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LCD驱动IC
阅读:21769时间:2011-06-10 13:48:48

  LCD驱动IC是就是用来调整施加在液晶显示器件电极上的电位信号的相位、峰值、频率等,建立驱动电场,以实现液晶显示器件的显示效果的芯片装置。常用的驱动方法有:静态驱动法和动态驱动法。随着LCD的高精细化、多色化,要求LCD驱动IC改善功能与成本等2大目标。

LCD的驱动方式

  液晶显示的驱动方式有许多种,常用的驱动方法有:静态驱动法和动态驱动法。对于TN及STN-LCD一般采用静态驱动或多路驱动方式。这两种方式相比较各有优缺点。静态驱动响应速度快、耗电少、驱动电压低,但驱动电极度数必须与显示笔段数相同,因而用途不如多路驱动广。

  1.静态驱动法 静态驱动法是获得显示质量的最基本的方法。它适用于笔段型液晶显示器件的驱动。表一示出此类液晶显示器件的电极结构,当多位数字组合时,各位的背电极BP是连接在一起的。振荡器的脉冲信号经分频后直接施加在液晶显示器件的背电极BP上,而段电极的脉冲信号是由显示选择信号A与时序脉冲通过逻辑异或合成产生,当某位显示像素被显示选择时,A=1,该显示像素上两电极的脉冲电压相位相差180.,在显示像素上产生2V的电压脉冲序列,使该显示像素呈现显示特性;当某位显示像素为非显示选择时,A=0,该显示像素上两电极的脉冲电压相位相同,在显示像素上合成电压脉冲为0V,从而实现不显示的效果。这就是静态驱动法。为了提高显示的对比度,适当地调整脉冲的电压即可。

表1

  当液晶显示器件上显示像素众多时,如点阵型液晶显示器件,为了节省庞大的硬件驱动电路,在液晶显示器件电极的制作与排列上作了加工,实施了矩阵型的结构,即把水平一组显示像素的背电极都连在一起引出,称之为行电极,把纵向一组显示像素的段电极都连接起来一起引出,称之为列电极。在液晶显示器上每一个显示像素都由其所在的列与行的位置确定。在驱动方式上相应地采用了类同于CRT的光栅扫描方法。液晶显示的动态驱动法是循环地给行电极施加选择脉冲,同时所有为显示数据的列电极给出相应的选择或非选择的驱动脉冲,从而实现某行所有显示像素的显示功能,这种行扫描是逐行顺序进行的,循环周期很短,使得液晶显示屏上呈现出稳定的图象。我们把液晶显示的扫描驱动方式称为动态驱动法。

发展现状

  LCD的驱动类型大体可区分成TN(TwistedNematic)、STN(Super-TwistedNematic)(附注1),以及TFT(Thin-FilmTransistors)等3类,其中TNLCD多半使用在数字表、计算器等简单的数字显示,而TFT则小至数字相机的观景窗,大至数十英寸的液晶平面电视都有使用。

  所以,数字表也需要LCD驱动IC,大尺寸液晶显示也需要驱动IC,然不同类型的LCD、不同尺寸的LCD却必须搭配不同的驱动IC,没有一种LCD驱动IC可以合乎各种类型、各种尺寸的驱动需求,因此在谈论LCD驱动IC时必须有更明确、更具体的范畴定义,才能够完整说明与讨论。

  当然,有关TN、STN之类的LCD驱动IC其技术已相当成熟,技术发展与市场增长都达一定程度,因此已少有人关注,也因为技术的成熟,使大陆的IC设计业者也逐步跨入此领域,如此也迫使日本、南韩、台湾的驱动IC设计业者必须朝更高技术性的LCD驱动IC发展,从TN、STN转向TFT,从小尺寸转向大尺寸。

  另外一个加速台湾驱动IC提升的动力,是来自液晶面板厂。由于台湾已经成为全球液晶面板的组装、制造重镇,如果LCD驱动IC仍要持续倚赖进口,将难以掌握制造成本、制造时程,所以国内的面板大厂也都积极于LCD驱动IC的国产化,例如奇美电子(CHIMEI)即转投资奇景光电(Himax),由奇景光电研制LCD驱动IC,以大宗供应给奇美电子。

接口

  LCD驱动IC必须先接收来自LCD控制IC的画面讯号,之后才能透过数字转模拟的程序来进行驱动,而这个接收的输入接口仍在持续演化中。

  目前最常见的接口是RSDS(ReducedSwingDifferentialSignaling),这是美国国家半导体(NationalSemiconductor;NS,简称:国半)以LVDS(Low-VoltageDifferentialSignaling,低电压差动信号)接口为基础所定义出的接口,此接口的优点在于低电磁干扰(EMI)、低功耗,并尽可能保有传输效能与画面分辨率。RSDS原本是NS自有的技术,不过之后则开放使用,今日多数的时序控制器芯片、源极驱动器芯片都实行RSDS接口。此外也有人支持最传统的TTL(Transistor-TransistorLogic)接口。

  在RSDS后NS又提出一种新的接口,称为PPDS(PointtoPointDifferentialSignaling),新接口的优点在于支持更高的画面分辨率、更高的传输(运作)频率,同时也能缩减传输的线路数目,不仅能抑止EMI,同时节省电路板布线面积及成本。另外还也一种迷你型的LVDS,称为mini-LVDS,也是因应高尺寸趋势而有的新技术提案,mini-LVDS也有助于传输线路数的缩减,mini-LVDS往后也可能实行点对点作法,如此将称为PPmL(PointtoPointmini-LVDS)。

常见的

  一、字符型LCD驱动控制IC

  市场上通用的8×1、8×2、16×1、16×2、16×4、20×2、20×4、40×4等字符型LCD,基本上都采用的KS0066作为LCD的驱动控制器

  二、图形点阵型LCD驱动控制IC

  1、点阵数122×32

  2、点阵数128×64

  (1)ST7920/ST7921,支持串行或并行数据操作方式,内置中文汉字库

  (2)KS0108,只支持并行数据操作方式,这个也是最通用的12864点阵液晶的驱动控制IC

  (3)ST7565P,支持串行或并行数据操作方式

  (4)S6B0724,支持串行或并行数据操作方式

  (5)T6963C,只支持并行数据操作方式

  3、其他点阵数如192×64、240×64、320×64、240×128的一般都是采用T6963c驱动控制芯片

  4、点阵数320×240,通用的采用RA8835驱动控制IC

拓展功能

  LCD驱动IC可运用其驱动控制手法来提升液晶画质,由于传统CRT(阴极射线管,俗称:映像管)的显示是用电子光束打击荧光质,光束移位后荧光质的发光效应就开始消退,相对的LCD的显示是持续持留性的,因此LCD的动态显示效果不如传统CRT,为了达到逼近于CRT的显示特性,因此LCD驱动IC改变了驱动方式,也实行类似电子光束的间歇脉冲方式(ImpulseType)来驱动,以此改善动态画质。

  另外LCD有液晶反应较慢的残影(附注4)问题,为了减少残影对画质的影响,LCD驱动IC也会提供「插黑,插入全黑色的影像」的驱动控制功效,即是在替换成下一个画面前,会先停止整个液晶画面的驱动,使液晶呈现黑色,之后再换替成下一张画面,当然,这个黑色画面的时间很短暂,仅十数毫秒,但却具有消除残影的效果。为了实现插黑机制,与TFTLCD驱动器芯片相搭配运作的时序控制器也必须能共同配合才行。

  要注意的是,由LCD驱动IC进行插黑控制,主要是使用CCFL背光源,而今有许多液晶电视、液晶显示器开始改采LED背光源,由于LED的点亮、熄灭速度反应极快,不像CCFL的点亮、熄灭较慢,因此LED背光也可用短时间内熄灭所有背光LED来达到插黑效果,这时就不用透过LCD驱动IC来进行插黑。

  附带一提的是,此一插黑若是透过软件或影像数据传输的方式来实现,那么将会增加视讯传输的频宽耗占,为了避免此一耗占就必须在TFTLCD驱动器芯片中,直接内建插黑的控制功效,TFTLCD驱动器芯片的设计业者对此问题,也增加了芯片的控制接脚(或称:引脚),例如增加了BWSEL(BlackWhiteSelect)的信号,将此接脚输入Hi(High)信号即可对TFTLCD进行插黑。

  当然,改善残影、残像的方式不是只有一种,也有试图从其它层面来解决的构想。例如有业者开发OCB高速液晶材料,使液晶的扭转操作更为快速,或者也有业者认为,改变液晶的操作维度也可加速扭转的角度变化,此称为垂直扭转,垂直扭转虽然可以达到更快速的扭转,但也因为扭转角度的减少使液晶的遮光能力变差,结果很可能是:液晶转变的速度变快了,但全黑时的黑度却也更差了,因为液晶扭转至时,仍会有光从背光穿透到前端。

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