液晶电视及驱动芯片发展现状与趋势ppt课件

1、液晶电视及驱动芯片的开展现状与趋势魏廷存 2021年12月. 内容提纲一、国内液晶面板产能二、国内液晶模组产能三、国内液晶电视产能四、液晶电视性能及趋势五、驱动控制芯片性能及趋势. 一、国内液晶面板产能统计6代线以上生产厂家生产线代别面板产能(万张/月)备注深圳市华星光电技术有限公司（TCL） 8.5代（2.22.5m）10生产26、32、46、52、55英寸液晶电视模组约1400万块/年,计划于2011年三季度试产。 昆山龙飞光电有限公司8.5代9昆山龙飞光电8.5代线，产品包括3252英寸液晶电视显示面板，计划于2011年投产。 北京京东方显示技术有限公司8.5代9京东方北京8代线，产品以

2、2655英寸液晶电视为主，预计在2011年投产。LG Display (China)（广州）8.5代122012年实现量产，广州开发区与韩国LGD合资公司。待审批 . 一、国内液晶面板产能统计6代线以上生产厂家生产线代别面板产能(万张/月)备注三星苏州7.5代9三星苏州7.5代线，待审批 合肥京东方光电科技有限公司6.0代（1.51.85m）9京东方合肥6代线，产品以37英寸以下电视和电脑显示器为主。预计在2010年底投产。待审批 南京中电熊猫 6.0代6南京熊猫夏普六代线，2011年3月前投入生产。未来计划引进夏普8代线。待审批 成都长虹8.5代长虹、成都市、富士康合资。待审批 合计64万张

3、/月768万张液晶面板/年 768万张液晶面板/年每张切割8片46英寸电视=6144万台46英寸液晶电视/年 . 液晶产业链相关资料Displaysearch资料显示，自2000年至2021年，全球七大液晶面板制造商中有5家总体盈利。三星、LGD、友达光电、奇美和夏普盈利，其中三星共盈利75亿美圆，盈利最多；而最少的奇美也有20亿美圆。只需中华映管和瀚宇彩晶整体亏损，分别亏损4亿美圆和2亿美圆。液晶面板的主要资料玻璃基板，被美国康宁Corning、日本旭硝子Asahi、日本电气硝子NEG及日本板硝子NHT四大厂商控制，其中康宁占据全球50%以上的市场。液晶电视模组的其它配套元器件:液晶表层的彩

4、色滤光片CF、偏光板、增光膜、CCFL背光模块或LED背光、驱动IC。按10颗驱动IC/每台液晶电视估算，国内所需驱动IC约6亿颗/年，产值约10亿美金/年。 . 液晶面板的种类目前的液晶面板大致分为IPS类、VA类和B-TN类和TN类其中IPS包括：AS-IPS、DD-IPS等VA类包括：PVA、S-PVA、MVA和P-MVABT-TN那么包括：BTN2型和BTN3型按质量衡量分别为： IPS类VA类B-TN类TN类 . 液晶面板的种类IPSIn-Plane Switching，平面转换，硬屏 IPS技术中，不论在何种形状下液晶分子一直都与屏幕平行，只是在加电形状下分子的旋转方向有所不同。

5、IPS具有视角大，颜色显示准确的优点，但由于液晶分子转动角度大、面板开口率低光线透过率，所以IPS也有呼应时间较慢和对比度较难提高的缺陷；过驱动处理了IPS严重的呼应慢问题，DFC技术提高了对比度。 . 液晶面板的种类 VA Vertical Alignment ，软屏 VA类面板是如今高端液晶运用较多的面板类型，属于广视角面板，和TN面板相比，8bit的面板可以提供16.7M颜色和大可视角度；VA类面板又可分为由富士通主导的MVA面板和由三星开发的PVA面板，其中后者是前者的承继和改良；MVA技术(Multi-domain Vertical Alignment，多象限垂直配向技术) ，它的液

6、晶分子静止时并非传统的直立式，而是偏向某一角度，当施加电压让液晶分子改动成程度，让背光可以更快捷地经过，这样便可以大幅度缩短呼应时间。该类面板可以提供更大的可视角度，通常可到达170以上； PVAPatterned Vertical Alignment技术同样属于VA技术的范畴，是一种图像垂直调整技术，该技术直接改动液晶单元构造，让显示效能大幅提升，可以获得优于MVA的亮度输出和对比度。. 液晶面板的种类TNTwisted Nematic，扭曲向列型，软屏 液晶分子静态时直列式排布，偏转速度快，因此呼应时间较快。但颜色的表现不如IPS型和VA型面板；作为 6Bit 的面板，TN面板只能显示红/

7、绿/蓝各64色，最大实践颜色仅有26万色，经过“抖动技术可以使其获得超越1600万色的表现才干；TN面板提高对比度的难度较大，直接暴显露来的问题就是颜色薄弱，复原才干差，过渡不自然。 .在2021年10月初举行的日本CEATEC JAPAN 2021展会上，有两个产品吸引了显示产业的留意：一个是以夏普、索尼为代表多家企业展出的3D液晶电视无需佩戴眼睛，裸眼观看立体影像，另一个是三菱展出的155英寸的OLED有机发光二极管显示设备；3D液晶电视极有能够是继LED背光液晶电视之后的又一潮流性产品，而OLED将是液晶的直接替代显示方式(2021年彩虹集团在广州顺德投资建立OLED消费线), OLED

8、目前难以实现大尺寸；OLED之后的另一平板显示技术:场发射显示器(FED: field emission display)，友达2021年收买了日本FET公司；液晶面板的切割本钱与等离子电视相比要低出好多，假设等离子面板不可以在技术层面上尽快降低本钱和功耗，那么淡出国际市场将是早晚的事情；LG集团与日本OKI合资设立了Lusem公司，专门研发液晶驱动IC 平板显示开展趋势. 二、国内液晶电视模组产能生产厂家万片/年备注TCL光电科技（惠州）800海信（青岛）300康佳（昆山）240奇美（宁波/南海） 1500三星（苏州）480LG-飞利浦（广州）500中华映管（深圳） 240友达（厦门） 60

9、0彩虹（张家港） 700合计5360万片/年 中国液晶电视模组产能曾经到达全球一半以上，是全球最大的液晶电视模组消费基地。 . 三、国内液晶电视产能及趋势根据Display Search的预测，目前主流的32英寸液晶电视市场份额将在未来三年内逐渐减少，4042英寸液晶电视的市场份额会逐渐加大，成为主流;到2021年，全球液晶电视的销量将到达2.03亿台/年，中国内地的液晶电视规模为4500万台/年;估计国内液晶电视销量2021年将超越2500万台。未来中国家庭电视晋级保守估计有2亿台以上的潜在需求;.主要技术参数备注颜色数8-bit/1600万色已大量应用，是目前的主流产品10-bit/10亿

10、色,12-bit尚未大量应用，未来35年的主流产品。日本OKI于2007年已推出10-bit源驱动芯片。分辨率1366768（HD）已大量应用，是目前的主流产品19201080P(Full-HD)在高端液晶电视中有少量应用,未来的主流产品。帧频60Hz目前的主流产品120Hz/240Hz未来的主流产品，可改善动态图像画质接口标准RSDS 和 mini-LVDS已大量应用，是目前的主流接口技术PPDS美国NS已推出了支持PPDS的芯片组。PPDS可对应最大90英寸/WUXGA分辨率/15bits液晶电视。背光源CCFL过去液晶电视的主流背光源，将逐渐被LED取代LED（LED液晶电视）已开始大量

11、应用。LED比CCFL具有以下优点，如省电、寿命长、薄型化与比较容易制造产品差异化,可提高液晶的显示画质（尤其对于10-bit以上颜色数更有效）。 四、液晶电视性能现状及趋势3D液晶电视(裸眼观看). 4.1 LED背光可减小LCD模组的体积：LED背光源是由众多栅格状的半导体组成local dimming，每个“格子中都拥有一个LED半导体，这样LED背光就胜利实现了光源的平面化。平面化的光源不仅有优良的亮度均匀性，还不需求复杂的光路设计只需3层薄膜实现背光均匀化，这样一来LCD的厚度就能做得更薄，同时还拥有更高的可靠性和稳定性；延伸发光寿命：现阶段白色LED背光的寿命曾经高达10万小时CC

12、FL只需6万小时，而且还有继续提升的潜力；优良的颜色表现才干：优越的颜色表现力和色阶过渡才干。功耗低：LED运用的是524V的低压电源，不需求高压电，非常平安，供电模块的设计也颇为简单；绿色环保：LED光源没有任何射线产生，也没有水银之类的有毒物质，绿色环保。 LED液晶电视2021年：液晶电视的热点. 4.1 LED背光可减小功耗：将液晶显示画面和直下式LED背光划分为假设干个区域例如240，根据每个区域的显示颜色数据，独立地控制该区域的背光亮度。该方法可以显著减小背光功耗例如对于黑色画面区域，可以将背光调到最暗；可提高对比度：将图像处置和背光调理相结合来实现对比度调理。首先对接纳到的一帧画

13、面的灰度数据进展整理，根据整理的结果调理画面显示时部分的背光亮度，使亮的部分接纳到更多的背光，暗的部分接纳到更少的背光，从而使原有的画面对比度得到进一步的提高，画面的细节表达更丰富。 LED背光的动态控制针对local dimming LED背光. 4.2 120Hz/240Hz刷新率倍频驱动技术在延续两帧画面之间的“插黑/插灰技术虽然可以改善“拖尾景象，但由于导致画面整体亮度降低和闪烁，逐渐被淘汰；为理处理液晶显示运动画面时出现的“拖尾景象，提出了120Hz/240Hz刷新率的倍频驱动技术；在延续两帧画面之间，利用插值算法求出1帧新画面并插入该两帧之间，可以改善“拖尾景象。此时，帧频为120

14、Hz原始图像为60Hz，刷新率提高了1倍。假设在两帧之间插入3帧由插值计算得到的过渡画面,那么为240Hz驱动技术(实现这项技术需求2大条件：液晶面板的呼应时间需求到达4ms以内,以及可以实现每秒240帧图像的驱动电路)；所谓插值算法，就是指运动预测/运动补偿ME/MC技术，即经过判别前后图像的区别，在其中插入过渡帧的技术。. 4.2 120Hz/240Hz刷新率倍频驱动技术运动预测/运动补偿ME/MC技术面临的问题是，如何选择最正确的硬件构造使本钱最低，以及如何选择最正确运动估值算法以产生内插帧；假设将ME/MC处置电路置于电视PCB主板中，需求两倍LVDS输出口以及两倍频带宽度的高速信号源

15、。因此，通常将ME/MC处置电路置于Tcon芯片内；. 4.3 120Hz/240Hz背光扫描所谓120Hz/240Hz背光扫描，就是指将本来位于液晶面板后部，不断常亮的多根程度陈列的背光源(CCFL/LED)，按照从上到下的顺序，以120Hz/240Hz的频率轮番开关。由于背光的变化，会让图像的不同区域亮度轮番变化，到达类似CRT显像管电视经过荧光粉“发光-衰减的效果，从而减少人眼的视觉残留，提升液晶动态明晰度,改善“拖尾景象。240Hz驱动+240Hz背光扫描: 即高速驱动+高速背光扫描,这种技术既要求高速呼应的面板和高速的图像驱动电路，同时还要有高速背光扫描。实现这种技术同样需求液晶面板

16、的MPRT呼应时间到达4ms以内，图像电路部分也要可以实现每秒200帧以上的处置才干。而在背光源部分，240Hz的背光扫描比120Hz背光扫描速度提高了一倍，实际上模拟CRT的效果会更加优秀。 . 4.4 过驱动技术(Over-drive) Response Time Compensation (RTC). 4.4 过驱动技术(Over-drive) Response Time Compensation (RTC) Ideally, there would be a LUT entry for each combination of previous and current gray leve

17、ls but this would require a large LUT, 256x256x8 bits for each color. We can get virtually all of the information in that 256x256 table from a much smaller 17x17 table through bi-linearly interpolating between major values.双线性插值1717 LUT. 4.5 10-bit以上颜色显示驱动技术 8-bit10-bit平滑的原色过渡效果 10-bit显示效果需液晶面板和驱动芯片

18、两方面支持才干到达。. 4.6 DFC锐比技术 提高对比度有两种方法：1提高白色画面的亮度；2让黑色更黑，降低最低亮度。提高白色画面的亮度添加对比度的方法相对简单，不过遭到灯管寿命、液晶漏光等问题，亮度不能无限提高。另外虚高的亮度并不会带来更好的显示效果，它只会使淡色图像变成茫茫一片，而对暗部表现却毫无协助。因此目前趋向于经过降低最低亮度提高对比度。 DFC锐比技术：DFCDigital Fine Contrast锐比技术是一种专门针对对比度的优化技术。该技术主要由三部分组成，分别是ACR (Auto Contents Recognition，即自动识别)，DCE (Digital Contr

19、ast Enhancer，即数字加强对比度)和DCM (Digital Contrast Mapper，即数字对比映射) 。 . 4.6 DFC锐比技术 ACR可以自动检测从PC主机输入的显示信号的各项参数，进而调理和优化液晶显示器的对比度；DCE可大幅降低最黑亮度，并有效调理中间色阶的艳丽程度，从而到达优化显示的效果；DCM那么可判别对比度能否到达最优化并进展画面综合调整与显示。在锐比(DFC)技术调理之前，系统首先要针对输入的显示信号进展Gamma值调理，并将传统RGB信号转换为YUV信号。将输入的RGB信号转化为YUV信号后，新的分量信号进入到DFC的中心系统，经过ACR自动识别系统，运

20、算分析出图像元素的根本信息，并将分析得出的综合性目的用数字方式表述出来，经过与既定的特征代码进展比较，把图像信息分门别类。. 4.6 DFC锐比技术 经过ACR处置过的图像信号传输到DCE系统，就可以根据不同的画面要素进展处置和优化。首先，DCE系统会大幅降低LCD的最黑亮度，经过调理后的最黑亮度可以到达普通液晶显示器最黑亮度的一半甚至更低。由于大幅降低最黑亮度，LCD的灰度范围得以进一步扩展，所显示的色域范围更加广大。在此根底上，DCE子系统针对中间色阶进展准确划分和优化调理，使白色更白，黑色更黑，并且有效改善中间颜色的艳丽程度，使颜色复原更加真实、准确，实现了对比度加强和优化的显示效果。

21、经过DCE系统的加强优化，显示信号到达DCM系统，这一步DCM系统将判别对比度能否到达最优化，并根据画面显示需求自动进展画面综合调整与显示，使之到达最理想的画面显示效果。DCM系统不仅可以加强亮堂区域和暗黑区域的显示效果，并且进一步伐节色阶变化，以使图像的颜色过渡更加平滑自然，同时蕴藏大量细节信息的画面也得到充分地发掘。当DCM系统完成综合调理和优化处置后，最初的YUV信号再转回RGB信号输出给显示屏幕，明晰生动的显示画面就呈如今用户的眼前。 . 4.6 DFC锐比技术 锐比(DFC)技术在不改动最高亮度的前提下，经过大幅降低最黑亮度同时提高灰阶表现力来提高对比度，到达优化显示效果的目的，真正

22、处理了液晶显示器对比度缺乏的技术难题。 . 4.6 DFC锐比技术 DFC ONDFC OFF. 4.7 3-D液晶电视 ACR可以自动检测从PC主机输入的显示信号的各项参数，进而调理和优化液晶显示器的对比度；DCE可大幅降低最黑亮度，并有效调理中间色阶的艳丽程度，从而到达优化显示的效果；DCM那么可判别对比度能否到达最优化并进展画面综合调整与显示。.主要技术参数备注颜色数8-bit/1600万色已大量应用，是目前的主流产品10-bit/10亿色,12-bit尚未大量应用，未来35年的主流产品。日本OKI于2007年已推出10-bit源驱动芯片。分辨率1366768（HD）已大量应用，是目前的

23、主流产品19201080P(Full-HD)在高端液晶电视中有少量应用帧频60Hz目前的主流产品120Hz/240Hz在高端液晶电视中已有少量应用，可改善动态图像画质接口标准RSDS 和 mini-LVDS已大量应用，是目前的主流接口技术PPDS美国NS已推出了支持PPDS的芯片组输出通道480/684/720/1024ch加工工艺0.35/0.20/0.18um HV CMOS 五、液晶电视驱动控制芯片性能趋势. 彩色液晶电视模组的构造框图DC-DC直下式LED背光. 液晶显示驱动控制芯片的开展趋势Gate driver趋势:直接制造在液晶面板上(顺应于LTPS面板)只需COF，无Gate

24、Board，直接绑定在面板上Tcon趋势：内置各种改善画质的算法消除“拖尾，提高对比度，降低背光功耗，实现3-D显示用FPGA实现(针对中小尺寸显示器，配置灵敏且低本钱)与Source driver集成在一同三星已推出该类产品Source driver趋势：10-bit及以上颜色数，实现全真彩显示DAC与驱动Buffer交融，以减小芯片面积低功耗驱动针对120Hz/240Hz倍频驱动. 液晶电视用驱动和控制芯片组及PCB板BoardGate driverSource board Tcon boardSource driverTiming Controller. 5.1 10-bit Sourc

25、e Driver Technologies10-bit DAC的实现方式:R-DAC + C-DACLinear Cyclic DACR-DAC + Output Buffer with InterpolationR-DAC + Output Buffer with drain current modulationR-DAC + Output Buffer with variable-current-control interpolation. (1) R-DAC + C-DACC-DACR-DACIEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 43, NO. 2, FEBRUARY 2021. (1) R-DAC + C-DACOutput BufferIEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 43, NO. 2, FEBRUARY 2021. (1) R-DAC + C-DACIEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 43, NO. 2, FEBRUARY 2021. (2) Linear Cyclic DAC+ : Very compact implementation; independent gamma control :