TDDI技术及发展趋势

发布时间:2021/10/22
     近日,由国际信息显示学会(SID)北京分会主办,SID China承办的第六届“2021年SID显示周新技术演讲会(2021 SID Display Week New Technology Review Workshop)”在深圳会展中心隆重举行。会上,来自集创北方的资深市场经理郭欢女士分享了主题为《TDDI技术及发展趋势》的演讲,主要介绍ICNL9911C TDDI技术亮点以及LCD TDDI在窄边框、高帧频、高集成等方面的技术发展趋势。作为全球显示领域顶级盛会,每年SID显示周的主题演讲环节都因议题的前瞻性和代表性,吸引着来自全世界显示领域的千余精英关注。以下全文是基于郭欢女士的演讲内容整理而成。



图1集创北方资深市场经理郭欢演讲照片

     LCD TDDI从2020年开始在手机显示触控应用占比已经超过50%,成为了手机显示屏的主流技术。集创北方从2015年就开始自主研发TDDI产品,成功打造了a-SI HD TDDI ICNL9911系列,其中ICNL9911C凭借可靠的产品品质及专业的技术支持,成为手机HD/HD+显示屏驱动IC主流供应资源。

    TDDI(Touch and Display Driver Integration)即触控&显示驱动集成一体化技术。



以上,为传统外挂式GFF/on-cell/TDDI三种方案架构对比:

1. GFF方案为显示和触控分离式的架构,显示和touch为独立的两个模组。

2. On-cell方案是指将Touch sensor嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间,即touch sensor做到显示上玻璃,显示和触控模组二合一了,但ic和FPC还是分开两套设计。

3. TDDI方案将Touch sensor完全集成到了显示TFT面板内,实现了显示触控模组、IC以及FPC全部二合一,为显示触控高度集成一体化方案。

TDDI方案因架构的高度集成性,具有显示屏轻薄化,降低成本,简化供应链等优势,成为了目前手机LCD屏的主流方案,从2020年LCD TDDI方案在智能手机显示触控应用占比已超过50%。



手机TDDI显示屏技术发展趋势高帧频/窄边框/功能集成度高。



(1)高帧频优势

1.降低图像显示时的闪烁和抖动问题,减轻眼睛疲劳感。

2. 游戏应用下改善动态画面在高速移动变化中的模糊以及撕裂现象。

3. 在画面切换或混动时候,提升画面流畅度的效果,减少图片和视频中的内容变模糊或出现重影的现象。

对TDDI IC要求:更快的MIPI数据接收方案,更高的OSC,更强的驱动力,更快速的响应速度和运算速度。



    手机LCD TDDI针对高帧频的发展历程:



FHD LTPS TDDI:已实现144Hz量产,针对160Hz目前还处于前期RFI阶段,还没有对应产品,且对于LCD TDDI 160Hz的需求目前也不明朗,厂家基本处于观望态度。

HD a-Si TDDI已实现90Hz量产,新开下沉式bump ic已可支援120Hz,针对HD 120Hz规格显示屏已不是瓶颈且没有成本的增加,待有成本匹配的主板套片,终端对应规划开案,HD也将有可能升级为120Hz。

(2)窄边框,超窄下边框,追求极致全面屏。



     窄边框技术方案:

1.pad排列方式:interlace方案对比no-interlance方案,在没有任何成本增加且也不会影响任何效果性能的情况下,可以让下边框缩减约1mm,所以在2017年interlance就取代了no-interlace方案成为主流。

     2.bonding类型:COF方案对比COG方案虽然在窄边框规格上具有优势,但因会增加成本,对于偏中低端机型的LCD方案,有点得不偿失,因此当前LCD TDDI仍已COG方案为主。
     3.Gate方案:2018到2019年,为了HD A-si能做更窄的下边框,玻璃厂和ic厂推出dual gate方案,但因方案在效果问题上没有较快收敛,到了2019年底高帧频已确定为技术趋势,而dual gate方案和高帧频规格存在冲突,因此市场很快放弃了dual gate方案。目前手机TDDI基本都是传统的single gate方案。

4.Bump设计:在dual gate方案被放弃时,玻璃厂很快提出了新的下沉式bump设计方案来实现窄边框,此方案对成本没有增加,对其他效果性能也没有影响,会逐渐取代normal bump方案,成为市场主流。

手机LCD TDDI针对窄边框的发展历程:



FHD LTPS:因搭配source demux设计,传统normal bump方案下边框已做到3.1mm左右,下沉式bump缩减的幅度相对较少,切换的需求不强烈,目前还处于技术预研阶段。

HD a-Si:传统normal bump方案下边框为4.0~4.2mm,下沉式bump设计可以缩减到3.0~3.2mm,缩减约1mm,市场优先在HD产品使用此方案,目前已有部分手机终端开始量产此方案,预计2022年下半年此方案会大规模量产,逐渐取代normal bump方案成为主流。

(3)功能集成度高

      1.屏下/屏内指纹 2.LCD屏下指纹技术为在显示模组背光下叠加CIS+红外的方案,成本贵,模组厚度增加,该技术方案已被放弃。

3.屏内指纹技术分为在CF侧和Array侧两种方案(类似触控的oncell和incell方案架构),因成本增加较高目前也基本处于暂停开发状态。

     4.屏接近感应:利用显示屏接近人脸时touch感应量的变化,通过Touch算法实现屏接近感应,此技术方案已量产。
     5.环境光感应:利用TFT受环境光照射阻抗会发生变化的特性,TDDI 对应需要实现高精度电流变化检测,此技术还处于预研阶段。

手机显示屏针对功能集成的发展历程:

手机LCD TDDI经过这几年的发展,技术已较成熟和收敛,手机TDDI产品的新技术也开始向其他应用领域(平板,PC,车载)产品演进,TDDI在其他领域的应用占比也将会越来越高。



       集创北方很早就开始自主研发TDDI产品,针对以上手机高帧频/窄边框/屏接近感应集成技术都已开发了对应产品,今年也布局了第一颗支持cascade和主动笔方案的平板TDDI。本次SID的获奖产品ICNL9911C为HD a-Si normal bump方案的TDDI,具有以下技术亮点:

- 支持解析度灵活,满足不同解析度应用需求

- Source:720 / 640 / 600 RGB

- Gate:2N, max 1760

- 支持90Hz显示高刷新率

- 支持60/90Hz 帧频切换,提升显示流畅度同时兼顾功耗

- 支持long H 120Hz Touch报点,带给用户更佳的触控体验

- 支持I2C&SPI两种TP通讯接口,flash和no-flash应用都可满足

- 支持Notch IP,可优化各种形态(水滴屏,流海屏,打孔屏等)显示屏的显示效果

- ICNL9911C凭借可靠的产品品质及专业的技术支持,成功突破手机一线品牌,实现了大规模量产,成为手机HD/HD+显示屏驱动IC主流供应资源。

作者:集创北方 郭欢

转自:国际信息显示学会SID


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