crosstalk 原理及改善对策Word格式文档下载.docx
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啟動象素﹐電容兩邊會產生一個電壓。
這個均方根電壓通過電容決定象素的亮顯。
因此在同一列的象素由一個信號線驅動﹐電壓通過一個象素時會受到同一列的其他象素的影響。
當通過同一行的不同象素的電壓不同時﹐crosstalk現象就會產生。
如何測量crosstalk現象?
因為crosstalk現象是一種從屬圖案﹐所以需要特定的測試模式來測量它的存在。
Fig.3a和Fig.3b描述了兩種圖案可以有效的檢測crosstalk現象。
這些長條會產生更多的crosstalk。
實心的線條檢測驅動問題比較有效﹐虛線的長條對於檢測屏的相關問題比較有效。
對於灰階或CSTNLCD﹐因為它們更易受到crosstalk現象的影響﹐所以需要橫向的灰色線條。
單色和灰階顯示的不同
Fig.4a和Fig.4b分別描述了單色和灰階顯示器的電壓和透射比(VT)的曲線。
假設兩相鄰象素的均方根電壓相差Δv(如Fig.4a所示)﹐透射比相差Δt2﹐Δt2小於Δt1。
因此﹐在單色STN中具有比較陡峭變化的VT曲線的屏會減少crosstalk現象。
但是﹐從Fig.4b中可以看出在灰階或CSTN顯示中Δt2大於Δt1﹐這就是說﹐灰階或CSTN顯示幕需要較為平緩的VT曲線。
從Fig.4b還可以看出crosstalk現象在兩灰階處比在黑白區域嚴重。
驅動電壓的要求
由之前的部分可知﹐灰階顯示器的理想VT曲線是線性的(如Fig.5a所示)。
假設灰度級別均勻的分佈在選擇和非選擇區域﹐兩灰度級之間的均方根電壓如Fig.5b所示。
例如﹕一個4k彩色STN顯示器﹐每個三原色象素需要顯示4或16灰階。
如果顯示80行﹐並且其VLCD為10V﹐那麼兩灰度級之間的均方根電壓為10mV。
為了保證兩相鄰灰度級或顏色之間能被識別﹐crosstalk的影響必須小於這個電壓。
隨著顯示器尺寸和灰階數的增加﹐這個電壓也越來越小。
對成品率的影響
對於一個80行﹐16灰階﹑VLCD為10V。
Fig.6圖示了一個類比的均方根電壓波形它是500個驅動IC隨意在VL2到VL5之間轉換偏移。
從Fig.4b中可以看到在波形的初始階段超過28%的都不能接近需求的10mV電壓。
為了改善這種趨勢﹐LCD驅動的輸出電壓必須被改善。
屏的影響
如Fig.7所示可知﹐LCD的ITO電阻和LC電容對均方根電壓有影響。
RC的升降時間與均方根之間的關係如下圖所示。
一個1/10bias的屏﹐VLCD為10V﹐它的蜂蜂值由Fig.7可知是2V。
為了符合低於10mV漂移(0.5%of2V)的要求﹐所以RC的升降時間要小於1us。
改善crosstalk現象的解決方案
要減少crosstalk﹐就必需使RC的輸入值盡可能的小。
減小電容或ITO電阻對crosstalk現象都會起到改善作用。
尤其是COG產品﹐電路中的ITO電阻和佈局﹐以及由ITO引起的雜訊干擾最易產生crosstalk現象。
最佳的VT特性曲線對crosstalk現象也有改善作用。
除了以上提到的方法﹐也可以用N行反轉的驅動方法來改善(如SSD1851)。
N行反轉的方法可以用軟體設計使任何個指定的N行反轉﹐從而改善由屏引起的crosstalk現象。
它的原理是用減少掃描行的數量來影響象素。
例如一個64行模組﹐其中一列上的一個選擇態象素會受到其他63個非選擇態象素的影響。
如果採用13行反轉﹐影響的象素就會減少到12。
面對市場﹐將來所要做的改進
最近幾年﹐在手機市場上彩色顯示器的採用明顯增多。
大約有70%的彩色顯示器採用的是colorSTN﹐而且這個數字還在持續增長。
主要的手機製造商﹐如Motorola﹐SonyErisson和Nokia都已經連續引進彩屏手機作為下一代。
手機顯示器市場正在逐步從單色和灰階顯示轉變為彩色顯示。
為了適應市場需求STNLCD的crosstalk現象必需解決。
從IC設計到屏的製造﹐許多參數都會影響到最終結果﹐所以各方面的作用都很重要。
影響液晶顯示器(STN-LCD)功耗的因素2006-5-18
引言
隨著液晶顯示器的廣泛應用,液晶生產廠家逐漸增多,市場競爭已從價格上的競爭逐漸轉移到產品性能和品質上的競爭。
改善顯示性能已成為液晶顯示器製作者最重要的工作。
然而STN-LCD功耗電流偏大這一難題,令許多企業十分棘手。
本文從制程、材料和環境等方面分析影響STN-LCD功耗電流的因素,為解決這一難題提供些參考。
2制程的影響
2.1PI固化對功耗電流的影響
在表1所列的PI固化條件下,固化時間均為30分鐘時,功耗電流與溫度的關係如圖1所示。
2.2PI配製的影響
PI配製所需材料從-30度的冰箱取出後解凍,把配製容器潔淨處理過的配製條件設為PI1;
配製容器不作特別處理的配製條件設為PI2。
在表2所列的PI配製條件下,對於PI1和PI2兩種情況,功耗電流與解凍時間的關係如圖/所示。
實驗發現,最佳解凍時間是6小時。
2.3摩擦的影響
摩擦條件
PI塗布:
用刻板印刷機;
預烤:
加熱板溫度90\110\90\80攝氏度
PI固化:
在260烘爐溫度下,固化)小時;
絨布:
Rayon(YA-20R);
絨毛長度(A'
):
2mm;
2.4注入過程的影響
液晶配製容器的潔淨情況會影響功耗電流。
配製容器不作特別處理時,功耗電流為1:
2;
配製容器經潔淨處理100級淨室中進行配製,配完後用N2保護,功耗電流為0.9。
2.5紫外光的影響
液晶是一種有機化合物,在強紫外線照射下會發生裂解,短時間照射會使其電阻率下降,長時間照射會使其出現顏色變黃。
將樣品分別放在鋁皿中和1.1mm厚的導電玻璃液晶盒中,用1000w紫外燈,在距離20cm下照射。
試驗條件如表4所列,功耗電流與紫外光照射時間的關係如圖4所示。
2.6溫度的影響
液晶對溫度的敏感遠遠小於對紫外光的敏感。
試驗時,將液晶密封於玻璃瓶中100攝氏度恒溫箱中放置240小時。
在表5所列試驗條件下,功耗電流與加熱時間的實驗結果如圖5所示。
2.7環境的影響
這裏所說環境是指氧氣、水汽、有機溶劑蒸汽及存放容器等。
液晶在室溫下對氧氣不太敏感,但用N2保護更好。
潮濕空氣中含有酸性物質,如一氧化硫和二氧化氮等,長時間與液晶接觸會導致電阻下降,功耗電流偏大。
3材料的影響
3.1PI材料的影響
在相同的制程條件下PI材料中含雜質!
尤其含鈉離子量越多,其功耗就越容易偏大!
造成制程不穩定。
同一PI材料,不同電壓(Vo/Vao)的液晶搭配也會造成電流波動。
通常高預傾角搭配中低電壓液晶,低預傾角則反之。
3.2液晶材料的影響
由於低Vth液晶的Δε很高,液晶分子的雙極性較強,容易吸收其他物質。
PI表面若有其他物質,液晶分子容易產生電子脫離或者吸附,造成液晶阻抗降低,功耗電流偏大。
通常最好選取Δε大,阻抗低,電流大,電壓低的液晶材料。
4結論
從以上實驗可知,影響STN-LCD功耗電流的主要因素有PI固化溫度、PI配製中材料從低溫箱取出後的解凍時間、配製容器的潔淨程度、紫外光照射時間、環境、PI的材質、PI與液晶的搭配、液晶特性參數和加熱溫度等。
建議從以下幾個方面減小功耗電流:
1)PI固化溫度大於250攝氏度,使PI固化率大於90%;
2)PI解凍時間大於4小時,並且對配製容器做潔淨處理;
3)避免紫外光直接照射液晶,用UV照射封口時採用檔板,或者採用加熱封口固化方式;
4)液晶不要暴露在潮濕空氣中,以免導致電阻下降;
5)對同一PI材料,注意選用不同電壓(Vo/Vao)的液晶搭配。
儘量選用Δε大,阻抗低,電流大,電壓低的液晶材料。
STN-LCD彩屏模組技術及設計2006-3-31
越來越多的手機、PDA、數碼相機和視屏遊戲機採用STN-LCD全彩色顯示器,因此,STN-LCD彩屏模組(LCM—LCDModule)的需求量激增,國產的LCD液晶顯示器的質量已可與國外的媲美,許多手機設計、生產廠商開始要求使用國內LCD廠家生產的LCD彩屏模組。
2001年全世界生產手機3.8億部,2003年將增長到4.3億部,2005年將增長到5.2億部。
2004年LCM彩屏手機會占整個手機產量的35-40%,因此STN-LCD彩屏模組(LCM)的年需求量會增長到幾億塊。
LCM內部結構
STN-LCD彩屏模組的內部結構如圖1所示,它的上部是一塊由偏光片、玻璃、液晶組成的LCD屏,其下是白光LED和背光板,還包括LCD的驅動IC,和給LCD驅動IC提供一個穩定電源的低壓差穩壓器(LDO),二到八顆白光LED,LED驅動的升壓穩壓IC。
LCM電路結構
STN-LCD彩屏模組的電路結構如圖2所示,外來電源Vcc經LDO降壓穩壓,向LCD驅動IC如三星的S6B33BOA提供工作電壓,驅動彩色STN-LCD的液晶顯示圖形和文字;
外來電源Vcc經電荷泵升壓穩壓,向白光LED如99-21UWC提供恒定的恒壓、恒流電源,LED的白光經背光板反射,使LCD液晶的65K色彩充分表現出來,LED的亮度直接影響LCD色彩的靚麗程度。
LCM主要光電器件
●lColorSTN-LCD
●lLCDDriver:
S6B33BOA
●lLCDDriverLDO:
AAT3221-2.8VAAT3221-3.0V
●lWhiteLED:
99-21UWC/TR899-215UWC/TR8
●lLEDDriver:
AAT3110AAT3113AAT3123AAT3134NCP5007NCP5008/9
●lBacklightBoard
LCD
LCD液晶顯示器是英文LiquidCrystalDisplay的簡稱,LCD屬於平面顯示器的一種,依驅動方式來分類可分為靜態驅動(Static)、單純矩陣驅動(SimpleMatrix)以及主動矩陣驅動(ActiveMatrix)三種。
其中,被動矩陣型又可分為扭轉式向列型(TwistedNematic;
TN)、超扭轉式向列型(SuperTwistedNematic;
STN)及其它被動矩陣驅動液晶顯示器;
而主動矩陣型大致可區分為薄膜式電晶體型(ThinFilmTransistor;
TFT)及二端子二極體型(Metal/Insulator/Metal;
MIM)二種方式。
TN、STN及TFT型液晶顯示器因其利用液晶分子扭轉原理之不同,在視角、彩色、對比及動畫顯示品質上有高低層次之差別,使其在產品的應用範圍分類亦有明顯區隔。
以目前液晶顯示技術所應用的範圍以及層次而言,主動式矩陣驅動技術是以薄膜式電晶體型(TFT)為主流,多應用於筆記本電腦及動畫、影像處理產品。
而單純矩陣驅動技術目前則以扭轉向列(TN)、以及超扭轉向列(STN)為主,STN液晶顯示器經由彩色濾光片(colorfilter),可以分別顯示紅、綠、藍三原色,再經由三原色比例之調和,可以顯示出全彩模式的真彩色。
目前彩色STN-LCD的應用多以手機、PDA、數碼相機和視屏遊戲機消費性產品以及文書處理器為主。
LCD驅動IC
LCD驅動IC多選用日立、三星公司產品,如三星公司的S6B33BOA是一顆具有很好性能/價格比的65K色彩飽和度的STN-LCD驅動IC。
由於手機、PDA、數碼相機和視屏遊戲機消費性產品都是以電池為電源的,隨著使用時間的增長,電源電壓波動較大,LCD驅動IC需要一個穩定的工作電壓,因此設計電路時往往經由一個低壓差穩壓器(LDO)提供一個穩定的2.8V或3.0V電壓,如AAT3221。
白光LED
按背光源的設計要求,需要前降電壓(VF)、前降電流(IF)小,亮度高(500-1800mcd)的白光LED。
以手機LCM為例,目前都使用3--4顆白光LED,隨著LED的亮度增加和手機廠商要求降低成本和功耗,予計到2004年中LCM都會選用2顆高亮度白光LED(1200—2000mcd)。
PDA和Smartphone由於LCD屏較大會按需要使用4--8顆白光LED。
EL99-21/215UCW/TR8是具有很好性能/價格比、自帶反射鏡的白光SMDLED,其亮度分為T、S、R三個等級,T為720-1000mcd,S為500-720mcd,都是在手機LCD背光適用之列。
其品質等同於NACW215/NSCW335。
LED驅動
白光LED的驅動需要供給恒定的電壓或恒定的電流,而手機電源一開始工作電壓就往下降,因而需要升壓器件升壓、穩壓。
為了減少升壓器件的工作頻率對手機射頻(RF)的影響,一般選用以電容器為電能傳遞中間體的電容式電荷泵;
以電感器為電能傳遞中間體的升壓器能輸出較高電壓。
電容式電荷泵的效率按其升壓方法分有倍頻和分數倍頻二種,前者效率約90%,後者效率約93-95%;
電感式升壓器效率約83-85%;
電容式電荷泵按其輸出分有恆壓輸出、恒流輸出;
按其對LED驅動的方法分有並聯恒壓驅動、單個恒流驅動、串聯恒流驅動;
電感式升壓器都是恒流輸出,輸出電壓較高,對LED串聯驅動。
倍頻升壓的電容式電荷泵如AAT3110,5V恒壓輸出,最大電流120mA,並聯驅動LED,如圖3所示。
分數倍頻升壓的電容式電荷泵如AAT3113,有4-6路恒流輸出,每路能輸出20mA電流,單個恒流驅動LED,具有32級調光功能,如圖4所示。
AAT3134將輸出DAC模組分成二塊,其輸出可分別驅動雙屏顯示的大小LCM模組。
NCP5009是帶光敏感測器的背光LED驅動升壓器,適用於自動調光的高檔手機LCM,對LED串聯驅動,如圖5所示。
NCP5007是可恒流驅動5顆串聯的LED、PWM調光的背光LED驅動升壓器,如圖6所示。
新型的電荷泵、升壓器輸出端內部都內置MOSFET,可動態地調整負載內阻,省卻為平衡由於LED內阻不一需要外加的勻流電阻;
開關工作頻高的電容式電荷泵其所需的濾波電容器容量也小,對RF的干擾也小。
電容器最好選擇陶瓷電容器,因為陶瓷電容器無極性和具有較低的等效串聯電阻(ESR),典型值小於100mΩ。
陶瓷電容器的等效串聯電阻值(ESR)、電介質材料優劣、電容值的大小對輸出紋波有重大影響。
X7R電容器電介質是最好的,成本略高;
X5R電容器電介質居中上,可以選用;
Y5V電介質較差,不推薦選用。