《LCD驱动系统》PPT课件.ppt

液晶顯示器驅動系統講師 課程大綱液晶物質簡介液晶的電光效應液晶基本驅動原理STNLCDs驅動原理TFTLCDs驅動原理影響TFTLCDs畫面品質的因素DriverIC簡介TFTLCDs模組及介面技術簡介 液晶物質的相變化 固體結晶 液晶 液體 加熱 加熱 冷卻 冷卻 液晶分子的種類 液晶分子的排列 Crystalline LiquidCrystalline Liquid KSmCSmANL Biaxial Unaxial Isotropic Temperature 液晶的分類 液晶的電光特性 異向性 Anisotropic 排列因數 折射率 黏滯係數 介電係數 電導係數磁化率彈性係數 液晶的光學特性 OpticalPositive OpticalNegative HelicalAxisOpticalAxis OpticalAxis 液晶驅動原理 電極 電極 液晶 FieldOFF FieldON 液晶顯示器主要優缺點 優點低電壓驅動 低消耗電流 體積薄 重量輕 可實現大面積化 彩色化容易 缺點視角限制 外加被光源或投射光源 溫度操作範圍限制 液晶顯示器的種類 液晶顯示器 扭轉型 TwinstNematic TN 1971超扭轉型 SuperTwinstNematic STN 1984雙層雙扭轉型 DoubleLayerSTN DSTN 1987光相位補償超扭轉型 FilmSTN FSTN 1988主動驅動超扭轉型 AASTNorMLSSTN 1992強介電型 FerroelectricLiquidCrystal FLC 1980PDLC PolymerDispersiveLC 1988PSCT PolymerStabilizedCholestericTexture 1993OtherDS DynamicScattering 1968PC PhaseChange 1968GH GuestHost 1968ECB ElcetricalControlBirefregency 1971BTN BistableTwistNematic 1995IPS InPlaneSwitch 1995VA VerticalAlignment 1996 TN型LCDs顯示原理 液晶分子 FieldOFF FieldON 利用液晶的旋光特性調變穿透光線 液晶的旋光特性消失 STNLCDs顯示原理 液晶分子 FieldOFF 利用液晶的雙折射特性調變穿透光線 TN STN電光轉移曲線V TCurve 100 90 10 VnsSTN VsSTN VsTN VnsTN T V TN與STN的電壓漂移 T 100 V STNMode LCDs驅動方式 直接驅動法 DirectionAddressing 靜態驅動法 StaticAddressing 多工驅動法 MultiplexAddressing 主動驅動法 ActiveAddressing Multi LineSelection 主動矩陣驅動法 ActiveMatrixAddressing 兩端元件 MIM Diode 三端元件 A Si HTFT Ploy SiTFT PlasmaAddressing PALC 熱掃描驅動法 雷射掃描 光掃描驅動法 電子速掃描 LCDs靜態驅動法 Vsig Vc Vs Vc Vs ON OFF 多工驅動法 振幅選擇驅動法 APT 多工驅動法的限制 APT驅動波形 IAPT驅動波形 APTAddressing IAPTAddressing APT與IAPT方式比較 APTAddressingLowVoltageSegmentDriver 2DHighVoltageCommonDriver 2FIAPTAddressingOffset DforPositivePolarityOffset FforNegativePolarityVoltageRangeofSegmentDriver F DVoltageRangeofCommonDriver F D 高容量多工驅動的對策 STNLCDs規格 OperationVoltageVop BiasRatio Steepness SelectionRatio STNLCDs驅動電壓計算 IfVoff 2V N 240rows Then APT SegmentDriver 2 96V CommonDriver 44 40VIAPT Segment CommonDrivers 23 68V STNLCDsDrivers架構 移位暫存器 ShifterRegister DCLK 串列輸入訊號 閂鎖暫存器 LatchRegister LP F D 0 F D 2D 偏 壓 位 準 DF HLHL H H L H H 並列輸出 垂直訊號電極 2D 0 2D 2D IAPT參考電壓 IAPT驅動IC 灰階顯示 FRC FrameRateControl FRC 灰階顯示 PWM PulseWidthModulation PWM 灰階顯示 PHM PulseHighModulation PHM 液晶的頻率響應 VerticalCrosstalkofSTNLCDs VerticalCrosstalk的抑制 一 每兩條水平線變換一次驅動電壓極性 VerticalCrosstalk的抑制 二 採用補償驅動週期 VerticalCrosstalk的抑制 三 一條水平掃描線的掃描週期分割成兩部份 一半的掃描時間是採用正極性的驅動訊號 另一半的時間是採用負極性的驅動訊號 HorizontalCrosstalkofSTNLCDs A B A B HorizontalCrosstalk的抑制 A B FrameResponseofSTNLCDs ActiveAddressingforSTNLCDs ActiveAddressing驅動電壓 IfVoff 2V N 240rows Then F 0 730X2V 1 460V G 0 954X2V 21 909VOutputRangeofSegmentDriverisabout44V CommonDriverofCommonDriverisabout3V SegmentVoltageofActiveAddressing ActiveAddressing的矩陣運算 列向量 Column 時間 Time 行向量 Row Bit MapImageMatrix RowFunctionMatrix 時間 Time 列 Column ColumnVoltageMatrix 矩陣運算方式 行 Row 行向量 Row 列向量 Column Bit MapImageMatrix RowVector 時間 Time 列 Column Time Dtk 行向量 Row 列向量 Column 第j列 RowFunctionMatrix 時間 Time 列 Column ColumnVector 垂直序列運算ColumnSequential 時間序列運算TimeSequential ColumnSequential硬體架構 TimeSequential硬體架構 主動矩陣式液晶顯示器AM LCDs TFTLCDs等效電路 RowDrivers ColumnDriver ArrangementofColorFilter Stripe Triangle PixelStructureofTFTLCDs CsonCommon與CsonGate架構 TimingChartofTFTLCDs FrameTime Gate123N Time TFTLCDsDrivingMethod ColumnInversion DotInversion RowInversion FrameInversion DirectDrivingofTFTLCDs DCBiasofCommon GrayScaleVoltage ACModulationAddressingofTFTLCDs CommonWaveform GraylevelVoltage 1Frame 1Line TFTLCDs的電光效應DirectAddressing TFTLCDs的電光效應ACAddressing TFTLCDsDrivingWaveformCsonCommon 一 TFTLCD驅動波形 CsonCommon Common DCBias TFTLCDsDrivingWaveformCsonCommon 二 TFTLCDsDrivingWaveformCsonGate TFT電容效應的影響 液晶電容的效應 液晶電容CLC會隨液晶作用電壓的改變而變化 因此在驅動液晶時會有殘存的DC成份 其所造成的影響 ImageSticking PictureFlicker 液晶作用電壓大時 液晶分子趨向平行電場方向排列 液晶作用電場小時 液晶分子趨向垂直電場方向排列 二階驅動方式的效應 Cs Clc Cgd Csd Cgs Vct Ch N 1 Ch N Vs 垂直影像訊號 水平掃描訊號 Vg 水平掃描訊號 Vg TFT補償驅動法 3LevelAddressing 4LevelAddressing 3LevelAddressing 4LevelAddressing Vst Vct B B B B W W W W B W B W Vp Vp Vp CgdVghl Ct CsVge Ct CsVge Ct 正極性 負極性 正極性 負極性 Ct Cs Clc Cgd CsonGate電壓補償方式 ComparsionofAddressingMethod HorizontalLineCrosstalk A B Csc Csc Csc TFTSubstrate ColorFilterSubstrate HorizontalAreaCrosstalk A B VerticalAreaCrosstalk ShadingCrosstalk ShadingCrosstalk的抑制 GatePulse的傳遞延遲 Gate Scan Line的等效阻抗為一連串的串聯RC網路 因此GatePulse在傳遞時會造成波形的傳遞延遲失真 液晶畫素邊際電場效應 一 ReverseTilt 畫素電極 鄰近電極 共通電極 VP VL VA VAVL DisclinationDisappearedVP LCThresholdVoltage ReverseTilt 液晶畫素邊際電場效應 二 改善方法1 增加液晶分子的預傾角 PretiltAngle 2 增加BlackMask的遮蔽面積 驅動IC ScanDriver BidirectionalShiftRegister LevelShiftCircuit OutputBuffer G1G2G3 STVR STVL CPV R L VDDD VSSD VDDA VSSA STVR STVL G1 G2 Gx SerialIn SerialOutAnalogDataDriver Multiplexer Pro Verysimple Fewerexternalconnections Con Manyanaloginputs Reducedpixelchargingtime SystemNote Sampleclock Dotclock N NPhases VideoPhase N VariationonMultiplexerPro VideoInput Con Fastdatalinechargingneeded Reducedpixelchargingtime SystemNote ShiftClock DotClock 3forMono VideoPhase 3forMono SampleandHold SerialIn ParallelOutAnalogDataDriver 一 SerialIn ParallelOutAnalogDataDriver 二 DoubleSampleandHold Multi Phase Por Reducedoperationfrequency SystemNote VideoIn NVideoPhase NShiftClock DotClock N DigitalDataDriver 一 Digital to analogConverters Por Digitalinput Con Complex RequiressufficientprecisiontocorrectforLCresponsevariation RampIn SampledRamp Por Digitalinput Programmableramp Con Complexcircuit Highspeeddigitalcircuits Reducedpixelchargingtime DigitalDataDriver 二 1 of nSelector SimpleDACPro Digitalinput Programmableexternalvoltages Con Complexcircuit Highspeeddigitalcircuits Manypassgatesperdataline DigitalDataDriver 三 AllDigitalCircuit GammaCorrectionofLCD AnalogCorrection 2 3SegmentApproach DigitalCorrection Externalfixedvoltage GammaCorrectionSimpleCase Transmission Voltage TheBlockDiagramoftheTFTLCDModule TheTFTLCDModuleType ClassifiedintotwokindsbydatadriverAnalogtypeTFT LCDmoduleTheanalogdatadriversTheanaloginterfacetoPCOnlyNECDigitaltypeTFT LCDmoduleThedigitaldatadriversTheADC LVDS PanelLinkinterfacetoPCMainstream TheAnalogInterface TheADCInterface TheLVDS PanelLinkInterface Analog ADC LVDS PanelLink AnalogInterfaceTrueColorSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmission Analog ADC LVDS PanelLink ADCInterfaceMainstreamintheDesktopLCDMonitorInterfaceSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmissionEMIIssueforHighResolutionFormatLowImageQualityandHighCost Analog ADC LVDS PanelLink LVDSInterfaceMainstreamintheNotebookPCInterfaceHighEdgeSharpnessReducingEMI NumberofCableLin