N×M STN LCDs 液晶層間隙4.5um 液晶材料：低黏滯係數
N×M圖框緩 衝記憶體
主動矩陣式液晶顯示器 AM-LCDs
TFT LCDs 等效電路
Column Driver
Row Drivers
Arrangement of Color Filter
RGBRGB RGBRGB RGBRGB
DC Bias of Common
AC Modulation Addressing of TFT LCDs
Graylevel
V0
Voltage
V7
V1
V6
V2
V5
V3
V4
V4
V3
V5
V2
V6
V1
V7
V0
Common Waveform
1Frame / 1 Line
TFT LCDs 的電光效應 Direct Addressing
• 缺點
– 視角限制。 – 外加被光源或投射光源。 – 溫度操作範圍限制。
液晶顯示器的種類
液晶 顯示器
扭轉型 (Twinst Nematic, TN) 1971 超扭轉型 (Super Twinst Nematic, STN) 1984
雙層雙扭轉型 (Double Layer STN, DSTN)1987 光相位補償超扭轉型 (Film STN, FSTN)1988 主動驅動超扭轉型 (AASTN or MLS STN) 1992 強介電型 (Ferroelectric Liquid Crystal : FLC) 1980 PDLC (Polymer Dispersive LC) 1988 PSCT (Polymer Stabilized Cholesteric Texture) 1993 Other DS (Dynamic Scattering) 1968 PC (Phase Change) 1968 GH (Guest Host) 1968 ECB (Elcetrical Control Birefregency) 1971 BTN (Bistable Twist Nematic) 1995 IPS (In Plane Switch) 1995 VA (Vertical Alignment)1996
DF
IAPT 驅動 IC
............................
IAPT 參考電壓
2D 0 2D
垂直訊號電極
2D
灰階顯示 ─ FRC
•Frame Rate Control, FRC :
灰階顯示 ─ PWM
•Pulse Width Modulation, PWM :
灰階顯示 ─ PHM
Frame Inversion Column Inversion
Row Inversion Dot Inversion
Direct Driving of TFT LCDs
V7
V6
GrayScale

V5
Voltage
V4
V3
V2
V1
V0
V0
V1
V2
V3
V4
V5
1 Frame / 1 Line
V6
V7
(d) 液晶畫素波形
(e) 水平掃描 補償波形 £GV
(f) 補償之液晶畫素波形
A
B
L
Frame Response of STN LCDs
Active Addressing for STN LCDs
Active Addressing 驅動電壓
If Voff=2V, N=240 rows, Then : F = 0.730 X 2V = 1.460V |G| = 0.954 X 2V = 21.909V
TFT
Cs on Common
Cs Common
Gate Line TFT
液晶畫素
Cs Common
Cs Gate Line
液晶畫素 Cs
Cs on Gate
Timing Chart of TFT LCDs
Gate
Frame Time
1
2
3
Time
N
TFT LCDs Driving Method
Stripe
R B G RB GRBG
R B G RB GRBG
R B G RB GRBG
Triangle
RGRG GBGB RGRG GBGB
RGRG WBWB RGRG WBWB
Pixel Structure of TFT LCDs
Cs on Common 與 Cs on Gate 架構
Data Line Data Line
TFT LCDs 的電光效應 AC Addressing
TFT LCDs Driving Waveform Cs on Common (一)
TFT LCD 驅動波形 (Cs on Common, Common = DC Bias)
TFT LCDs Driving Waveform Cs on Common (二)
Vsig
Vc
Vsig Vc Vs
Vc-Vs
Vs XOR
ON
OFF
LC Cell Vc
多工驅動法 (振幅選擇驅動法, APT)
F
0 水 平 掃 描 訊 號
T Frame 1 1234
DT
垂
直+D
影 像
0
訊號-D
Frame 2 N 1 2 3 Column 1
Frame 1
1234
F+D
Row 1 Row 2
•Pulse High Modulation, PHM :
液晶的頻率響應
Vertical Crosstalk of STN LCDs
Vertical Crosstalk 的抑制 (一)
每兩條水平線變換一次驅動電壓極性
Vertical Crosstalk 的抑制 (二)
採用補償驅動週期
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。
T
100% 90%
Vns
Vs
TN
TN
10%
Vns Vs
V
STN STN
TN 與 STN 的電壓漂移
T
100%
TN Mode
T
100%
STN Mode
V
V
LCDs 驅動方式
•直接驅動法 (Direction Addressing)
•靜態驅動法 (Static Addressing) •多工驅動法 (Multiplex Addressing) •主動驅動法 (Active Addressing / Multi-Line Selection)
LCD行业-富相科技-LCD 液晶显示器驱动系統
2020/9/8
液晶物質的相變化
加熱 冷卻
加熱 冷卻
固體結晶
液晶
液體
液晶分子的種類
Smectic LC 層狀液晶
Nematic LC 線狀液晶
Cholesteric LC 膽固醇狀液晶
液晶分子的排列
Crystalline Liquid
Crystalline
ON OFF
+D -D
F-D +D F+D -D
Row 3
ON +D
-D
Row N
OFF +D
-D
N
0
0
0
F-D
0
液晶畫素電壓
多工驅動法的限制
1.3
1.2
1.1
1.0
100
200
APT 驅動波形
IAPT 驅動波形
APT Addressing
IAPT Addressing
APT 與 IAPT 方式比較
•Output Range of Segment Driver is about 44V. •Common Driver of Common Driver is about 3V.
Segment Voltage of Active Addressing
Active Addressing 的矩陣運算
STN LCDs Drivers 架構
串列輸入訊號 (HLHL...H)
DCLK
......移位暫存器(Shifter Register) 並列輸出
LP 偏 F+D 壓0 位 F-D 準 2D
...閂鎖暫存器(Latch Register)
HL H
H
............................ ............................
•主動矩陣驅動法 (Active Matrix Addressing)
•兩端元件 (MIM, Diode..) •三端元件 (A-Si:H TFT, Ploy-Si TFT ..)
•Plasma Addressing (PALC) •熱掃描驅動法 (雷射掃描) •光掃描驅動法 (電子速掃描
LCDs 靜態驅動法
TN 型 LCDs 顯示原理
Field OFF
Twist 90
Field ON
液晶分子
利用液晶的旋光特性 調變穿透光線
液晶的旋光特性消失
STN LCDs 顯示原理
Twist 270
Field OFF
利用液晶的雙折射 特性調變穿透光線
液晶分子
Field ON
TN & STN 電光轉移曲線 V-T Curve
行（Row）
Column Sequential 硬體架構