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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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