液晶顯示器驅動系統第1頁，課件共98頁，創作于2023年2月液晶物質的相變化固體結晶液晶液體加熱加熱冷卻冷卻第2頁，課件共98頁，創作于2023年2月液晶分子的種類SmecticLC層狀液晶NematicLC線狀液晶CholestericLC膽固醇狀液晶第3頁，課件共98頁，創作于2023年2月液晶分子的排列CrystallineLiquidCrystallineLiquidKSmCSmANLBiaxialUnaxialIsotropicTemperature第4頁，課件共98頁，創作于2023年2月液晶的分類第5頁，課件共98頁，創作于2023年2月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頁，課件共98頁，創作于2023年2月液晶的光學特性OpticalPositiveOpticalNegativeHelicalAxisOpticalAxisOpticalAxis第7頁，課件共98頁，創作于2023年2月液晶驅動原理電極電極液晶FieldOFFFieldON第8頁，課件共98頁，創作于2023年2月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頁，課件共98頁，創作于2023年2月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頁，課件共98頁，創作于2023年2月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頁，課件共98頁，創作于2023年2月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頁，課件共98頁，創作于2023年2月TN&STN電光轉移曲線

V-TCurve100%90%10%VnsSTNVsSTNVsTNVnsTNTV第13頁，課件共98頁，創作于2023年2月TN與STN的電壓漂移T100%VTNModeT100%VSTNMode第14頁，課件共98頁，創作于2023年2月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頁，課件共98頁，創作于2023年2月LCDs靜態驅動法LCCellXORVsVcVsigVcVsigVcVsVc-VsONOFF第16頁，課件共98頁，創作于2023年2月多工驅動法

(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頁，課件共98頁，創作于2023年2月多工驅動法的限制1.01.11.21.3100200第18頁，課件共98頁，創作于2023年2月APT驅動波形第19頁，課件共98頁，創作于2023年2月IAPT驅動波形APTAddressingIAPTAddressing第20頁，課件共98頁，創作于2023年2月APT與IAPT方式比較APTAddressingLowVoltageSegmentDriver:2DHighVoltageCommonDriver:2FIAPTAddressingOffset+DforPositivePolarityOffset+FforNegativePolarityVoltageRangeofSegmentDriver:F+DVoltageRangeofCommonDriver:F+D第21頁，課件共98頁，創作于2023年2月高容量多工驅動的對策(a)(b)(c)(d)(e)第22頁，課件共98頁，創作于2023年2月STNLCDs規格OperationVoltageVop:BiasRatio:Steepness:SelectionRatio:第23頁，課件共98頁，創作于2023年2月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頁，課件共98頁，創作于2023年2月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頁，課件共98頁，創作于2023年2月灰階顯示─FRCFrameRateControl,FRC:第26頁，課件共98頁，創作于2023年2月灰階顯示─PWMPulseWidthModulation,PWM:第27頁，課件共98頁，創作于2023年2月灰階顯示─PHMPulseHighModulation,PHM:第28頁，課件共98頁，創作于2023年2月液晶的頻率響應第29頁，課件共98頁，創作于2023年2月VerticalCrosstalkofSTNLCDs第30頁，課件共98頁，創作于2023年2月VerticalCrosstalk的抑制(一)每兩條水平線變換一次驅動電壓極性第31頁，課件共98頁，創作于2023年2月VerticalCrosstalk的抑制(二)採用補償驅動週期第32頁，課件共98頁，創作于2023年2月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。第33頁，課件共98頁，創作于2023年2月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34頁，課件共98頁，創作于2023年2月HorizontalCrosstalk的抑制垂直驅動訊號LLine水平掃描波形液晶畫素波形(a)(b)(c)(d)傳統驅動方式水平掃描補償波形補償之液晶畫素波形(e)(f)￡GVLAB第35頁，課件共98頁，創作于2023年2月FrameResponseofSTNLCDs第36頁，課件共98頁，創作于2023年2月ActiveAddressingforSTNLCDs第37頁，課件共98頁，創作于2023年2月ActiveAddressing驅動電壓IfVoff=2V,N=240rows,Then:F=0.730X2V=1.460V|G|=0.954X2V=21.909VOutputRangeofSegmentDriverisabout44V.CommonDriverofCommonDriverisabout3V.第38頁，課件共98頁，創作于2023年2月SegmentVoltageofActiveAddressing第39頁，課件共98頁，創作于2023年2月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40頁，課件共98頁，創作于2023年2月矩陣運算方式行（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41頁，課件共98頁，創作于2023年2月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42頁，課件共98頁，創作于2023年2月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43頁，課件共98頁，創作于2023年2月主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDs第44頁，課件共98頁，創作于2023年2月TFTLCDs等效電路RowDriversColumnDriver第45頁，課件共98頁，創作于2023年2月ArrangementofColorFilterRGBRGBRGBRGBRGBRGBRBGRGBRBGRBGRGBRBGRBGRGBRBGRGGBRGGBRGGBRGGBRGWBRGWBRGWBRGWBStripeTriangle第46頁，課件共98頁，創作于2023年2月PixelStructureofTFTLCDs第47頁，課件共98頁，創作于2023年2月CsonCommon與CsonGate架構液晶畫素TFTGateLineDataLineCsCs液晶畫素TFTCommonCommonGateLineDataLineCsCsCsonCommonCsonGate第48頁，課件共98頁，創作于2023年2月TimingChartofTFTLCDsFrameTimeGate123NTime第49頁，課件共98頁，創作于2023年2月TFTLCDsDrivingMethodColumnInversionDotInversionRowInversionFrameInversion第50頁，課件共98頁，創作于2023年2月DirectDrivingofTFTLCDsDCBiasofCommonGrayScaleVoltageV0V1V2V3V4V5V6V7V7V6V5V4V3V2V1V01Frame/1Line第51頁，課件共98頁，創作于2023年2月ACModulationAddressingofTFTLCDsV0V1V2V3V4V5V6V7V7V6V5V4V3V2V1V0CommonWaveformGraylevelVoltage1Frame/1Line第52頁，課件共98頁，創作于2023年2月TFTLCDs的電光效應

DirectAddressing第53頁，課件共98頁，創作于2023年2月TFTLCDs的電光效應

ACAddressing第54頁，課件共98頁，創作于2023年2月TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(一)TFTLCD驅動波形(CsonCommon,Common=DCBias)第55頁，課件共98頁，創作于2023年2月TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(二)第56頁，課件共98頁，創作于2023年2月TFTLCDsDrivingWaveform

CsonGate第57頁，課件共98頁，創作于2023年2月TFT電容效應的影響PixelCgdCgsCsdCsdbCsdb第58頁，課件共98頁，創作于2023年2月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59頁，課件共98頁，創作于2023年2月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60頁，課件共98頁，創作于2023年2月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61頁，課件共98頁，創作于2023年2月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62頁，課件共98頁，創作于2023年2月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63頁，課件共98頁，創作于2023年2月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64頁，課件共98頁，創作于2023年2月ComparsionofAddressingMethod第65頁，課件共98頁，創作于2023年2月HorizontalLineCrosstalkABCscCscCscTFTSubstrateColorFilterSubstrate第66頁，課件共98頁，創作于2023年2月HorizontalAreaCrosstalkAB第67頁，課件共98頁，創作于2023年2月VerticalAreaCrosstalkUpLowUpLow第68頁，課件共98頁，創作于2023年2月ShadingCrosstalk第69頁，課件共98頁，創作于2023年2月ShadingCrosstalk的抑制第70頁，課件共98頁，創作于2023年2月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71頁，課件共98頁，創作于2023年2月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72頁，課件共98頁，創作于2023年2月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73頁，課件共98頁，創作于2023年2月驅動IC－ScanDriverBidirectionalShiftRegisterLevelShiftCircuitOutputBufferG1G2G3………...STVRSTVLCPVR/LVDDDVSSDVDDAVSSASTVRSTVLG1G2Gx第74頁，課件共98頁，創作于2023年2月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75頁，課件共98頁，創作于2023年2月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76頁，課件共98頁，創作于2023年2月SerialIn－ParallelOut

AnalogDataDriver(二)ShiftRegisterQiQi+1VideoInTransferDoubleSampleandHold/Multi-PhasePor:Reducedoperationfrequency.SystemNote:VideoIn:NVideoPhase:NShiftClock:(DotClock)/N.第77頁，課件共98頁，創作于2023年2月DigitalDataDriver(一)ShiftRegisterDACDACDACDACDACSerialDataBusDigital-to-analogConvertersPor:Digitalinput.Con:Complex.RequiressufficientprecisiontocorrectforLCresponsevariation.ShiftRegisterCountCountCountCountCountRampInSampledRampPor:Digitalinput.Programmableramp.Con:Complexcircuit.Highspeeddigitalcircuits.Reducedpixelchargingtime.第78頁，課件共98頁，創作于2023年2月DigitalDataDriver(二)ShiftRegisterDecodeDecodeExternalFixedvoltages1-of-nSelectorSimpleDACPro:Digitalinput.Programmableexternalvoltages.Con:Complexcircuit.Highspeeddigitalcircuits.Manypassgatesperdataline.第79頁，課件共98頁，創作于2023年2月DigitalDataDriver(三)AllDigitalCircuit第80頁，課件共98頁，創作于2023年2月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81頁，課件共98頁，創作于2023年2月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82頁，課件共98頁，創作于2023年2月TheBlockDiagramoftheTFTLCDModuleCCFLBacklightTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverDataDriverRGBCLKHsxVsxTFTLCDModule第83頁，課件共98頁，創作于2023年2月TheTFTLCDModuleTypeClassifiedintotwokindsbydatadriverAnalogtypeTFT-LCDmoduleTheanalogdatadriversTheanaloginterfacetoPCOnlyNECDigitaltypeTFT-LCDmoduleThedigitaldatadriversTheADC/LVDS/PanelLinkinterfacetoPCMainstream第84頁，課件共98頁，創作于2023年2月TheAnalogInterfaceGraphicsControllerTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverAnalogDataDriverHsVsAnalogRGBAnalogRGBCLKHsxVsxPreAmpLevelShifterControllerPLLPCAnalogModuleTFTLCDModuleOSDCCFLBacklight第85頁，課件共98頁，創作于2023年2月TheADCInterfaceGraphicsControllerTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverDigitalDataDriverHsVsAnalogRGBDigitalRGBCLKHsxVsxADCBufferControllerPLLPCADCModuleTFTLCDModuleOSDCCFLBacklight第86頁，課件共98頁，創作于2023年2月TheLVDS/PanelLinkInterfaceGraphicsControllerLVDS/PanelLinkTxLVDS/PanelLinkRxTFT-LCDPANELTimingControllerScanDriverCABLEClockHsVsDigitalRGBDigitalRGBClockHsVsPCTFT-LCDModuleDigitalDataDriverCCFLBacklight第87頁，課件共98頁，創作于2023年2月Analog/ADC/LVDS/PanelLinkAnalogInterfaceTrueColorSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmission第88頁，課件共98頁，創作于2023年2月Analog/ADC/LVDS/PanelLinkADCInterfaceMainstreamintheDesktopLCDMonitorInterfaceSamplingErrorLowEdgeSharpnessNoiseintheAnalogSignalTransmissionEMIIssueforHighResolutionFormatLowImageQualityandHighCost第89頁，課件共98頁，創作于2023年2月Analog/ADC/LVDS/PanelLinkLVDSInterfaceMainstreamintheNotebookPCInterfaceHighEdgeSharpnessReducingEMI&NumberofCableLineHighImageQualityandLowCostShortTransmissionLength&LowNoiseMarginCompatibleIssue第90頁，課件共98頁，創作于2023年2月PanelLinkInterface