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LCD 驱动IC 元件趋势和技术分析
“LCD 的驱动IC”其实是一个范畴相当广的议题,LCD 的驱动类型大体可区分成TN(Twisted Nematic)、STN(Super-Twisted Nematic)、以及TFT(Thin-Film Transistors)等3 类,其中TN LCD 多半使用在数字表、计算机等简单的数字显示,而TFT 则小至数位相机的观景窗,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,技术发展与市场成长都达一定程度,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,从小寸数转向大画寸。
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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。
因此,本文以下将以大尺寸、TFT 类的LCD 驱动IC 为主,只有在特有情况下才会谈论TN、STN 类的驱动IC,同样的也在特有情况下才会谈论中小尺寸的驱动IC。
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驱动IC 类型
首先,LCD 驱动IC 并非只有1 颗,而是由2 颗以上的晶片所构成,这包括源极驱动器(SourceDriver)晶片、闸级驱动器(Gate Driver)晶片、以及时序控制器(Timing Controller;TCON或T-CON)晶片等(附注2),此外也可能需要运算放大器(Operational Amplifier;OP AMP)或缓冲器(Buffer)的搭配。有时源极驱动器还区分成数位型或类比型,不过多数业者都采行数位型,仅少数业者采行类比型(附注3)。
要注意的是,源极驱动器有时也称为资料驱动器(Data Driver),而闸级驱动器则称为扫瞄驱动器(Scan Driver)。
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输入介面
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LCD 驱动IC 必须先接收来自LCD 控制IC 的画面讯号,之后才能透过数位 转 类比的程序来进行驱动,而这个接收的输入介面仍在持续演化中。
目前最常见的介面是RSDS(Reduced Swing Differential Signaling),这是美国国家半导体(National Semiconductor;NS,简称:国半)以LVDS(Low-Voltage Differential Signaling,低电压差动信号)介面为基础所定义出的介面,此介面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解析度。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晶片、源极驱动器晶片都采行RSDS 介面。此外也有人支援最传统的TTL(Transistor-Transistor Logic)介面。
在RSDS 后NS 又提出一种新的介面,称为PPDS(Point to Point Differential Signaling),新介面的优点在于支援更高的画面解析度、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,同时节省电路板佈线面积及成本。另外还也一种迷你型的LVDS,称为mini-LVDS,也是因应高画寸趋势而有的新技术提桉,mini-LVDS 也有助于传输线路数的缩减,mini-LVDS 往后也可能采行点对点作法,如此将称为PPmL(Point to Point mini-LVDS)。
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电压、频率、色阶、通道数
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在驱动电压、驱动的扫瞄频率、驱动的色阶、驱动的通道数等方面,则都是朝更大的数字发展。
其中驱动电压愈高愈能改善视角、对比方面的表现,电压高则有机会拥有更广的视角(可视角度)、更高的显示对比。
而驱动频率高则可以支援更快速的画面更新率。
至于驱动的色阶也是从每原色6-bit(64 阶) 、8-bit(256 阶)提升到10-bit(1,024阶)、12-bit,未来甚至不排除支援到16-bit,毕竟HDMI 1.3 版已经言明支援48-
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