資料tftlcd顯示原理及驅(qū)動(dòng)介紹課件

TFT-LCD顯示原理及驅(qū)動(dòng)介紹TSINGHUATONGFANGCO.,LTD.

.目錄TFT-LCD簡(jiǎn)介T(mén)FT-LCD面板介紹TFT-LCD顯示原理TFT-LCD基本驅(qū)動(dòng)方式及應(yīng)用TFT-LCD驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)MVA顯示原理介紹.TFT-LCD顯示原理及驅(qū)動(dòng)介紹TFT-LCD簡(jiǎn)介T(mén)FT-LCD面板介紹TFT-LCD顯示原理TFT-LCD基本驅(qū)動(dòng)方式及應(yīng)用TFT-LCD驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)MVA顯示原理介紹.何為液晶液晶是處于結(jié)晶與液態(tài)的中間狀態(tài)，同時(shí)具有光學(xué)異方性結(jié)晶所持有的復(fù)折射性，其分子與原子像液體一樣是零散分布，缺又像結(jié)晶一樣，往某一方向?qū)R。.液晶的形態(tài)層列性：為棒狀的分子成層狀構(gòu)造，各分子成垂直或某一傾斜角度。向列性：亦為棒狀的分子作平行排列，其分子軸方向保持平行。膽固醇性：具有層狀構(gòu)造及分子于層內(nèi)平行排列，具有旋光性。層列性Smectic向列性Nematic膽固醇性Cholesteric.TFTLCD的相關(guān)知識(shí)ThinFilmTransistor(薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，是指液晶顯示器上的每一液晶象素點(diǎn)都是由集成在其后的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)。從而可以做到高速度高亮度高對(duì)比度顯示屏幕信息。TFT屬于有源矩陣液晶顯示器。TFT（ThinFilmTransistor）是指薄膜晶體管，意即每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，從而可以做到高速度、高亮度、高對(duì)比度顯示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色顯示設(shè)備之一，其效果接近CRT顯示器，是現(xiàn)在筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)上的主流顯示設(shè)備。TFT(ThinfilmTransistor，薄膜晶體管）屏幕，它也是目前中高端彩屏手機(jī)中普遍采用的屏幕，分65536色及26萬(wàn)色，1600萬(wàn)色三種，其顯示效果非常出色。.TFT工作原理顯示屏由許多可以發(fā)出任意顏色的光線的象素組成，只要控制各個(gè)象素顯示相應(yīng)的顏色就能達(dá)到目的了。在TFTLCD中一般采用背光技術(shù)，為了能精確地控制每一個(gè)象素的顏色和亮度就需要在每一個(gè)象素之后安裝一個(gè)類似百葉窗的開(kāi)關(guān)，當(dāng)“百葉窗”打開(kāi)時(shí)光線可以透過(guò)來(lái)，而“百葉窗”關(guān)上后光線就無(wú)法透過(guò)來(lái)。LCD（LiquidCrystalDisplay）就是利用了液晶的特性（當(dāng)加熱時(shí)為液態(tài)，冷卻時(shí)就結(jié)晶為固態(tài)），一般液晶有三種形態(tài)。.TFT-LCD的主要特點(diǎn)使用特性好：低壓應(yīng)用，低驅(qū)動(dòng)電壓，固體化使用安全性和可靠性提高；平板化，又輕薄，節(jié)省了大量原材料和使用空間；低功耗，它的功耗約為CRT顯示器的十分之一。環(huán)保特性好：無(wú)輻射、無(wú)閃爍，對(duì)使用者的健康無(wú)損害。適用范圍寬，從-20℃到+50℃的溫度范圍內(nèi)都可以正常使用，經(jīng)過(guò)溫度加固處理的TFT-LCD低溫工作溫度可達(dá)到零下80℃。制造技術(shù)的自動(dòng)化程度高，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)特性好。TFT-LCD產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟，大規(guī)模生產(chǎn)的成品率達(dá)到90%以上。TFT-LCD易于集成化和更新?lián)Q代，是大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路技術(shù)和光源技術(shù)的完美結(jié)合，繼續(xù)發(fā)展?jié)摿艽蟆?TFT-LCD顯示原理及驅(qū)動(dòng)介紹TFT-LCD簡(jiǎn)介T(mén)FT-LCD面板介紹TFT-LCD顯示原理TFT-LCD基本驅(qū)動(dòng)方式及應(yīng)用TFT-LCD驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)MVA顯示原理介紹.TFTLCD

顯示器面板TFTPolarizer偏光板

CFPolarizer偏光板

PCBALightGuide燈管LCcell.面板生產(chǎn)流程基板廠TFT制造廠LCD廠LCM模組廠CF廠配向處理，將兩面基板組裝后進(jìn)行液晶注入與封裝并貼上偏光片將背光板、驅(qū)動(dòng)IC與液晶Cell組合成面板Backlight背光板驅(qū)動(dòng)IC成長(zhǎng)薄膜及電晶體.偏光板Polarizer液晶分子可改變光的極化狀態(tài)，穿過(guò)扭曲液晶時(shí)，光線被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度。通過(guò)TFT電壓控制開(kāi)關(guān)來(lái)控制液晶分子兩端的電壓，不同壓差下有不同穿透率，極化程度也相應(yīng)改變，從而達(dá)到控制光線的強(qiáng)弱的目的。.彩色濾光片彩色濾光片為液晶顯示器彩色化的關(guān)鍵組件,透過(guò)彩色濾光片才能使高灰階的液晶顯示器達(dá)到全彩色化,所以彩色濾光片之作用在于利用濾光的方式產(chǎn)生RGB三原光,再將三原光以不同的強(qiáng)弱比例混合而呈現(xiàn)各種色彩,使LCD顯示出全彩。.批注:最基本的彩色濾光片其結(jié)構(gòu)為玻璃基板(Glasssubstrate)上制作防反射之黑色遮光層,即為BM層,再依序制作上具有透光性紅`綠`藍(lán)三原色之彩色濾光膜層(濾光層之形狀`尺寸`色澤配列依不同用途之液晶顯示器而異),最后濺鍍上透明導(dǎo)電膜(ITOIndiumTinOxide)。ITOsputterBRG黑色矩陣TFT-LCD用無(wú)堿玻璃.BlackMatrix目的:遮蔽漏光區(qū)域，以免看到漏光導(dǎo)致對(duì)比下降BlackMatrix材料:Cr,CrO2,resin.液晶層1.液晶可以被光穿透，并影響光的偏振性；2.在液晶分子兩端所加電壓的不同，液晶分子的翻轉(zhuǎn)程度不同，根據(jù)液晶角度的不同透過(guò)光的偏振性也不同；開(kāi)關(guān)打開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合液晶液晶互相牽引做個(gè)轉(zhuǎn)向的動(dòng)作加電壓后轉(zhuǎn)向改變通過(guò)它改變光的強(qiáng)弱.液晶亮度的控制原理光源垂直偏光板玻璃電極玻璃電極液晶水平偏光板GDSScanData.液晶極性反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)液晶必須以交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間維持某一極性,液晶分子可能受到破壞VCOM(CF側(cè)電極)----++++++++----Vpixel（TFT側(cè)電極）VCOM++++----++++----正極性驅(qū)動(dòng)Vpixel>Vcom負(fù)極性驅(qū)動(dòng)Vpixel<VcomVpixel.TFT結(jié)構(gòu)G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1SnSource線儲(chǔ)存電容Gate線液晶電容TFT.背光模組

背光模塊主要是用來(lái)提供液晶面板均勻、高亮度的光源，由于TFT-LCD之非自發(fā)光性，因此須利用外加光源如：發(fā)光二極管、冷陰極射線管等。

主要功能：提供液晶面板平面光源，提供適當(dāng)?shù)?/p>

輝度、色度、均齊度、視角等 .TN（TwistedNematic）扭曲向列型價(jià)格低廉，主要用于入門(mén)級(jí)和中端的液晶顯示器液晶分子偏轉(zhuǎn)速度快，因此在響應(yīng)時(shí)間上容易提高不過(guò)它在色彩的表現(xiàn)上不如IPS型和VA型面板屬于軟屏，用手輕輕劃會(huì)出現(xiàn)類似的水紋可視角度的不足目前這樣類型的面板顯示器正在逐漸退出主流市場(chǎng).TN面板優(yōu)點(diǎn)由于輸出灰階級(jí)數(shù)較少，液晶分子偏轉(zhuǎn)速度快，響應(yīng)時(shí)間容易提高，目前市場(chǎng)上6ms以下液晶產(chǎn)品基本采用的是TN面板。隨著TN面板的不斷改良，最新的TN面板顯示器不再因?yàn)楦咚夙憫?yīng)而犧牲畫(huà)質(zhì)，畫(huà)面質(zhì)量已經(jīng)與簡(jiǎn)化版的廣視角面板顯示器相接近了。價(jià)格方面相比廣視角面板低很多。.TN面板缺點(diǎn)作為原生6Bit的面板，TN面板只能顯示紅/綠/藍(lán)各64色，最大實(shí)際色彩僅有262.144種。通過(guò)抖動(dòng)算法之后，可以讓其達(dá)到16.7M色(8bit色彩)，但是畢竟通過(guò)IC電路計(jì)算出來(lái)的色彩在準(zhǔn)確性和自然性方面都無(wú)法和原生相比。TN面板提高對(duì)比度的難度較大，直接暴露出來(lái)的問(wèn)題就是色彩單薄，還原能力差。.VA面板特點(diǎn)目前市場(chǎng)上最多采用的類型。在高端液晶應(yīng)用較多的面板類型，屬于廣視角面板。8bit的面板可以提供16.7M色彩和大可視角度是該類面板定位高端的資本。富士通的MVA技術(shù)(Multi-domainVerticalAlignment，多象限垂直配向技術(shù))可以說(shuō)是最早出現(xiàn)的廣視角液晶面板技術(shù)。我國(guó)臺(tái)灣省的奇美電子(奇晶光電)、友達(dá)光電等面板企業(yè)均采用了這項(xiàng)面板技術(shù)。三星Samsung電子的PVA(PatternedVerticalAlignment)技術(shù)同樣屬于VA技術(shù)的范疇，是一種圖像垂直調(diào)整技術(shù)，該技術(shù)直接改變液晶單元結(jié)構(gòu)，讓顯示效能大幅提升，可以獲得優(yōu)于MVA的亮度輸出和對(duì)比度。.VA面板優(yōu)缺點(diǎn)VA面板的正面(正視)對(duì)比度最高，但是屏幕的均勻度不夠好，往往會(huì)發(fā)生顏色漂移。銳利的文本是它的殺手锏，黑白對(duì)比度相當(dāng)高。屬于軟屏，只要用手指輕觸面板，顯現(xiàn)梅花紋的是VA面板。廣視角和非廣視角對(duì)比明顯.IPS（In-PlaneSwitching）平面轉(zhuǎn)換型IPS面板最大的特點(diǎn)就是它的兩極都在同一個(gè)面上，而不象其它液晶模式的電極是在上下兩面，立體排列。由于電極在同一平面上，不管在何種狀態(tài)下液晶分子始終都與屏幕平行，會(huì)使開(kāi)口率降低，減少透光率，所以IPS應(yīng)用在LCDTV上會(huì)需要更多的背光燈。.IPS面板的優(yōu)勢(shì)可視角度大、響應(yīng)速度快(相比于VA面板顯示器)、色彩還原準(zhǔn)確。IPS面板的屏幕較為“硬”，用手輕輕劃一下不容易出現(xiàn)水紋樣變形，因此又有硬屏之稱。.IPS面板的缺點(diǎn)漏光問(wèn)題比較嚴(yán)重，黑色純度不夠，要比PVA稍差，因此需要依靠光學(xué)膜的補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的黑色。由于透光率相比TN屏顯示器較低，所以需要更多的燈管或者更好的背光源，這樣功耗也更高一點(diǎn)。.TFT-LCD顯示原理及驅(qū)動(dòng)介紹TFT-LCD簡(jiǎn)介T(mén)FT-LCD面板介紹TFT-LCD顯示原理TFT-LCD基本驅(qū)動(dòng)方式及應(yīng)用TFT-LCD驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)MVA顯示原理介紹.面板生產(chǎn)流程計(jì)算機(jī)顯示之圖像均是由一個(gè)個(gè)的像素(pixel)構(gòu)成.Pixeldot每個(gè)像素均由三種顏色紅(R)綠(G)藍(lán)(B)的小光點(diǎn)(dot)構(gòu)成.混色效果分別控制RGBdot亮度，自由組成各種圖案三角形越大所能顯示的顏色越豐富.TFTLCD的顯示方式先開(kāi)啟第一行，其余關(guān)閉。TFT玻璃電極DataLineScanLineONOFFOFFOFF.接著關(guān)閉第一列，電壓已經(jīng)固定，所以顯示顏色也已固定。開(kāi)啟第二列，其余仍保持關(guān)閉。依此類推，可完成整個(gè)畫(huà)面之顯示。ONOFFOFFOFF.SXGA1024×1280×3480bitssource×10pSVGA600×800×3XGA768×1024×3300bitsSource×8p150bitsGate×4p256bitsGate×4p384bitssource×10p384bitssource×8p256bitsGate×3pUXGA1200×1600×3300bitsGate×4p分辨率和驅(qū)動(dòng)IC的關(guān)系.顏色深度顏色深度(Colordepth)：LCD可顯示的顏色數(shù)目對(duì)6bit顯示器而言,共可以顯示26x26x26=262,144對(duì)8bit顯示器而言,共可以顯示28x28x28=16,777,216RedGreenBlueWhiteGrayScale0816243240485663.Truecolor256color.抖動(dòng)Dithering.抖動(dòng)Dithering模擬更高的顏色、較低的顏色深度，使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器F1F2F3F4Superframe====.抖動(dòng)顏色失真8位色深與6位數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真6位色彩深度：G0?G63模擬8位色bf1bf2bf3bf4Gray0g0g0g0g0Gray1g1g0g0g0Gray2g1g0g1g0Gray3g1g1g1g0……………Gray251g63g63g63g62Gray252g63g63g63g63Gray253g63g63g63g63Gray254g63g63g63g63Gray255g63g63g63g63Totalcolorspace=25332533/2563*100%=96.5%->3.5%colorspaceloss.TFTLCD的穿透率TFT-LCD面板的宿命：光學(xué)穿透率不佳。開(kāi)口率：液晶分子中光線能透過(guò)的有效區(qū)域的比例。即液晶分子中有效的透光區(qū)域與全部面積的比例，就稱之為開(kāi)口率。100%開(kāi)口率=B/A*100%AB.光學(xué)穿透率不佳原因1，TFT的開(kāi)口率：約60%以上。2，CF的濾光效率：約1/3以下。3，偏光板的極化效率（含兩片吸收）：約40%上下。三項(xiàng)相乘60%×1/3×40%約為8%所以，在TFTLCD的設(shè)計(jì)中，要盡量提高開(kāi)口率，因?yàn)橹挥刑岣唛_(kāi)口率，便可以增加亮度，而同時(shí)背光板的亮度也不用那么高，可以節(jié)省耗電及花費(fèi)。.TFT-LCD顯示原理及驅(qū)動(dòng)介紹TFT-LCD簡(jiǎn)介T(mén)FT-LCD面板介紹TFT-LCD顯示原理TFT-LCD基本驅(qū)動(dòng)方式及應(yīng)用TFT-LCD驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)MVA顯示原理介紹.TFT功能示意圖..傳導(dǎo)FeedThroughGDSDatalineScanlineVstVcomClcCstCgsVgVdVsΔV=(Vgh-Vgl)

?Cgs+Cst+ClcCgsVgh-Vgl根據(jù)公式Q=CU由電荷不滅定律,可求得

feedthroughΔV(Vd-Vgh)Cgs+(Vd-Vst)Cst+(Vd-Vcom)Clc=(Vs-Vgl)Cgs+(Vs-Vst)Cst+(Vs-Vcom)ClcΔV=Vd-Vs.VcomVgVdVsΔVVghVgl1line1frameΔVfeedthrough電壓,它的成因主要是因?yàn)槊姘迳掀渌妷旱淖兓?經(jīng)由寄生電容或是儲(chǔ)存電容,影響到顯示電極電壓的正確性.在LCD面板上主要的電壓變化來(lái)源有3個(gè),分別是gatedriver電壓變化,sourcedriver電壓變化,以及common電壓變化.而這其中影響最大的就是gatedriver電壓變化(經(jīng)由Cgs或是Cs)。GDSDatalineVcomClcCstCgsVdVs.共模信號(hào)電壓VCOMΔV+Voltage-VoltageTransmittanceVdVsVcomOptimizedVcomforeachgray液晶本身感受到的電壓是Vcom與Gamma電壓之間的壓差。但實(shí)際上，每一灰階是由Vcom與兩正負(fù)周期的GammaVoltage組成。所以當(dāng)正負(fù)周期的壓差不一樣時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生Flicker的現(xiàn)象。.共模信號(hào)電壓VCOM...這兩種不同的Common驅(qū)動(dòng)方式影響最大的就是sourcedriver的使用。以不同Common電壓驅(qū)動(dòng)方式的穿透率來(lái)說(shuō)，我們可以看到,當(dāng)common電極的電壓是固定不變的時(shí)候，顯示電極的最高電壓，需要到達(dá)common電極電壓的兩倍以上。

而顯示電極電壓的提供，則是來(lái)自于sourcedriver。以圖中common電極電壓若是固定于5伏特的話，則sourcedriver所能提供的工作電壓范圍就要到10伏特以上。

但是如果common電極的電壓是變動(dòng)的話，假使common電極電壓最大為5伏特，則sourcedriver的最大工作電壓也只要為5伏特就可以了。就sourcedriver的設(shè)計(jì)制造來(lái)說(shuō),需要越高電壓的工作范圍,制程與電路的復(fù)雜度相對(duì)會(huì)提高，成本也會(huì)因此而加高。.TFT-LCD顯示原理及驅(qū)動(dòng)介紹TFT-LCD簡(jiǎn)介T(mén)FT-LCD面板介紹TFT-LCD顯示原理TFT-LCD基本驅(qū)動(dòng)方式及應(yīng)用TFT-LCD驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)MVA顯示原理介紹.驅(qū)動(dòng)電路三大區(qū)域.驅(qū)動(dòng)電路三大區(qū)域TimingControllerDataDriverTFT-LCDPanelScanDriverRGBpixelSTHSTVDC/DCConverterGammaCorrectionVccTTLRSDS

LVDS1.TimingController(TCON)2.GammaCorrection3.DC/DCConverter.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)架構(gòu)-1TFT-LCDPanelTCONRGBdataSTHSTVDC/DCGammaDataDriverScanDriverOnePATH架構(gòu):.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)架構(gòu)-2TwoPATH架構(gòu):TFT-LCDPanelTCONDataDriverRGBdataASTHDC/DCGammaBSTHScanDriverSTV目的:lowerclockrateforEMI.TCON架構(gòu).DataDriver架構(gòu).ScanDriver架構(gòu).PowerDC架構(gòu).Gamma1Gamma2Gamma3Gamma4Gamma10VREFV5VVCC:RegularIC

1Pin:接地2Pin&4Pin:輸出VCC:3.3V3Pin:輸入V5V:5V1234GAMMA電壓的產(chǎn)生.面板生產(chǎn)流程VAA是由V5V（5V）通過(guò)Boost電路得到的，可以從X-Board上測(cè)得