隨著人們對(duì)安卓系統(tǒng)平板電腦顯示分辨率的要求越來越高，這類平板電腦的顯示分辨率正快速地從WXGA(800×1280)提高至 WQXGA(1600×2560)。按照市場(chǎng)的要求，顯示分辨率須達(dá)到300PPI(每英寸像素)及以上，因此顯示器也就成為了帶有高性能應(yīng)用處理器 (AP)的最為重要的部件之一。

為了降低平板電腦顯示系統(tǒng)的功耗，三星在其分辨率達(dá)到WQXGA級(jí)別的非晶硅液晶顯示器中引入了雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，本文對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)介紹。非晶硅液晶面板技術(shù)已廣泛應(yīng)用于平板電腦顯示器的生產(chǎn)，其解決方案也適用于氧化物液晶顯示器。

本文將雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與平板電腦顯示系統(tǒng)中采用的定時(shí)器(T-CON)+多列驅(qū)動(dòng)解決方案進(jìn)行了比較，并說明了前者的成本效益。在功耗和成本方面，本文還說明了雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原因。

引言

由于很多人都使用智能手機(jī)和平板電腦，因此顯示器的好壞已成為產(chǎn)品是否能脫穎而出的重要因素之一。三星Galaxy智能手機(jī)所使用的主動(dòng)式有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)顯示器就是其中的一個(gè)例子(圖1)。

用戶在決定購(gòu)買智能手機(jī)和平板電腦時(shí)會(huì)考慮產(chǎn)品的面板技術(shù)及顯示器PPI，比如他們可能會(huì)選擇AMOLED顯示器或高PPI平面轉(zhuǎn)換(IPS)液晶顯示器等。因此，顯示器市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)DisplaySearch在2013年開展的一項(xiàng)顯示器調(diào)查結(jié)果顯示，智能手機(jī)和平板電腦的顯示器分辨率正在迅速提高，其中分辨率超過30 0PPI的顯示器所占的市場(chǎng)份額約達(dá)24%(參考文獻(xiàn)1)。

由于采用了高PPI顯示技術(shù)，智能手機(jī)和平板電腦顯示器的分辨率已達(dá)到甚至超過電視機(jī)的分辨率。生產(chǎn)6英寸顯示器及平板電腦的廠商已推出了分辨率達(dá)到WQXGA級(jí)別的產(chǎn)品線(如圖2，三星Galaxy Note 10.1平板電腦)，而多家智能手機(jī)生產(chǎn)商則與他們開展合作，共同推出了達(dá)到全高清分辨率(1080×1920)的產(chǎn)品。

對(duì)用戶而言，高PPI顯示是一項(xiàng)很有吸引力的技術(shù)，但這樣的技術(shù)會(huì)消耗更多的電能。針對(duì)高PPI顯示的高功耗問題，視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)( VESA) 和移動(dòng)產(chǎn)業(yè)處理器接口(MIPI)聯(lián)盟等制定高速串行接口標(biāo)準(zhǔn)的組織提出了幾個(gè)解決方案。其中，為減少靜態(tài)圖像的功耗，VESA將面板自動(dòng)刷新(PSR) 功能應(yīng)用于eDP(1.3版)接口(參考文獻(xiàn)4),而MIPI聯(lián)盟在MIPI顯示器串行接口(DSI)中也引入了類似于eDP PSR功能的概念。該功能支持DSI命令模式，可減少靜態(tài)圖像的功耗(參考文獻(xiàn)5)。這些降低功耗的操作都與應(yīng)用處理器和顯示數(shù)據(jù)傳輸接口有關(guān)。[!--empirenews.page--]

除了在應(yīng)用處理器和顯示器之間降低功耗的方法外，三星還打算通過縱向顯示型平板設(shè)備找到一種降低顯示器系統(tǒng)功耗的結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，縱向顯示型平板設(shè)備均由平板電腦制造商推出。三星就推出了一款帶有縱向顯示型WXGA顯示器的8.0英寸Galaxy Tab38.0平板電腦(如圖3所示)。帶有縱向顯示型顯示器的平板電腦可以提供類似于智能手機(jī)的用戶體驗(yàn)(UX)，如提供縱向顯示型用戶界面(UI)以及支持單手握持等。

為了給縱向顯示型顯示器提供低功耗和低成本的解決方案，三星將雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于分辨率達(dá)到WQXGA級(jí)別的顯示器中。

平板電腦與智能手機(jī)顯示系統(tǒng)

如圖4所示，平板電腦被置于筆記本電腦和智能手機(jī)之間?？梢?，其顯示器的尺寸也介于這兩類產(chǎn)品之間。

然而，筆記本電腦和智能手機(jī)所應(yīng)用的顯示系統(tǒng)卻朝著完全不同的方向發(fā)展。其中筆記本電腦顯示器采用的是T-CON+多列驅(qū)動(dòng)解決方案，而智能手機(jī)采用的則是單芯片顯示驅(qū)動(dòng)解決方案。后者的T-CON、內(nèi)存、電源模塊和多列驅(qū)動(dòng)都位于一個(gè)芯片上，如圖5(略)所示。

平板電腦的顯示系統(tǒng)則介于這兩種顯示系統(tǒng)之間，而且自平板電腦推出以來就一直在效仿筆記本的顯示系統(tǒng)。平板電腦上市后，大多數(shù)產(chǎn)品都是作為上網(wǎng)本的替代品而為人們所熟知。對(duì)于用戶而言，平板電腦所能滿足的使用要求與筆記本電腦很相似，如觀看多媒體內(nèi)容和使用網(wǎng)絡(luò)資源等。因此，與筆記本電腦顯示系統(tǒng)類似，平板電腦也采用了橫向顯示的方式。

目前，智能手機(jī)的顯示系統(tǒng)采用單芯片顯示驅(qū)動(dòng)解決方案。但要將這種解決方案應(yīng)用于筆記本電腦的橫向顯示型顯示系統(tǒng)則并非易事，因?yàn)楣P記本電腦的邊框尺寸較大且在運(yùn)行期間溫度較高。

如圖3所示，隨著縱向顯示型平板電腦在市場(chǎng)上的推出，說明三星找到了一個(gè)新的解決方案。這種低功耗平板電腦顯示器解決方案的概念與智能手機(jī)類似。然而，如果把單芯片顯示驅(qū)動(dòng)直接應(yīng)用于分辨率達(dá)到WQXGA級(jí)別的平板電腦，其邊框尺寸會(huì)增大，而且在使用時(shí)溫度也會(huì)升高。因此，為降低平板電腦的邊框尺寸和運(yùn)行溫度，三星采用了雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。接下來，本文將向您介紹這種結(jié)構(gòu)為何適用于平板電腦顯示系統(tǒng)。[!--empirenews.page--]

平板電腦雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)

為了對(duì)雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明，三星研究了顯示驅(qū)動(dòng)和分辨率達(dá)到WQXGA級(jí)別的顯示器之間所需的輸出通道的數(shù)量。分辨率達(dá)到WQXGA級(jí)別的橫向顯示型顯示系統(tǒng)和縱向顯示型顯示系統(tǒng)如圖6(略)所示，表1列出了輸出通道數(shù)量的比較。就門驅(qū)動(dòng)器(垂直驅(qū)動(dòng)器)的輸出通道而言，本文假定門驅(qū)動(dòng)器嵌于液晶面板中，因?yàn)榇蠖鄶?shù)液晶面板制造商都將門驅(qū)動(dòng)器嵌于液晶面板中。

如圖7( 略) 所示，雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的基本概念正逐漸淘汰顯示系統(tǒng)中的T- CO N。將顯示系統(tǒng)中兩個(gè)相同的顯示驅(qū)動(dòng)集成在一起與智能手機(jī)顯示系統(tǒng)的概念相似。

從低功耗的角度看，智能手機(jī)顯示系統(tǒng)比筆記本電腦顯示系統(tǒng)的效率更高，因?yàn)槠鋺?yīng)用處理器和顯示驅(qū)動(dòng)之間只有一條數(shù)據(jù)傳輸路徑和一個(gè)系統(tǒng)接口(MIPI)。因此，三星基于智能手機(jī)顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為搭載縱向顯示型WQXGA顯示器的平板電腦開發(fā)了雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

如圖7(略)所示，在縱向顯示型WQXGA顯示器的雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，所配備的兩個(gè)芯片是相同的。其中左側(cè)的顯示驅(qū)動(dòng)用來控制WQXGA面板的左半邊，WQXGA面板的左半邊通過2560的分辨率將RGB范圍控制在1~80 0之間。而右側(cè)的顯示驅(qū)動(dòng)則用來控制WQXGA面板的右半邊，WQXGA面板的右半邊通過2560的分辨率將RGB范圍控制在8 01~16 0 0之間。雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的功能類似于單芯片或T-CON+多列驅(qū)動(dòng)解決方案，其功能完全由雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。[!--empirenews.page--]

雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與T-CON+多列驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)最大的區(qū)別在于顯示系統(tǒng)中是否配備了面板內(nèi)接口。在T-CON+多列驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，面板內(nèi)接口應(yīng)配備在T- CON+多列驅(qū)動(dòng)之間，因?yàn)榱序?qū)動(dòng)集成電路沒有定時(shí)控制器塊。因此，T-CON應(yīng)該控制與顯示器面板相關(guān)的各種定時(shí)裝置。而在雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)中都有定時(shí)器，當(dāng)需要在兩個(gè)芯片之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，兩個(gè)定時(shí)器可以通過芯片到芯片接口與對(duì)方IC協(xié)同運(yùn)行。

與傳統(tǒng)的T-CON+多列驅(qū)動(dòng)解決方案相比，在縱向顯示型平板電腦顯示系統(tǒng)中采用雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮顯示器邊框的尺寸。如上文所述，就顯示器邊框而言，如果縱向顯示型平板電腦采用了單芯片顯示器和WQXGA分辨率，則顯示器底部邊框就會(huì)增大。這是因?yàn)轱@示驅(qū)動(dòng)與液晶顯示器之間的路由區(qū)域被480 0條輸出通道占據(jù)了(如圖8(略)所示)。路由區(qū)域會(huì)根據(jù)顯示器的尺寸按比例增大。在采用單芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的情況下，為了縮小顯示器邊框的尺寸，顯示驅(qū)動(dòng)的X尺寸應(yīng)與顯示器的X尺寸幾乎一致，但是做到這點(diǎn)很難。由于半導(dǎo)體設(shè)備中單芯片顯示驅(qū)動(dòng)的X尺寸有一定的局限性，X尺寸應(yīng)不超過3.xmm。因此，本文建議使用雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，以降低底部邊框的尺寸。使用雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以縮小底部邊框尺寸，因?yàn)橐壕э@示器與每個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)之間的路由區(qū)域是被 2400條輸出通道所占據(jù)。輸出通道數(shù)量的減少有助于縮小路由區(qū)域。因此，為了縮小顯示器底部邊框的尺寸，本文建議使用雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

為了解決顯示系統(tǒng)運(yùn)行溫度較高的問題，本文也建議使用雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，因?yàn)楦吖目杀黄骄矫總€(gè)芯片中(如圖9所示)。由于平板電腦顯示器的功耗高于智能手機(jī)的顯示器，如果將單芯片顯示驅(qū)動(dòng)應(yīng)用于平板電腦顯示器，那么功耗就集中到單個(gè)芯片中，而這會(huì)導(dǎo)致平板電腦顯示器系統(tǒng)的運(yùn)行溫度過高。

平板電腦雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

與T-CON+多列驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相比，雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)具有一些優(yōu)點(diǎn)，本節(jié)將詳細(xì)介紹。本文在對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較之前，假定1T-CON+4列驅(qū)動(dòng)將應(yīng)用于縱向顯示型WQXGA顯示器(如圖13(略)所示)。而在與雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行比較時(shí)，本文將1T- CO N+4列驅(qū)動(dòng)解決方案定義為傳統(tǒng)系統(tǒng)。

如圖10所示，就接口功耗來看，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在T-CON和列驅(qū)動(dòng)之間提供了額外的接口路徑，并將其作為面板內(nèi)接口。

圖11說明了與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)是如何減少總接口功耗的。其中，接口功耗的降低歸功于兩個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)之間的芯片到芯片接口。

圖12將傳統(tǒng)系統(tǒng)與采用雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的WQXGA平板電腦顯示接口功耗進(jìn)行了對(duì)比。據(jù)估計(jì)，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，采用雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的顯示系統(tǒng)可減少71%的功耗。

如表2和圖13(略)所示，減少顯示芯片的使用總數(shù)可以降低成本。

如圖13(略)所示，在雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，T-CON PCB與T-CON PMIC已被排除。柔性印刷電路板(FPCB)可用于與智能手機(jī)類似的平板電腦雙芯片顯示系統(tǒng)中。[!--empirenews.page--]

總結(jié)

本文介紹了縱向顯示型WQXGA顯示系統(tǒng)的雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于三星系統(tǒng)LSI業(yè)務(wù)針對(duì)平板電腦開發(fā)的雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案。

就平板電腦而言，低功耗和低成本對(duì)于延長(zhǎng)電池壽命和降低使用成本而言至關(guān)重要。本文描述了雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)降低接口功耗的原理，同時(shí)也詳細(xì)說明了雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)的成本效益。

對(duì)于未來的高PPI縱向顯示型平板電腦顯示器而言，雙芯片顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)是為了低功耗和低成本而定制的一種解決方案。這種結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用到其他產(chǎn)品中，如可轉(zhuǎn)換成平板電腦的個(gè)人電腦及筆記本電腦等。