液晶顯示器驅(qū)動系統(tǒng)

液晶顯示器驅(qū)動系統(tǒng)第一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶物質(zhì)的相變化固體結(jié)晶液晶液體加熱加熱冷卻冷卻第二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶分子的種類SmecticLC層狀液晶NematicLC線狀液晶CholestericLC膽固醇狀液晶第三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶分子的排列CrystallineLiquidCrystallineLiquidKSmCSmANLBiaxialUnaxialIsotropicTemperature第四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶的分類第五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶的電光特性異向性(Anisotropic)排列因數(shù)()折射率

()黏滯係數(shù)()介電係數(shù)

()電導(dǎo)係數(shù)磁化率彈性係數(shù)

()第六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶的光學(xué)特性O(shè)pticalPositiveOpticalNegativeHelicalAxisOpticalAxisOpticalAxis第七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶驅(qū)動原理電極電極液晶FieldOFFFieldON第八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶顯示器主要優(yōu)缺點優(yōu)點低電壓驅(qū)動。低消耗電流。體積薄，重量輕。可實現(xiàn)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(fàn)圍限制。第九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶顯示器的種類液晶顯示器扭轉(zhuǎn)型(TwinstNematic,TN)1971超扭轉(zhuǎn)型(SuperTwinstNematic,STN)1984雙層雙扭轉(zhuǎn)型(DoubleLayerSTN,DSTN)1987光相位補償超扭轉(zhuǎn)型(FilmSTN,FSTN)1988主動驅(qū)動超扭轉(zhuǎn)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第十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TN型LCDs顯示原理Twist90液晶分子FieldOFFFieldON利用液晶的旋光特性調(diào)變穿透光線液晶的旋光特性消失第十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三STNLCDs顯示原理Twist270液晶分子FieldOFFFieldON利用液晶的雙折射特性調(diào)變穿透光線第十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TN&STN電光轉(zhuǎn)移曲線

V-TCurve100%90%10%VnsSTNVsSTNVsTNVnsTNTV第十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TN與STN的電壓漂移T100%VTNModeT100%VSTNMode第十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三LCDs驅(qū)動方式直接驅(qū)動法(DirectionAddressing)靜態(tài)驅(qū)動法(StaticAddressing)多工驅(qū)動法(MultiplexAddressing)主動驅(qū)動法(ActiveAddressing/Multi-LineSelection)主動矩陣驅(qū)動法(ActiveMatrixAddressing)兩端元件(MIM,Diode..)三端元件(A-Si:HTFT,Ploy-SiTFT..)PlasmaAddressing(PALC)熱掃描驅(qū)動法(雷射掃描)光掃描驅(qū)動法(電子速掃描第十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三LCDs靜態(tài)驅(qū)動法LCCellXORVsVcVsigVcVsigVcVsVc-VsONOFF第十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三多工驅(qū)動法

(振幅選擇驅(qū)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第十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三多工驅(qū)動法的限制1.01.11.21.3100200第十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三APT驅(qū)動波形第十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三IAPT驅(qū)動波形APTAddressingIAPTAddressing第二十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三APT與IAPT方式比較APTAddressingLowVoltageSegmentDriver:2DHighVoltageCommonDriver:2FIAPTAddressingOffset+DforPositivePolarityOffset+FforNegativePolarityVoltageRangeofSegmentDriver:F+DVoltageRangeofCommonDriver:F+D第二十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三高容量多工驅(qū)動的對策(a)(b)(c)(d)(e)第二十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三STNLCDs規(guī)格OperationVoltageVop:BiasRatio:Steepness:SelectionRatio:第二十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三STNLCDs驅(qū)動電壓計算IfVoff=2V,N=240rows,Then:APT:SegmentDriver:2.96V,CommonDriver:44.40VIAPT:Segment&CommonDrivers:23.68V第二十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三STNLCDsDrivers架構(gòu)......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(qū)動IC第二十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三灰階顯示─FRCFrameRateControl,FRC:第二十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三灰階顯示─PWMPulseWidthModulation,PWM:第二十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三灰階顯示─PHMPulseHighModulation,PHM:第二十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶的頻率響應(yīng)第二十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三VerticalCrosstalkofSTNLCDs第三十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三VerticalCrosstalk的抑制(一)每兩條水平線變換一次驅(qū)動電壓極性第三十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三VerticalCrosstalk的抑制(二)採用補償驅(qū)動週期第三十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三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(qū)動訊號，另一半的時間是採用負極性的驅(qū)動訊號。第三十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三HorizontalCrosstalkofSTNLCDs垂直驅(qū)動訊號LLine水平掃描波形液晶畫素波形(a)(b)(c)(d)ABABL第三十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三HorizontalCrosstalk的抑制垂直驅(qū)動訊號LLine水平掃描波形液晶畫素波形(a)(b)(c)(d)傳統(tǒng)驅(qū)動方式水平掃描補償波形補償之液晶畫素波形(e)(f)￡GVLAB第三十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三FrameResponseofSTNLCDs第三十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三ActiveAddressingforSTNLCDs第三十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三ActiveAddressing驅(qū)動電壓IfVoff=2V,N=240rows,Then:F=0.730X2V=1.460V|G|=0.954X2V=21.909VOutputRangeofSegmentDriverisabout44V.CommonDriverofCommonDriverisabout3V.第三十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三SegmentVoltageofActiveAddressing第三十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三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第四十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三矩陣運算方式行（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第四十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三ColumnSequential硬體架構(gòu)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(shù)水平驅(qū)動函數(shù)唯讀記憶體RowFunctionROMNSTNLCDs垂直驅(qū)動晶片TFTLCDs垂直驅(qū)動晶片1轉(zhuǎn)2多工器2轉(zhuǎn)1解多工器第四十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TimeSequential硬體架構(gòu)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(qū)動函數(shù)唯讀記憶體RowFunctionROMN1轉(zhuǎn)2多工器2轉(zhuǎn)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(shù)STNLCDs垂直驅(qū)動晶片TFTLCDs垂直驅(qū)動晶片N第四十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDs第四十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFTLCDs等效電路RowDriversColumnDriver第四十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三ArrangementofColorFilterRGBRGBRGBRGBRGBRGBRBGRGBRBGRBGRGBRBGRBGRGBRBGRGGBRGGBRGGBRGGBRGWBRGWBRGWBRGWBStripeTriangle第四十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三PixelStructureofTFTLCDs第四十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三CsonCommon與CsonGate架構(gòu)液晶畫素TFTGateLineDataLineCsCs液晶畫素TFTCommonCommonGateLineDataLineCsCsCsonCommonCsonGate第四十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TimingChartofTFTLCDsFrameTimeGate123NTime第四十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFTLCDsDrivingMethodColumnInversionDotInversionRowInversionFrameInversion第五十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三DirectDrivingofTFTLCDsDCBiasofCommonGrayScaleVoltageV0V1V2V3V4V5V6V7V7V6V5V4V3V2V1V01Frame/1Line第五十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三ACModulationAddressingofTFTLCDsV0V1V2V3V4V5V6V7V7V6V5V4V3V2V1V0CommonWaveformGraylevelVoltage1Frame/1Line第五十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFTLCDs的電光效應(yīng)

DirectAddressing第五十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFTLCDs的電光效應(yīng)

ACAddressing第五十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(一)TFTLCD驅(qū)動波形(CsonCommon,Common=DCBias)第五十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(二)第五十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFTLCDsDrivingWaveform

CsonGate第五十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFT電容效應(yīng)的影響PixelCgdCgsCsdCsdbCsdb第五十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶電容的效應(yīng)液晶電容CLC

會隨液晶作用電壓的改變而變化，因此在驅(qū)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：第五十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三二階驅(qū)動方式的效應(yīng)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(qū)動負極性驅(qū)動負極性驅(qū)動正極性驅(qū)動資料驅(qū)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(-)第六十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TFT補償驅(qū)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第六十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三3LevelAddressingB(+)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第六十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三4LevelAddressingVst=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第六十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三CsonGate電壓補償方式經(jīng)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(nèi)的直流電電壓殘餘.經(jīng)由TFT的Cgd造成的電壓漂移經(jīng)由TFT的Cgd造成的電壓漂移第六十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三ComparsionofAddressingMethod第六十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三HorizontalLineCrosstalkABCscCscCscTFTSubstrateColorFilterSubstrate第六十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三HorizontalAreaCrosstalkAB第六十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三VerticalAreaCrosstalkUpLowUpLow第六十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三ShadingCrosstalk第六十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三ShadingCrosstalk的抑制第七十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三GatePulse的傳遞延遲Gate(Scan)Line的等效阻抗為一連串的串聯(lián)RC網(wǎng)路，因此GatePulse在傳遞時會造成波形的傳遞延遲失真。RCRCRCRCN第七十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶畫素邊際電場效應(yīng)(一)ReverseTilt畫素電極鄰近電極共通電極VPVLVAVA<VL:DisclinationAppearedVA

>VL:DisclinationDisappearedVP>LCThresholdVoltageReverseTilt第七十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三液晶畫素邊際電場效應(yīng)(二)TFT水平驅(qū)動電極垂直驅(qū)動電極RubbingDirectionDisclinationLineReverseTiltDomain改善方法1.增加液晶分子的預(yù)傾角(PretiltAngle)2.增加BlackMask的遮蔽面積第七十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三驅(qū)動IC－ScanDriverBidirectionalShiftRegisterLevelShiftCircuitOutputBufferG1G2G3………...STVRSTVLCPVR/LVDDDVSSDVDDAVSSASTVRSTVLG1G2Gx第七十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三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第七十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三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.第七十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三SerialIn－ParallelOut

AnalogDataDriver(二)ShiftRegisterQiQi+1VideoInTransferDoubleSampleandHold/Multi-PhasePor:Reducedoperationfrequency.SystemNote:VideoIn:NVideoPhase:NShiftClock:(DotClock)/N.第七十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三DigitalDataDriver(一)ShiftRegisterDACDACDACDACDACSerialDataBusDigital-to-analogConvertersPor:Digitalinput.Con:Complex.RequiressufficientprecisiontocorrectforLCresponsevariation.ShiftRegisterCountCountCountCountCountRampInSampledRampPor:Digitalinput.Programmableramp.Con:Complexcircuit.Highspeeddigitalcircuits.Reducedpixelchargingtime.第七十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三DigitalDataDriver(二)ShiftRegisterDecodeDecodeExternalFixedvoltages1-of-nSelectorSimpleDACPro:Digitalinput.Programmableexternalvoltages.Con:Complexcircuit.Highspeeddigitalcircuits.Manypassgatesperdataline.第七十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三DigitalDataDriver(三)AllDigitalCircuit第八十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三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.第八十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三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第八十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TheBlockDiagramoftheTFTLCDModuleCCFLBacklightTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverDataDriverRGBCLKHsxVsxTFTLCDModule第八十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TheTFTLCDModuleTypeClassifiedintotwokindsbydatadriverAnalogtypeTFT-LCDmoduleTheanalogdatadriversTheanaloginterfacetoPCOnlyNECDigitaltypeTFT-LCDmoduleThedigitaldatadriversTheADC/LVDS/PanelLinkinterfacetoPCMainstream第八十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TheAnalogInterfaceGraphicsControllerTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverAnalogDataDriverHsVsAnalogRGBAnalogRGBCLKHsxVsxPreAmpLevelShifterControllerPLLPCAnalogModuleTFTLCDModuleOSDCCFLBacklight第八十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TheADCInterfaceGraphicsControllerTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverDigitalDataDriverHsVsAnalogRGBDigitalRGBCLKHsxVsxADCBufferControllerPLLPCADCModuleTFTLCDModuleOSDCCFLBacklight第八十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三TheLVDS/PanelLinkInterfaceGraphicsControllerLVDS/PanelLinkTxLVDS/PanelLinkRxTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverCABLEClockHsVsDigitalRGBDigitalRGBClockHsVsPCTFT-LCDModuleDigitalDataDriverCCFLBacklight第八十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三Analog/ADC/LVDS/PanelLinkAnalogInterfaceTrueColorSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmission第八十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三Analog/ADC/LVDS/PanelLinkADCInterfaceMainstreamintheDesktopLCDMonitorInterfaceSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmissionEMIIssueforHighResolutionFormatLowImageQualityandHighCost第八十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三Analog/ADC/LVDS/PanelLinkLVDSInterfaceMainstreamintheNotebookPCInterfaceHighEdgeSharpnessReducingEMI&NumberofCableLineHighImageQualityandLowCostShortTransmissionLength&LowNoiseMarginCompatibleIssue第九十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期三PanelLinkInterfac