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8bit driver ic
LCD source driver設計的新趨勢
謝 崇 凱 現在LCD source driver的新趨勢，大約可分成以下幾個部分。從6 bit變到8 bit，以便增加色彩解析度及灰階度。由384個輸出，進步到402/420個輸出，甚至到480個輸出，以便符合SXGA+及UXGA以上更高螢幕解析度應用。由TCP的封裝，到COF的封裝，以便增加測試的可靠度，減少封裝成本，增加面板機構的設計彈性。由TTL的輸入介面，到RSDS或是mini LVDS的輸入介面，以便減低panel系統板的耗電及減低EMI的輻射，減少panel解決EMI的時間 。從低壓10V進步到高壓15V，以便適用於廣視角及增加對比度，同時加快液晶的反應時間 ，以因應panel尺寸增大時pixel也增大的需求。減少晶片面積，以減低成本，與減低耗電等等新趨勢。 8 bit LCD source driver的設計原理簡介 8 bit LCD source driver 變成8 bit是為了增加panel的色彩度，不過現在即使是8 bit的色彩解析度，跟CRT的螢幕比起來，仍然有相當大的距離。現在一般CRT的螢幕都可以做到高彩及全彩，也就是說至少都可以做到16 bit以上。對於CRT而言，因為是利用電子槍打擊螢光粉來產生不同的灰階，只要控制好打擊在螢光粉上的電子數目，便可以得到不同的灰階。但是對於TFT而言，是利用輸出電壓來控制液晶轉向的方式。想要輸出更多的灰階，所代表的是需要更精確的電壓。而對8 bit的source driver而言，代表的是需要將輸出電壓的解析度提高到2~3 mV，要做到此種解析度，就現在的技術上而言並非難事，但是若想要繼續把解析度往上提昇，除了驅動晶片本身電路的難度提高外，在panel上也會有液晶無法對如此細微電壓變化來產生相對應灰階變化的問題。所以若是想要將灰階的細微程度往上提昇的話，勢必須要由系統面上去著手。現在一般的15吋LCD monitor大多為8 bit的灰階，除了是用真正的8 bit source driver來製作的之外 ，大部分都是利用6 bit的source driver來製作。 |
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2003-02-11, 10:29 AM
#1
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FRC (Frame rate control)或Dithering
既然是用6 bit的source driver，那如何來做到8 bit的解析度呢？一般都是用FRC的方法來製作，什麼是FRC呢？FRC是frame rate control的縮寫。在這種panel上，顯示動態畫面的時候，仍然是使用6 bit的解析度。但是在靜態畫面時，就利用FRC的方式來達到8 bit的解析度 。動態畫面時，就人眼來說，由於畫面一直在變動，所以並無法感覺到6 bit與8bit的差異。但是靜態畫面就不同了，6 bit的色彩解析度跟8 bit的色彩解析度給人眼的感覺是相差很多的。以圖1來說明，當色彩解析度升高時，灰階的變化會令人感到更平順，感覺上畫面會更漂亮。所以當靜態畫面時，便利用6 bit的source driver來模擬出8 bit的感覺。這種原理主要是利用人眼視覺暫留的道理。視覺暫留最常用的地方就是電影，電影畢竟是一格一格的底片，但是當每秒放映的格子數目超過30格以上時，人眼便感覺不到一格一格的影像 ，而是一個動態的影像 。而FRC也是利用這種方式，當你想要在兩個鄰近的灰階之間，切割出更多灰階時，首先需要把frame rate，也就是每秒顯示的畫面數目提高 ，再依照想要切割出來的灰階亮度，由相近的兩個灰階依照比例來顯示。由於人眼的視覺暫留，會將這期間內的顯示畫面做出平均化的反應，如此便可達到切割出更多灰階的結果了，可由圖2來說明之。所以若是想要再讓8 bit的色彩解析度再向上提昇 ，由系統面上應該有可以再改進上的地方，不過由於提高frame rate會有其他系統上的問題 ，比如說每個液晶cell的有效充電時間會不足的問題，在SXGA以上解析度的panel並不容易用此種方式來提昇效能等等。 Offset cancellation 以上所提大底都是屬於在系統面上作改進，不過從硬體面來說，從6 bit改進到8 bit時，首先遇到的問題就是offset。至於offset是什麼呢？一般你可以在LCD source driver上的規格書上，看到對於類比電路輸出部分的描述。對於輸出電壓的部分，約略可分成兩種規範，一種是offset ，另一種則是deviation。這兩種都是規範輸出電壓的誤差大小。形成offset主要是先天電路設計的關係，而deviation大多是指由於後天製造過程所形成的誤差。我想大部分學過電子學的人都知道，在討論OP放大器時，都會討論到input offset voltage的問題。而LCD source driver中輸出的部分，使用的就是屬於unit-gain的OP放大器。而電路上的offset會使輸出電壓偏離原本的目標電壓，造成輸出的電壓不正確。為了減低offset的發生，除了在電路設計上盡量減少offset的發生情況外，就是想辦法對offset作補償，以便讓輸出電壓能夠補償回來到成為正確的電壓。一般而言，對於6 bit的source driver而來說，由於其每個灰階之間的電壓差大多在30mV上下。這個值比起offset加上deviation所形成的總誤差值大很多，所以大多在6 bit的source driver上並沒有作offset cancellation的動作。不過在8 bit的source driver上由於其每個灰階的輸出電壓差值大約在2~7 mV之間，這時候電路上一定要做offset cancellation的動作了。在作offset的補償方面，常用的大約有兩種，一種是利用電容把需要補償的電壓sample出來，對offset作補償。另一種是與系統搭配，以便利用與前面所提到的一樣，使用視覺暫留來達到減低offset的結果。 Offset cancellation with sampling capacitor 這種方式是利用電容來sampling OP輸入端的input offset voltage，再將此電容所sample到的電壓補償到輸入端，以便獲得正確的輸出電壓。如圖3所示，主要是把動作分成兩部分，第一階段是作sampling的動作，將所需要的補償的input offset voltage儲存在電容兩端，第二階段是將所sample到的電壓，送入輸入端以便作補償。 |
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2003-02-11, 10:30 AM
#2
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Major Member
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Offset cancellation with swapping input terminal
另一種減低offset的方法是利用調換輸入端的方法。利用多個畫面，來平均掉所形成的offset。如圖4所示，這種方法需要系統板額外送入信號來幫助切換輸入對，而且是利用人眼的視覺暫留來平均掉offset。這種方式需要多個frame才能將offset減低。 其實上述的兩種減少offset的方法各有優缺點，不過他們的共通性就是電路實現方式簡單 ，很適合於講求減少晶片面積的LCD source driver上的使用。利用電容來實現減少offset的方式，其主要的缺點是控制電路變的複雜以及電容的製作不易，為什麼呢？因為控制電路的timing需要考慮得很仔細，電容sampling的時間不可以太少，不然sample到的電壓會不正確，在此同時所使用的電容大小又會影響到所需要的sampling時間。另外在電容切換位置的時候timing需要控制得準確，以免sample到不相干的電壓，而造成輸出電壓錯誤。而利用切換輸入端點的方式，由於其是利用許多個frame來平均掉offset的緣故，其先天上就容易在frame rate減低時，顯示螢幕上容易出現flicker的現象 ，尤其是Windows畫面開機關機時的畫面，那時frame rate只有原先的一半，更容易發生此一現象。 有關420/480 channel source driver設計的注意事項，將於下次再跟大家討論。 （本文作者email:[email protected]） |
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2003-02-11, 10:31 AM
#3
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Major Member
加入日期: May 2000 您的住址: 台北
文章: 152
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請問先敬有哪些面板是真實8bit實現的?
實際表現上又有何獨到之處? |
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2003-02-11, 10:33 AM
#4
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Senior Member
加入日期: Mar 2002 您的住址: 《八仙飯店》
文章: 1,354
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引用:
小弟非先進也非大大 只是在這邊爬了一些文章增加常識 8BIT跟6BIT的差別 請看 http://forum.1bits.com/showthread.p...threadid=175627 由Eater先生的解釋 再引用前面網友的發文 引用:
該討論串 http://forum.1bits.com/showthread.p...threadid=178337 |
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2003-02-11, 10:44 AM
#5
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Regular Member
 加入日期: Sep 2001
文章: 52
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請問一下文章出處??
配合圖來看應該會更詳細 感謝分享好文章 引用:
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2003-02-11, 10:54 AM
#6
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Senior Member
加入日期: Mar 2002 您的住址: 《八仙飯店》
文章: 1,354
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引用:
利用Eater兄 文章中的公式 友達17" M170EN04面板 http://www.auo.com/e_products_monitor_m170en04.shtml color depth 8bit 是指每一種色光可分成2^8=256種不同的亮度 所以總共可以組合出256*256*256=16,777,216種顏色 友達17" M170EN05面板 http://www.auo.com/e_products_monitor_m170en05.shtml color depth 6bit 是指每一種色光可分成2^6=64種不同的亮度 所以總共可以組合出64*64*64=262,144種顏色 17ES被罵的40MS面板正是M170EN04 換新16MS的面板M170EN05 很多人考慮到反應時間 那色彩表現呢? 實際使用下失真程度因人而異 眼睛不挑的人應該不容易發現 但是對於專業工作者影響不小吧? 還是想問MS673-DVI的面板是否真的是8BIT的面板?? 知道的人是否可以告知他是CMO哪張面板25MS的 感覺顏色就是不對勁 且官方是寫真實16.7M色 開始懷疑自己的眼睛>_< 可惜之前那台在我家過夜MS673DVI-BK 是朋友新買的實在是不好意思開口說要拆 此文章於 2003-02-11 11:08 AM 被 redring 編輯. |
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2003-02-11, 11:02 AM
#7
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Power Member
加入日期: Oct 2000 您的住址: Kaohsiung,Taiwan
文章: 603
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SHARP 1820H 好像是用 10 bit的, 不知色彩是否有更上一層樓. 跟 EIZO L665 比較起來, 不知誰較優, 有大大知道嗎?
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2003-02-11, 11:10 AM
#8
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Major Member
加入日期: May 2000 您的住址: 台北
文章: 152
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sorry
應為實在看不下 許多謾罵的文章so沒看到之前po過 不過我這樣問好了 上面文章提到液晶的特性問題 液晶再旋轉的時候並非線性 對所提供的電壓(8bit~2~5 mv) 是否有真實分辨的能力也就是 一個2mv and 5mv的電壓差 其實對液晶而言旋轉的角度幾乎一樣(考慮誤差) 兒面板廠商又是如何克服這個問題 如果只是純粹提昇bit數 那調整garmma是否也就可以達到相同的效果? |
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2003-02-11, 11:30 AM
#9
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Senior Member
加入日期: Mar 2002 您的住址: 《八仙飯店》
文章: 1,354
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本來是要找他的顏色顯示部分卻發現
訊緯MS673dvi http://www.realsync.com/chinese/catalog/ms673dvi-bk.htm 一樣灌水 亮度／對比 260／650：1 反應時間（Tr+Tf）ms 10+15 奇美桌上型面板一覽 http://www.cmo.com.tw/t-chinese/product.htm 目前唯一產能的17.0" 是 M170E4 L02 MVA 17.0" SXGA 1280 x 1024 16.7M now 250(亮度) http://www.cmo.com.tw/upload/m170e4-l02.pdf 這是它的規格表PDF 裡面關於該面板反應時間與對比最新的規格 截圖 裡面提到 Tr 20 Tf 15 應該是35 訊緯報多少?? 亮度灌水比較少 250 -> 260 還是灌了 對比部分 面板廠這邊是提供最低值 350 - 400 訊緯是說650 它大概是說最大可以達到650 各位看倌,你覺得呢? 這邊比較有爭議 因為最大到哪邊很難判定 所以面板廠用最低來表示 請大家作一個批判性的消費者 當然!!是合理的質疑與批判 若是沒有必要的激動對罵就可以省了 |
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2003-02-11, 11:33 AM
#10
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