以往液晶顯示器主要應用在PDA、筆記型電腦、監視器等小尺寸領域，40吋以上大尺寸幾乎是電漿顯示器寡占局面。隨著液晶顯示器製造技術與世代設備飛躍性進化，不論是顯示器的解析度或是畫面尺寸，目前已經凌駕電漿顯示器成為市場主流。

液晶電視的解析度從VGA（640×480 dot）開始發展，短短數年WXGA（1366×768 dot）已經成市場為標準規格，目前業者甚至推出Full HD（1920×1080 dot）40吋以上大型液晶顯示器。

以往色彩數（以下簡稱為色數）只有16色左右，目前WXGA等級液晶電視用面板的色數已經超過10億色。然而論及色表現時僅止於目錄上的色數增加，事實上大部份的液晶電視還無法完全達成自然色再現。因此國外業者便開發了可以實現更接近自然色的13位元LCD驅動IC。

發展經緯

液晶的分子排列透過電界的變化改變光的穿透率，液晶顯示器就是該特徵的應用結果。具體結構是在兩片玻璃之間挾持液晶，接著對液晶施加電壓，改變來自背光模組的光線穿透率，光線通過RGB彩色濾光片進行色彩顯示，此時為顯示影像必需將掃描線與資料線作成格式狀設置在玻璃基板上，並在其交叉點製作薄膜電晶體（TFT）切換畫素。

驅動時掃描線與TFT的閘極（gate）連接，資料線與源極（source）連接，再利用設置在顯示器端源的LCD驅動器（閘極驅動IC與源極驅動IC）驅動，如(圖一)。

《圖一　LCD的結構》

閘極驅動IC為了使TFT從上方依序進行ON動作，因此依序對掃描線輸出脈衝狀的電壓波形。源極驅動IC開到ON時，透過TFT對液晶提供施加電壓，此時光的穿透率隨著施加電壓變化。

接著介紹源極驅動IC的動作原理。

《圖二　傳統驅動IC結構》

事實上早在2002年就有業者開發多位元驅動器，當時只針對6位元、8位元驅動器進行10位元的延伸，亦即將10位元單純塞入6位元、8位元驅動器內，其結果造成晶片尺寸是8位元驅動器的三倍，為改善晶片大小研究人員採用各種對策，不過這些對策各有優缺點，大多無法滿意設計目標。

以往LCD驅動IC大多內建RGB共通Gamma特性，要使RGB獨立具備Gamma特性，不論是晶片大小或是製作成本都相當困難，不過為表現更自然的色彩，一般認為可以獨立調整RGB，勢必成為未來的趨勢。

如(圖三)所示新型LCD驅動IC在驅動側並無Gamma特性，而是使T-COM側設置具備Gamma特性的LUT（Look Up Table），接著在T-COM將Gamma特性轉換成細膩的數位資料，最後再轉送到驅動器。

該系統的另一個副效應是RGB從T-COM內部的LUT獨立出來，因此能夠輕易獲得RGB獨立的Gamma特性，同時還可以使系統實現與傳統驅動器相同程度的製作成本。

《圖三　新世代驅動IC結構》

新型輸入介面FP-LVDS

如(圖四)所示為了使上述架構獲得10位元平順的Gamma特性，必需具備13位元以上的DAC精度，因此在T-CON內部將10位元的RGB轉換成13位元的Gamma補償資料，最後再轉送到驅動器。

《圖四　10位元資料轉換成13位元資料的方法》

傳統驅動器的輸入介面大多採取CMOS輸入與小振幅差輸入的RSDS（Reduced Swing Differential Signaling）方式，以及mini-LVDS（Low Voltage Differential Signaling）方式。

CMOS輸入若與小振幅差輸入比較，會有電磁波干擾（Electro Magnetic Interference；EMI）變大的困擾，雖然小振幅差輸入在EMI比CMOS輸入更有利，不過RSDS在轉送速度上已經接近極限，此外mini-LVDS只有8位元的規格，這意味著接收13位元的資料必需改採全新的轉送方式。

FP-LVDS可以擴充到16位元，動作速度可以含蓋300MHz與並瞄準多位元，因此被認為是次世代的介面。

《圖五　13位元LCD驅動IC的外觀》

如上所述在LCD驅動器內將13位元的資料輸出、轉換，必需內建高精度的13位元DAC（Digital Analog Converter）。然而傳統LCD驅動器卻只有6位元或是8位元，DAC也只有8位元，13位元的DAC幾乎是尚未開發的未知領域，即使是DAC專家（Expert）提供的方案，或是透過反覆的模擬分析，最後都面臨精度無法掌握等困擾，研究人員只能根據試作樣品逐一確認變數（parameter）。

(圖五)是2006年發表的全球第一顆13位元LCD驅動IC（MT3100）的實際外觀；(表一)是該13位元LCD驅動IC的設計規格。

如表一所示13位元LCD驅動IC的晶片大小與以往8位元LCD驅動IC相同，達成比10位元LCD驅動IC更小的尺寸，輸出電壓精度完全符合13位元LCD驅動IC的需求。目前該13位元LCD驅動IC正送樣接受客戶評鑑，根據客戶評鑑結果隨時可以進入量產。

結語

本文介紹全球第一顆13位元LCD驅動IC（MT3100）。在LCD業界各公司針對電視用液晶面板，進行激烈的高畫質化競爭。

色彩數量增加的結果造成自然色的再現更加困難，RGB獨立Gamma方式可以使底色大幅擴展。此外FP-LVDS可以擴充到16位元，300MHz的動作速度與多位元特徵，被認為是次世代的介面。

13位元LCD驅動IC突破各種技術難題，除了達成技術差異化之外，還可以使色數暴增的液晶電視，實現自然色再現的終極目標。