,通过DC综合得到的报告显示接口电路的整体面积为87796.800065μm~2,功耗为2.8353mw,均满足设计的技术要求。最后对驱动IC的MIPI-DSI接口电路使用仪器进行了实例测试,单条数据通道的最大传输速率可达814.6Mbps,与设计初衷基本相符。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN873.92
【部分图文】：

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[14]。图2.1 液晶显示原理图实际应用中如上图 2.1 所示，液晶被放置在两片偏光板之间，通过电极电压的不断改变使液晶分子呈现出不同的扭曲情况，从而影响光的透射率，通过这种方法来控制透射光线的强度。如图 2.1a 所示，当无外加电压时，自然光线通过偏振片，与偏振片方向不同的光线被过滤掉，进入液晶部分的是与偏振片方向平行的光线，而进入光线也会随着液晶分子的扭曲而发生相应的扭曲，直到光线传输到另一侧屏幕时，偏振方向也发生了 90°的旋转，如果这一侧偏振片的方向与开始进入的方向是呈 90°

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图2.2 TFT-LCD 切面结构图如上图 2.2 所示，TFT-LCD 采用上下玻璃基板间填充液晶分子的设计，上层是电极，下层为薄膜晶体管，中间是液晶分子，在电极充电时，液晶分子的排列状根据施加电压的大小发生改变，控制光线穿透的角度与强度，从而达到图像显示

原理图,面板结构,原理图

TFT-LCD面板结构原理图

【参考文献】