随着液晶电视的普及，液晶显示驱动芯片也进入了人们的视野。液晶电视的液晶显示驱动芯片，主要负责完成液晶显示单元的驱动和控制，是液晶电视的核心部件之一。目前，液晶电视产品的竞争优势集中在性价比方面。
因此，提高性价比成为了厂商竞争的重要手段。随着技术水平的提高，分辨率、刷新率等性能指标已达到甚至超过传统 CRT （显像管）电视产品。但是，由于屏幕尺寸小，结构简单，成本低廉等因素，目前液晶电视的成本在逐步降低。此外，液晶显示驱动芯片也是液晶电视最大的技术壁垒之一。
本文将介绍 LCD显示驱动芯片的原理和发展现状，并对 LCD显示驱动芯片进行对比分析。
液晶电视的结构
液晶电视的结构主要分为五个部分：液晶模组、基片、控制电路、背光系统和接口电路。
液晶模组是液晶电视的核心部件，它包括两个玻璃基片，一个是背光模组的屏体，另一个是液晶屏。背光模组分为彩色和黑白两种。彩色主要负责背光源的工作，黑白主要负责画面的黑白对比度调节。控制电路由电流驱动电路和电压驱动电路组成。
背光模组的供电采用 AC/DC交流电，由整流滤波电路和直流升压电路组成。直流升压电路将整流滤波后的直流电压转换为220V交流电，再由整流滤波电路将电压转换成稳定的直流电压，最后由电压驱动电路驱动液晶模组工作。
控制电路主要负责对背光模组进行开关控制、亮度调节、颜色调节和视频信号的转换等操作。通过这些操作，可以实现液晶面板上每个像素点的开关控制和亮度调节。
背光系统主要由高压发生装置和灯管组成，是液晶面板上发光像素点的电源供应部分。高压发生装置将电源供应转换为高压脉冲信号，使灯管发光产生图像。灯管负责产生图像。背光源的发光功率取决于灯管的功率，目前背光源的功率一般在20~50W之间。
接口电路主要负责将输入信号转换为视频信号，并控制液晶模组的开关工作。接口电路的主要功能是将输入的视频信号转换成控制信号，并输出到液晶显示单元中。
在液晶电视的生产过程中，需要对液晶面板进行一系列的处理才能最终形成合格的产品，这一系列过程统称为“LCD生产流程”，即液晶面板→背光系统→背光源→液晶屏。
为了便于液晶电视生产过程中对液晶屏进行工艺处理，液晶电视都采用了多层基板生产工艺，即在多层基板上依次制作液晶屏，然后再在每层基板上制作多个基板。
多层基板生产工艺可以减少液晶面板之间的缝隙，提高屏幕质量。由于液晶面板之间存在缝隙，为保证显示质量和防止灰尘进入屏幕内部，各大厂商都采用了双层玻璃盖板保护液晶屏。
双层玻璃盖板由多个玻璃基板组合而成，其厚度一般为1 mm~1.5 mm。根据封装方式的不同，双层玻璃盖板分为两种类型：内嵌式和外包式。
内嵌式指的是盖板不与屏幕接触，直接从面板上粘贴在屏幕上；外包式指的是盖板与屏幕直接接触。
为了保证液晶面板之间不存在缝隙和灰尘进入屏幕内部，厂家都会在液晶面板上增加一层防护盖板。防护盖板通常采用 PET材料，它具有良好的耐高温、耐酸碱、高强度等特点，可以有效防止灰尘进入液晶面板内部。
在液晶面板表面镀一层金属氧化物（如金、银、钛等）膜后，还可以防止屏幕受到刮擦和划伤。
液晶显示原理
液晶是一种介于固体和液体之间的物质，其主要成分是碳、氢和氧，液晶分子则像一把“伞”一样，由多个平行的六边形排列构成。由于液晶分子本身具有一定的取向性，所以在向列型液晶中会出现“蓝移”现象。“蓝移”现象使得液晶分子会在一个垂直于平面的方向上移动，形成了一个由正向排列到负向排列的空间。这个现象就是“液晶电光效应”。
当光线通过液晶时，光线的偏振状态会发生变化，其偏振面也会随之改变。因此，当光线照射到液晶时，光线就会发生偏转和折射，从而形成不同的颜色和图像。由于在光的折射下，液晶分子的排列方式发生变化，从而影响到显示图像的分辨率、亮度、色彩等指标。
因此，为了得到理想的显示效果，需要对液晶面板进行精准控制。首先需要确定屏幕显示单元的功能，然后将控制信号转换为驱动信号送入显示驱动芯片中。
显示驱动芯片对输入信号进行处理后，经过运算单元将数据转换为图像数据，通过图形处理单元对图像数据进行处理、加工和优化，最后输出到显示面板上。
此外，还需要对显示图像进行亮度调整和色彩调整等处理。在液晶显示单元中，光的折射是一个非常复杂的过程，因此需要对各种光信号进行处理，例如，通过一定的算法对不同颜色的信号进行组合、过滤和编码。
在液晶显示单元中，通常有三种不同类型的光信号：电压信号、电流信号和脉冲信号。电压信号是指显示驱动芯片内部电路发出的电压信号，通过模拟或数字电路输出到屏幕上；电流信号是指显示驱动芯片内部电路产生的电流信号，通过模拟或数字电路输出到屏幕上；脉冲信号是指液晶显示单元发出的脉冲信号，通过模拟或数字电路输出到屏幕上。
当光线照射到液晶时，由于液晶分子会发生偏转和折射，所以光线会在垂直于液晶面板平面的方向上发生偏转和折射。其中，垂直于面板平面的光线称为基向量（Subband Vector）；垂直于面板平面的光线称为基向量（Subband Pinch Vector）。其中，基向量和基向量都可以看做是一个数据矩阵。在液晶显示单元中，电压和电流控制着液晶分子的排列方式。
液晶显示单元中最基本的元件是彩色滤光片（Color Filter）和扫描控制器（Scanner）。彩色滤光片主要用来过滤强光或干扰色，以达到显示色彩更为丰富的目的；扫描控制器则用于控制液晶显示单元中各个像素点所对应的驱动电压和亮度。
在液晶显示单元中，通过扫描控制器可以对液晶分子进行灵活控制。例如，在一个像素点中只有一个像素点具有光线输入时，扫描控制器就可以实现对该像素点的精确控制。
LCD显示驱动芯片
LCD显示驱动芯片的基本原理如图3所示，当 LCD屏的黑色像素（黑像素）在显示器的黑屏线上，其扫描显示时，黑色像素的电位为0,并不会被驱动。为了保证黑色像素的电位为0,需要让显示器有一个开关，使得黑色像素的电位与亮度保持一致，即需要有一个开关控制。
在 LCD显示屏中，有一个或多个扫描电路，每个扫描电路由一个逻辑电路、一个时钟和几个发光二极管组成。这些逻辑电路和发光二极管等部件构成了驱动电路。根据 LCD显示的不同状态，需要对驱动电路进行相应的设计。
当扫描电路按设定的规律扫描时， LED发光二极管的管芯将依次被点亮；当液晶显示单元处于静止状态时， TFT显示屏上只有黑色像素点；当液晶显示单元处于动态显示状态时， TFT显示屏上显示出了彩*图色**像。本文将分别介绍 LCD显示屏的结构和工作原理。
- TFT显示屏主要由驱动电路和像素电路组成，可以分为两类：一类是只有黑色像素的 TFT显示屏，另一类是有黑色和白色像素的 TFT显示屏。在 TFT显示屏中，每一个像素点都对应于一条黑屏线，黑屏线上的电流（电压）和亮度将决定像素点的电位。
（2） LED显示屏一般由多个发光二极管组成，如图4所示。每个发光二极管都对应于一个黑像素，在驱动电路的控制下， LED灯管依次点亮。
（3）彩色显示屏分为 RGB三个子显示模块，由红、绿、蓝三种颜色组成。每个子显示模块的亮度和色彩都是独立控制的。
发展现状及发展趋势
目前，在全球范围内，显示驱动芯片市场呈现出以中国台湾地区、韩国和日本为主导的三大阵营，其中中国台湾地区以奇美电子、南亚科技、联发科和台积电为代表，韩国以三星和 LG为代表，日本以东芝和松下为代表。在全球范围内，主要的芯片生产厂商有：
（1）中国台湾地区：奇美电子、南亚科技、联发科和台积电。
（2）韩国：三星和 LG。
（3）日本：东芝、松下、 NEC和富士。
此外，随着中国大陆面板厂商的崛起，国内厂商也逐步成为了显示驱动芯片的主要生产商。以京东方、华星光电、天马微电子为代表的面板企业不仅拥有自己的显示驱动芯片设计团队，还拥有从前端设计到后端加工完整的产业链，已经成为了全球 LCD显示驱动芯片市场的重要力量。但是由于国内面板企业具有成本优势，国内厂商在 LCD显示驱动芯片市场上并不具有竞争力。
结论
液晶显示驱动芯片的研发是一个非常复杂的过程，涉及到多个学科，需要多个公司参与其中。同时，由于技术壁垒极高，研发一款好的显示驱动芯片需要很长的时间和大量的人力物力投入。因此，我国显示驱动芯片研发处于追赶状态。
从全球范围来看，日本、韩国、美国等发达国家已经形成了相对完整的显示驱动芯片产业链条，并且在高端显示驱动芯片方面占据主导地位。
我国显示驱动芯片领域起步较晚，目前市场上大部分为中低端显示驱动芯片，高端显示驱动芯片市场被日本、韩国、美国等国家所垄断。但是随着我国政府对半导体产业发展的重视和支持，我国显示驱动芯片领域取得了长足进步，国内企业研发能力不断提升，已经开始向中高端领域进军。相信随着我国政府和相关企业的共同努力下，我国液晶显示驱动芯片产业一定能够实现跨越式发展。
- 参考文献
1.《电子工程手册·嵌入式系统篇》。北京：电子工业出版社，2012
2.《IC设计入门》。北京：电子工业出版社，2015
3.《基于 FPGA的数字电视显示驱动芯片设计》。北京：电子工业出版社，2013
4.《电视接收系统液晶电视驱动芯片技术进展及展望》。北京：电子工业出版社，2010
5.《高动态范围图形图像处理技术及应用》。北京：电子工业出版社，2009