液晶显示驱动器知识教学内容

液晶显示驱动器知识液晶分子的排列CrystallineLiquidCrystallineLiquidKSmCSmANLBiaxialUnaxialIsotropicTemperature绿显电子科技2023/2/72绿显电子科技液晶的分類绿显电子科技2023/2/73绿显电子科技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()2023/2/74绿显电子科技液晶的光學特性OpticalPositiveOpticalNegativeHelicalAxisOpticalAxisOpticalAxis2023/2/75绿显电子科技液晶驅動原理電極電極液晶FieldOFFFieldON2023/2/76绿显电子科技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。2023/2/77绿显电子科技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)19962023/2/78绿显电子科技TN型LCDs顯示原理Twist90液晶分子FieldOFFFieldON利用液晶的旋光特性調變穿透光線液晶的旋光特性消失2023/2/79绿显电子科技STNLCDs顯示原理Twist270液晶分子FieldOFFFieldON利用液晶的雙折射特性調變穿透光線2023/2/710绿显电子科技TN&STN電光轉移曲線

V-TCurve100%90%10%VnsSTNVsSTNVsTNVnsTNTV2023/2/711绿显电子科技TN與STN的電壓漂移T100%VTNModeT100%VSTNMode2023/2/712绿显电子科技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2023/2/713绿显电子科技LCDs靜態驅動法LCCellXORVsVcVsigVcVsigVcVsVc-VsONOFF2023/2/714绿显电子科技多工驅動法

(振幅選擇驅動法,APT)1234N123Frame1Frame2F0DT水平掃描訊號+D-D0垂直影像訊號Row1Row2Row3RowNColumn1ONOFFONOFFF+DF-DF+DF-D+D-D0+D-D0+D-D0+D-D01234NFrame1液晶畫素電壓T2023/2/715绿显电子科技多工驅動法的限制1.01002002023/2/716绿显电子科技APT驅動波形2023/2/717绿显电子科技IAPT驅動波形APTAddressingIAPTAddressing2023/2/718绿显电子科技APT與IAPT方式比較APTAddressingLowVoltageSegmentDriver:2DHighVoltageCommonDriver:2FIAPTAddressingOffset+DforPositivePolarityOffset+FforNegativePolarityVoltageRangeofSegmentDriver:F+DVoltageRangeofCommonDriver:F+D2023/2/719绿显电子科技高容量多工驅動的對策(a)(b)(c)(d)(e)2023/2/720绿显电子科技STNLCDs規格OperationVoltageVop:BiasRatio:Steepness:SelectionRatio:2023/2/721绿显电子科技STNLCDs驅動電壓計算IfVoff=2V,N=240rows,Then:APT:SegmentDriver:2.96V,CommonDriver:44.40VIAPT:Segment&CommonDrivers:23.68V2023/2/722绿显电子科技STNLCDsDrivers架構......移位暫存器(ShifterRegister)DCLK串列輸入訊號...閂鎖暫存器(LatchRegister)LPF+D0F-D2D偏壓位準........................................................DF(HLHL...H)............................HLHH並列輸出垂直訊號電極2D02D2DIAPT參考電壓IAPT驅動IC2023/2/723绿显电子科技灰階顯示─FRCFrameRateControl,FRC:2023/2/724绿显电子科技灰階顯示─PWMPulseWidthModulation,PWM:2023/2/725绿显电子科技灰階顯示─PHMPulseHighModulation,PHM:2023/2/726绿显电子科技液晶的頻率響應2023/2/727绿显电子科技VerticalCrosstalkofSTNLCDs2023/2/728绿显电子科技HorizontalCrosstalkofSTNLCDs垂直驅動訊號LLine水平掃描波形液晶畫素波形(a)(b)(c)(d)ABABL2023/2/729绿显电子科技FrameResponseofSTNLCDs2023/2/730绿显电子科技ActiveAddressingforSTNLCDs2023/2/731绿显电子科技ActiveAddressing驅動電壓IfVoff=2V,N=240rows,Then:F=0.730X2V=1.460V|G|=0.954X2V=21.909VOutputRangeofSegmentDriverisabout44V.CommonDriverofCommonDriverisabout3V.2023/2/732绿显电子科技SegmentVoltageofActiveAddressing2023/2/733绿显电子科技ActiveAddressing的矩陣運算列向量（Column）×＝時間（Time）行向量（Row）Bit-MapImageMatrixRowFunctionMatrix時間（Time）列（Column）ColumnVoltageMatrix2023/2/734绿显电子科技矩陣運算方式行（Row）×＝行向量（Row）列向量（Column）Bit-MapImageMatrixRowVector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TimeSequential2023/2/735绿显电子科技ColumnSequential硬體架構N×M圖框記憶體N×M圖框記憶體影像資訊輸入IjNXOR陣列N加法邏輯陣列N×MSTNLCDs液晶層間隙4.5um液晶材料：低黏滯係數水平驅動函數唯讀記憶體RowFunctionROMNSTNLCDs垂直驅動晶片TFTLCDs垂直驅動晶片1轉2多工器2轉1解多工器2023/2/736绿显电子科技TimeSequential硬體架構N×M圖框記憶體N×M圖框記憶體影像資訊輸入IjNXOR陣列N加法邏輯陣列水平驅動函數唯讀記憶體RowFunctionROMN1轉2多工器2轉1解多工器N×M圖框緩衝記憶體N×M圖框緩衝記憶體N×MSTNLCDs液晶層間隙4.5um液晶材料：低黏滯係數STNLCDs垂直驅動晶片TFTLCDs垂直驅動晶片N2023/2/737绿显电子科技主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDs2023/2/738绿显电子科技TFTLCDs等效電路RowDriversColumnDriver2023/2/739绿显电子科技ArrangementofColorFilterRGBRGBRGBRGBRGBRGBRBGRGBRBGRBGRGBRBGRBGRGBRBGRGGBRGGBRGGBRGGBRGWBRGWBRGWBRGWBStripeTriangle2023/2/740绿显电子科技PixelStructureofTFTLCDs2023/2/741绿显电子科技CsonCommon與CsonGate架構液晶畫素TFTGateLineDataLineCsCs液晶畫素TFTCommonCommonGateLineDataLineCsCsCsonCommonCsonGate2023/2/742绿显电子科技TimingChartofTFTLCDsFrameTimeGate123NTime2023/2/743绿显电子科技TFTLCDsDrivingMethodColumnInversionDotInversionRowInversionFrameInversion2023/2/744绿显电子科技DirectDrivingofTFTLCDsDCBiasofCommonGrayScaleVoltageV0V1V2V3V4V5V6V7V7V6V5V4V3V2V1V01Frame/1Line2023/2/745绿显电子科技ACModulationAddressingofTFTLCDsV0V1V2V3V4V5V6V7V7V6V5V4V3V2V1V0CommonWaveformGraylevelVoltage1Frame/1Line2023/2/746绿显电子科技TFTLCDs的電光效應

DirectAddressing2023/2/747绿显电子科技TFTLCDs的電光效應

ACAddressing2023/2/748绿显电子科技TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(一)TFTLCD驅動波形(CsonCommon,Common=DCBias)2023/2/749绿显电子科技TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(二)2023/2/750绿显电子科技TFTLCDsDrivingWaveform

CsonGate2023/2/751绿显电子科技TFT電容效應的影響PixelCgdCgsCsdCsdbCsdb2023/2/752绿显电子科技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：2023/2/753绿显电子科技二階驅動方式的效應CsClcCgdCsdCgsVctCh(N-1)Ch(N)Vs垂直影像訊號水平掃描訊號Vg水平掃描訊號VgVshVslVstVthVth正極性驅動負極性驅動負極性驅動正極性驅動資料驅動晶片輸出訊號電位液晶畫素電位Vct=Vst-ΔVpΔVpBlack(+)White(+)White(+)Black(+)Black(-)Black(-)White(-)White(-)2023/2/754绿显电子科技TFT補償驅動法Ch(N-1)Ch(N)Vst=Vct影像訊號波形Vs水平脈波掃描波形VgeVgeVghlCh(N-1)Ch(N)Vst影像訊號波形VsVge(+)Vge(-)VghlVghl3LevelAddressing4LevelAddressing2023/2/755绿显电子科技3LevelAddressingB(+)W(-)B(-)W(+)正極性負極性Vst=VctB(+)B(-)W(+)W(-)B(+)W(-)B(-)W(+)ΔVp=CgdVghl/Ct正極性負極性正極性Ct=Cs+Clc+Cgd負極性CsVge/CtCsVge/Ct2023/2/756绿显电子科技4LevelAddressingVst=VctB(+)B(-)B(-)B(+)W(+)W(+)W(-)W(-)B(+)W(-)B(-)W(+)ΔVp(+)ΔVp(-)ΔVp=CgdVghl/CtCsVge(-)/CtCsVge(+)/Ct正極性負極性正極性負極性Ct=Cs+Clc+Cgd2023/2/757绿显电子科技CsonGate電壓補償方式經由Cs將前一條水平脈波的補償波形耦合到動作的液晶畫素,補償Cgd造成的電壓漂移及改善液晶畫素內的直流電電壓殘餘.經由TFT的Cgd造成的電壓漂移經由TFT的Cgd造成的電壓漂移2023/2/758绿显电子科技ComparsionofAddressingMethod2023/2/759绿显电子科技HorizontalLineCrosstalkABCscCscCscTFTSubstrateColorFilterSubstrate2023/2/760绿显电子科技HorizontalAreaCrosstalkAB2023/2/761绿显电子科技VerticalAreaCrosstalkUpLowUpLow2023/2/762绿显电子科技ShadingCrosstalk2023/2/763绿显电子科技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。RCRCRCRCN2023/2/764绿显电子科技液晶畫素邊際電場效應(一)ReverseTilt畫素電極鄰近電極共通電極VPVLVAVA<VL:DisclinationAppearedVA

>VL:DisclinationDisappearedVP>LCThresholdVoltageReverseTilt2023/2/765绿显电子科技液晶畫素邊際電場效應(二)TFT水平驅動電極垂直驅動電極RubbingDirectionDisclinationLineReverseTiltDomain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2023/2/766绿显电子科技驅動IC－ScanDriverBidirectionalShiftRegisterLevelShiftCircuitOutputBufferG1G2G3………...STVRSTVLCPVR/LVDDDVSSDVDDAVSSASTVRSTVLG1G2Gx2023/2/767绿显电子科技SerialIn－SerialOut

AnalogDataDriverSelectDatajDataj+1MultiplexerPro:Verysimple.Fewerexternalconnections.Con:Manyanaloginputs.Reducedpixelchargingtime.SystemNote:Sampleclock:(Dotclock)/N,NPhases.VideoPhase:NShiftRegisterVideoInQiQi+1VariationonMultiplexerPro:VideoInput.Con:Fastdatalinechargingneeded.Reducedpixelchargingtime.SystemNote:ShiftClock:(DotClock)/3forMono.VideoPhase:3forMono.SampleandHold2023/2/768绿显电子科技SerialIn－ParallelOut

AnalogDataDriver(一)ShiftRegisterQiQi+1Qi+2Qi+3VideoInTransferDoubleSampleandHold/SinglePhaseSampleNSampleN+1SampleN+2TTTNN+1N+2OutN-1OutNOutN+1Pro:VideoInput.Smallloadonfastsample-and-holds.Fulllinetimetochargepixel.Con:Complexanalogcircuit.Physicalsize.SystemNote:ShiftClock:DotClock.VideoPhase:SinglePhase.2023/2/769绿显电子科技SerialIn－ParallelOut

AnalogDataDriver(二)ShiftRegisterQiQi+1VideoInTransferDoubleSampleandHold/Multi-PhasePor:Reducedoperationfrequency.SystemNote:VideoIn:NVideoPhase:NShiftClock:(DotClock)/N.2023/2/770绿显电子科技DigitalDataDriver(一)ShiftRegisterDACDACDACDACDACSerialDataBusDigital-to-analogConvertersPor:Digitalinput.Con:Complex.RequiressufficientprecisiontocorrectforLCresponsevariation.ShiftRegisterCountCountCountCountCountRampInSampledRampPor:Digitalinput.Programmableramp.Con:Complexcircuit.Highspeeddigitalcircuits.Reducedpixelchargingtime.2023/2/771绿显电子科技DigitalDataDriver(二)ShiftRegisterDecodeDecodeExternalFixedvoltages1-of-nSelectorSimpleDACPro:Digitalinput.Programmableexternalvoltages.Con:Complexcircuit.Highspeeddigitalcircuits.Manypassgatesperdataline.2023/2/772绿显电子科技DigitalDataDriver(三)AllDigitalCircuit2023/2/773绿显电子科技GammaCorrectionofLCDXY取像元件取像電路顯像電路顯像元件攝像機測受像機測AnalogCorrection:2~3SegmentApproach.DigitalCorrection:Externalfixedvoltage.2023/2/774绿显电子科技GammaCorrection

SimpleCaseXY取像元件取像電路顯像電路顯像元件攝像機測受像機測TransmissionVoltage2023/2/775绿显电子科技TheBlockDiagramoftheTFTLCDModuleCCFLBacklightTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverDataDriverRGBCLKHsxVsxTFTLCDModule2023/2/776绿显电子科技TheTFTLCDModuleTypeClassifiedintotwokindsbydatadriverAnalogtypeTFT-LCDmoduleTheanalogdatadriversTheanaloginterfacetoPCOnlyNECDigitaltypeTFT-LCDmoduleThedigitaldatadriversTheADC/LVDS/PanelLinkinterfacetoPCMainstream2023/2/777绿显电子科技TheAnalogInterfaceGraphicsControllerTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverAnalogDataDriverHsVsAnalogRGBAnalogRGBCLKHsxVsxPreAmpLevelShifterControllerPLLPCAnalogModuleTFTLCDModuleOSDCCFLBacklight2023/2/778绿显电子科技TheADCInterfaceGraphicsControllerTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverDigitalDataDriverHsVsAnalogRGBDigitalRGBCLKHsxVsxADCBufferControllerPLLPCADCModuleTFTLCDModuleOSDCCFLBacklight2023/2/779绿显电子科技TheLVDS/PanelLinkInterfaceGraphicsControllerLVDS/PanelLinkTxLVDS/PanelLinkRxTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverCABLEClockHsVsDigitalRGBDigitalRGBClockHsVsPCTFT-LCDModuleDigitalDataDriverCCFLBacklight2023/2/780绿显电子科技Analog/ADC/LVDS/PanelLinkAnalogInterfaceTrueColorSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmission2023/2/781绿显电子科技Analog/ADC/LVDS/PanelLinkADCInterfaceMainstreamintheDesktopLCDMonitorInterfaceSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmissionEMIIssueforHighResolutionFormatLowImageQualityandHighCost2023/2/782绿显电子科技Analog/ADC/LVDS/PanelLinkLVDSInterfaceMainstreamintheNotebookPCInterfaceHighEdgeSharpnessReducingEMI&Nu