液晶显示驱动器知识

液晶显示驱动器知识第1页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/221绿显电子科技液晶物質的相變化固體結晶液晶液體加熱加熱冷卻冷卻绿显电子科技第2页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/222绿显电子科技液晶分子的種類SmecticLC層狀液晶NematicLC線狀液晶CholestericLC膽固醇狀液晶绿显电子科技第3页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/223绿显电子科技液晶分子的排列CrystallineLiquidCrystallineLiquidKSmCSmANLBiaxialUnaxialIsotropicTemperature绿显电子科技第4页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/224绿显电子科技液晶的分類绿显电子科技第5页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/225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

()第6页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/226绿显电子科技液晶的光學特性OpticalPositiveOpticalNegativeHelicalAxisOpticalAxisOpticalAxis第7页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/227绿显电子科技液晶驅動原理電極電極液晶FieldOFFFieldON第8页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/228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。第9页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/229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)1996第10页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2210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第11页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2211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第12页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2212绿显电子科技TN&STN電光轉移曲線

V-TCurve100%90%10%VnsSTNVsSTNVsTNVnsTNTV第13页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2213绿显电子科技TN與STN的電壓漂移T100%VTNModeT100%VSTNMode第14页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2214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(電子速掃描第15页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2215绿显电子科技LCDs靜態驅動法LCCellXORVsVcVsigVcVsigVcVsVc-VsONOFF第16页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2216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T第17页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2217绿显电子科技多工驅動法的限制1.0100200第18页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2218绿显电子科技APT驅動波形第19页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2219绿显电子科技IAPT驅動波形APTAddressingIAPTAddressing第20页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2220绿显电子科技APT與IAPT方式比較APTAddressingLowVoltageSegmentDriver:2DHighVoltageCommonDriver:2FIAPTAddressingOffset+DforPositivePolarityOffset+FforNegativePolarityVoltageRangeofSegmentDriver:F+DVoltageRangeofCommonDriver:F+D第21页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2221绿显电子科技高容量多工驅動的對策(a)(b)(c)(d)(e)第22页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2222绿显电子科技STNLCDs規格OperationVoltageVop:BiasRatio:Steepness:SelectionRatio:第23页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2223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:23.68V第24页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2224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IC第25页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2225绿显电子科技灰階顯示─FRCFrameRateControl,FRC:第26页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2226绿显电子科技灰階顯示─PWMPulseWidthModulation,PWM:第27页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2227绿显电子科技灰階顯示─PHMPulseHighModulation,PHM:第28页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2228绿显电子科技液晶的頻率響應第29页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2229绿显电子科技VerticalCrosstalkofSTNLCDs第30页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2230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)ABABL第31页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2231绿显电子科技FrameResponseofSTNLCDs第32页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2232绿显电子科技ActiveAddressingforSTNLCDs第33页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2233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.第34页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2234绿显电子科技SegmentVoltageofActiveAddressing第35页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2235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）ColumnVoltageMatrix第36页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2236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TimeSequential第37页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2237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解多工器第38页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2238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N第39页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2239绿显电子科技主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDs第40页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2240绿显电子科技TFTLCDs等效電路RowDriversColumnDriver第41页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2241绿显电子科技ArrangementofColorFilterRGBRGBRGBRGBRGBRGBRBGRGBRBGRBGRGBRBGRBGRGBRBGRGGBRGGBRGGBRGGBRGWBRGWBRGWBRGWBStripeTriangle第42页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2242绿显电子科技PixelStructureofTFTLCDs第43页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2243绿显电子科技CsonCommon與CsonGate架構液晶畫素TFTGateLineDataLineCsCs液晶畫素TFTCommonCommonGateLineDataLineCsCsCsonCommonCsonGate第44页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2244绿显电子科技TimingChartofTFTLCDsFrameTimeGate123NTime第45页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2245绿显电子科技TFTLCDsDrivingMethodColumnInversionDotInversionRowInversionFrameInversion第46页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2246绿显电子科技DirectDrivingofTFTLCDsDCBiasofCommonGrayScaleVoltageV0V1V2V3V4V5V6V7V7V6V5V4V3V2V1V01Frame/1Line第47页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2247绿显电子科技ACModulationAddressingofTFTLCDsV0V1V2V3V4V5V6V7V7V6V5V4V3V2V1V0CommonWaveformGraylevelVoltage1Frame/1Line第48页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2248绿显电子科技TFTLCDs的電光效應

DirectAddressing第49页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2249绿显电子科技TFTLCDs的電光效應

ACAddressing第50页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2250绿显电子科技TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(一)TFTLCD驅動波形(CsonCommon,Common=DCBias)第51页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2251绿显电子科技TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(二)第52页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2252绿显电子科技TFTLCDsDrivingWaveform

CsonGate第53页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2253绿显电子科技TFT電容效應的影響PixelCgdCgsCsdCsdbCsdb第54页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2254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：第55页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2255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(-)第56页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2256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(-)VghlVghl3LevelAddressing4LevelAddressing第57页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2257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/Ct第58页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2258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+Cgd第59页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2259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造成的電壓漂移第60页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2260绿显电子科技ComparsionofAddressingMethod第61页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2261绿显电子科技HorizontalLineCrosstalkABCscCscCscTFTSubstrateColorFilterSubstrate第62页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2262绿显电子科技HorizontalAreaCrosstalkAB第63页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2263绿显电子科技VerticalAreaCrosstalkUpLowUpLow第64页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2264绿显电子科技ShadingCrosstalk第65页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2265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。RCRCRCRCN第66页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2266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>LCThresholdVoltageReverseTilt第67页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2267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的遮蔽面積第68页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2268绿显电子科技驅動IC－ScanDriverBidirectionalShiftRegisterLevelShiftCircuitOutputBufferG1G2G3………...STVRSTVLCPVR/LVDDDVSSDVDDAVSSASTVRSTVLG1G2Gx第69页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2269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.SampleandHold第70页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2270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.第71页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2271绿显电子科技SerialIn－ParallelOut

AnalogDataDriver(二)ShiftRegisterQiQi+1VideoInTransferDoubleSampleandHold/Multi-PhasePor:Reducedoperationfrequency.SystemNote:VideoIn:NVideoPhase:NShiftClock:(DotClock)/N.第72页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2272绿显电子科技DigitalDataDriver(一)ShiftRegisterDACDACDACDACDACSerialDataBusDigital-to-analogConvertersPor:Digitalinput.Con:Complex.RequiressufficientprecisiontocorrectforLCresponsevariation.ShiftRegisterCountCountCountCountCountRampInSampledRampPor:Digitalinput.Programmableramp.Con:Complexcircuit.Highspeeddigitalcircuits.Reducedpixelchargingtime.第73页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2273绿显电子科技DigitalDataDriver(二)ShiftRegisterDecodeDecodeExternalFixedvoltages1-of-nSelectorSimpleDACPro:Digitalinput.Programmableexternalvoltages.Con:Complexcircuit.Highspeeddigitalcircuits.Manypassgatesperdataline.第74页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2274绿显电子科技DigitalDataDriver(三)AllDigitalCircuit第75页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2275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.第76页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2276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TransmissionVoltage第77页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2277绿显电子科技TheBlockDiagramoftheTFTLCDModuleCCFLBacklightTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverDataDriverRGBCLKHsxVsxTFTLCDModule第78页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2278绿显电子科技TheTFTLCDModuleTypeClassifiedintotwokindsbydatadriverAnalogtypeTFT-LCDmoduleTheanalogdatadriversTheanaloginterfacetoPCOnlyNECDigitaltypeTFT-LCDmoduleThedigitaldatadriversTheADC/LVDS/PanelLinkinterfacetoPCMainstream第79页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2279绿显电子科技TheAnalogInterfaceGraphicsControllerTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverAnalogDataDriverHsVsAnalogRGBAnalogRGBCLKHsxVsxPreAmpLevelShifterControllerPLLPCAnalogModuleTFTLCDModuleOSDCCFLBacklight第80页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2280绿显电子科技TheADCInterfaceGraphicsControllerTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverDigitalDataDriverHsVsAnalogRGBDigitalRGBCLKHsxVsxADCBufferControllerPLLPCADCModuleTFTLCDModuleOSDCCFLBacklight第81页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2281绿显电子科技TheLVDS/PanelLinkInterfaceGraphicsControllerLVDS/PanelLinkTxLVDS/PanelLinkRxTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverCABLEClockHsVsDigitalRGBDigitalRGBClockHsVsPCTFT-LCDModuleDigitalDataDriverCCFLBacklight第82页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2282绿显电子科技Analog/ADC/LVDS/PanelLinkAnalogInterfaceTrueColorSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmission第83页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2283绿显电子科技Analog/ADC/LVDS/PanelLinkADCInterfaceMainstreamintheDesktopLCDMonitorInterfaceSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmissionEMIIssueforHighResolutionFormatLowImageQualityandHighCost第84页，共91页，2023年，2月20日，星期六2023/4/2284绿显电子科技Analo