液晶显示驱动芯片内置电源电路研究

摘要

论文源于国家“863”项目一“手机用TFT彩色液晶显示驱动控制电路芯片开发(2005AAlZ1193)”，研究了单片集成的TFT-LCD驱动芯片内置电源电路。采用自项向下的设计方法，完成了内置电源电路中所有子电路模块的设计、验证和芯片测试。所设计的电源电路能够生成整个芯片的全部工作电压和驱动电压。作者所做的工作主要包括： 1．根据单片集成TFT-LCD驱动芯片的电压需求和CMOS电源电路的特点，完成了TFT-LCD驱动芯片内置电源电路的系统设计。将内置电源电路分为电荷泵升压/反压电路、低压降线性稳压电路(LDO)、Vcom驱动电路和Vgoff驱动电路等四大模块。采用Verilog-A语言对电源电路中各子模块进行了行为级建模，并进行了系统级功能仿真和验证。 2．研究了电容式电荷泵电路的基本类型和动作原理，建立了一个理论模型，给出了电荷泵电路的性能评估方法。完成了TFT-LCD驱动芯片电源电路中内置电荷泵升压/反压电路的设计，并采用Verilog-A行为级模型和SPICE网表相结合的混合仿真方法完成了电荷泵电路的验证。 3．介绍了低压降线性稳压电路的基本理论，完成了TFT-LCD驱动芯片电源电路中幅度可调节LDO线性稳压电路模块的电路设计，采用动态Leaker技术对LDO的瞬态响应进行了优化。 4．分析了TFT-LCD的面板结构和负载特性，根据公共电极电压(Vcom)和薄膜晶体管的关断电压(Vgoff)的关系及减小回馈电压的方法，完成了TFT-LCD驱动芯片电源电路中Vcom和Vgoff驱动电路的设计和仿真验证。 本论文研究的内容和设计结果已经成功应用于我们自主研发的手机用26万色、132RGB×176分辨率TFT-LCD驱动控制电路芯片--“龙腾T1”中，经过工程样片测试和手机显示模组验证，所设计电路的性能指标完全满足设计要求。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：关键词解释

西北工业大学学位论文知识产权声明书和原创性声明

第一章绪论

1.1课题背景与来源

1.2 TFT-LCD基础及其国内外发展动态

1.2.1液晶显示技术的发展

1.2.2 TFT-LCD的显示和驱动原理

1.2.3 TFT-LCD模组结构

1.2.4 TFT-LCD驱动芯片的国内外发展动态

1.3使用价值与理论意义

1.4本文工作

1.5文章安排

第二章TFT-LCD驱动芯片电源电路系统设计

2.1 TFT-LCD驱动芯片的设计流程

2.2 TFT-LCD驱动芯片结构

2.3 TFT-LCD驱动芯片的电压需求

2.4电源电路的特点和设计考虑

2.5电源电路整体结构

2.6电源电路Verilog-A行为级建模与混合仿真

2.6.1行为级建模的基本原理

2.6.2 Verilog-A行为级建模的步骤

2.6.3电源电路Verilog-A行为级建模的仿真结果

第三章电荷泵升压/反压电路模块设计

3.1基本的电荷泵电路

3.1.1 Dickson电荷泵电路

3.1.2二倍和三倍升压电荷泵电路

3.1.3反压电荷泵电路

3.1.4同时升压反压电荷泵电路

3.2电荷泵的理论模型

3.3电荷泵升压/反压电路模块设计

3.3.1电荷泵升压/反压电路模块的功能

3.3.2升压/反压电荷泵拓扑结构选择

3.3.2电荷泵电路模块的结构

3.3.3 RC环形振荡器

3.3.4时钟及逻辑控制电路

3.3.5 VCI1调节电路

3.4电荷泵升压/反压电路模块整体仿真

3.4.1功能仿真(瞬态分析)

3.4.2功率效率分析

3.4.3升压频率与带负载能力分析

第四章LDO线性稳压电路模块设计

4.1 LDO线性稳压器结构及其动作原理

4.2 LDO线性稳压电路主要设计指标[Lee99]

4.3 LDO瞬态响应优化方法

4.4 LDO稳定性及频率补偿[Cha04,Lhy06]

4.5TFT-LCD驱动芯片LDO线性稳压电路模块的设计

4.5.1 LDO线性稳压电路模块的功能与结构

4.5.2自启动与偏置电路

4.5.3误差运放偏置电路

4.5.4可调的偏置电流电路

4.5.5带隙基准电压电路

4.5.6 VCC_Regulator

4.5.7 VREG1OUTC_Regulator

第五章Vcom驱动电路和Vgoff驱动电路设计

5.1 Vcom和Vgoff电压的关系

5.2 Vcom驱动电路模块

5.2.1 VcomH/VcomA幅度调节电路

5.2.2 VcomL生成电路

5.2.3 VcomH和VcomL输出电路[Wtc06]

5.3 Vcom驱动电路的仿真

5.4 Vgoff驱动电路模块

5.4.1 VgoffL幅度调节电路

5.4.2 VgoffH幅度调节电路

5.4.3 VgoffH和VgoffL输出电路[Wtc06]

5.5 Vgoff驱动电路的仿真

第六章版图设计与测试

6.1混合电压工艺介绍

6.2芯片整体布局

6.3电源电路版图

6.4测试

6.4.1测试流程

6.4.2测试结果与分析

6.4.3模组测试

第七章结束语

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢

附表一与电源相关的寄存器