LCD-基本驅(qū)動原理

LCD根本驅(qū)動原理PD/ACDSeaboy課程大綱顯示的根本原理1.偏光片的使用2.Rubbing的定向3.液晶的定向4.參加電場後的液晶5.液晶與偏光片的效應組合LCD根本驅(qū)動原理1.液晶與外加電場的關係2.TFT的根本驅(qū)動〔a〕TFT的機構〔b〕TFT的簡易等效電路〔c〕面板的各種極性與Common的不同驅(qū)動〔d〕CstonCommon&CstonGateLCD的顯示原理根本上，LCD是藉由電場加於液晶，改變其雙折射現(xiàn)像，並配合偏光片來決定光的路徑。以顯示出對比，並利用colorfilter來呈現(xiàn)出色彩。

(1).偏光片的使用：使用偏光片，可決定光的行進路線。(2).Rubbing的定向：可使液晶分子呈現(xiàn)規(guī)則的排列(3).液晶的定向：可使液晶分子呈現(xiàn)規(guī)則的排列後，達到扭轉(zhuǎn)的功能；不同型態(tài)之LCD有不同的扭轉(zhuǎn)角。(4).參加電場後的液晶：當所加的電場強度高於液晶的臨限電壓時，改變原有的扭轉(zhuǎn)排列狀態(tài)。(5).液晶與偏光片的效應組合：

●未加電壓：當光線通過上層偏光片，以一特定的方向進入LCD後，藉由液晶的扭轉(zhuǎn)將光路徑旋轉(zhuǎn)至特定之角度，而得以穿透下

層偏光片的透過軸向?！袷┘与妷海涸幸壕Х肿优帕械臓顟B(tài)經(jīng)過施加電壓後，已失去了旋轉(zhuǎn)

光路徑的功能，因此光線無法透過直交的偏光片。TFT根本驅(qū)動ClcTFTSubstrateColorFilterSubstrateRGBClcClcRBGTFT根本的剖面圖舉例：TFTLCD等效電路GateDriversSourceDriver1H1HClcCsCsCsCsCsCsCsCsCsClcClcClcClcClcClcClcClcGlassGlassGateMetalDepositionGatePatterningSiNxDepositionia-SiDepositionn+a-SiDepositionActivePatterningDataMetalDepositionDataMetalPatterningn+a-SiEtchSiNxDepositionViaHolePatterningITODepositionPixelPatterningPixelDataPassivationSiNxn+a-Siia-SiGateinsulatorSiNxGateViaholeFrameTimeGate123N1HL1L2L3DATATFTTimingcharttF=16.7mstg(gateontime)G0G1G2G3+––V1+V2–V3offoffoffonononoffoffoffoffoffoffCst

Scanningat-a-line-Vghisappliedtoagateline-AllTFTsonagatelineareturnedon-Currentflowsfromdatalinetopixelandpixelsonthegatelinearechargeduptodatavoltage-Vglisappliedtoagateline-AllTFTsonagatelineareturnedoffandpixelsonthegatelineholdsthechargedvoltageTFTdrivingprincipleDisplayFormatResolutionVGASVGAXGASXGAUXGAQXGAGate-on-time480x640xRGB600x800xRGB768x1024xRGB1024x1280xRGB1200x1600xRGB1536x2048xRGB34s27s21.7s16s13s10sPixelSize(in15.1”)480mX160m384mX128m300mX100m234mX78m192mX64m150mX50mRefreshingtimetF(Frametime)(dominatedbythePixeldesign–tg)Refreshingrate=1/tFGateswitchingtimetg(Gate-ontime)tg(Gate-ontime)=tF(Frametime)/totalGateline(dominatedbyproductresolution)Forexample:tg(Gate-ontime)=16.7ms/768(for14.1”XGA)=21.7sTFTresolutionR/G/B:若各以6bits訊號控制,則可各得26=64scales1dot:R/G/B所組成所以螢幕上一個點由6X3=18bits所控制故每個點顏色階數(shù)可有218=256KscalesFullcolor(Truecolor)scale:24bits=17Mscales1M=1024K,1K=1024bitsColorscaleDependsonThechargingcapabilityT-V(TransmissionversusVoltage)curveTNliquidcrystal:NormallyWhiteTFTmobility(iecarriermobility,載子移動率)Transmission(%)Voltage像素Pixeldimension:88X264mm2點距Dotdimension:264X264mm2

TFTresolutionDotInversionGateInversionDataInversionCommonInversion面板的各種極性變化方式：ColumninversionLineinversionDotinversionFrameinversion1stfield2ndfieldPositivevoltageNegativevoltageCheckerboardPattern246810121416Gate_EvenGate_OddData_EvenData_OddSpareVgh=+15VVgl=-15Vtg=100μsVdh=+5VVref=0VVdl=-5VVghVglVdhVdlVrefDotInversionPattern246810121416Gate_EvenGate_OddData_EvenData_OddSpareVgh=+15VVgl=-15Vtg=100μsVdh=+5VVref=0VVdl=-5VVghVglVdhVdlVrefGateInversionPattern246810121416Gate_EvenGate_OddData_EvenData_OddSpareVgh=+15VVgl=-15Vtg=100μsVdh=+5VVref=0VVdl=-5VVghVglVdhVdlVrefDataInversionPattern246810121416Gate_EvenGate_OddData_EvenData_OddSpareVgh=+15VVgl=-15Vtg=100μsVdh=+5VVref=0VVdl=-5VVghVglVdhVrefCommonDrivingPatternCommon電極的驅(qū)動方式Common電壓固定不變的驅(qū)動方式Common電壓不停變動的驅(qū)動方式DirectDrivingofTFTLCDsDCBiasofCommonGrayScaleVoltageV0V1V2V62V63V63V62V2V1V01Frame/1LineACDrivingofTFTLCDsV0V1V2V62V63V63V62V2V1V0CommonWaveformGraylevelVoltage1Frame/1LineT100%VVthVth:液晶的操作臨界電壓Vcom:共通電極訊號位準正極性訊號時光電轉(zhuǎn)移曲線負極性訊號時光電轉(zhuǎn)移曲線Vth負極性時臨界電壓正極性時臨界電壓5V3.5V6.5VTFTdrivingcurveT100%V5V-1.5VVth正極性訊號時共通電極訊號位準負極性訊號時共通電極訊號位準正極性訊號時光電轉(zhuǎn)移曲線負極性訊號時光電轉(zhuǎn)移曲線VthTFTdrivingcurve面板極性變化與Common電極驅(qū)動方式的選用面板極性變化方式可使用的Common電極驅(qū)動方式Commoninversion固定與變動Gateinversion固定與變動Datainversion只能使用固定的Common電極電壓Dotinversion只能使用固定的Common電極電壓面板極性變化與Common電極驅(qū)動方式的選用面板極性變化方式Flick的現(xiàn)象Crosstalk的現(xiàn)象Commoninversion明顯垂直與水平方向都容易發(fā)生Gateinversion不明顯水平方向容易發(fā)生Datainversion不明顯垂直方向容易發(fā)生Dotinversion幾乎沒有不易發(fā)生在面板設計上Cst有兩種擺放位置

1.CstonCommon2.CstonGate液晶畫素TFTGateLineDataLineCs液晶畫素TFTCommonGateLineDataLineCsCsCstonComCstonGateHigherOpenRatioCstDesign(CstonCom&CstonGate)TFTCstGate-lineData-lineViaITOPixelLayout(CstonCom&CstonGate)CstonGate/Com之名稱來自於Cst所接的信號來源依構成電容之層別種類可細分成MII&MIM電容設計差異-----MIMvs.MIIMIMCross-ViewMIICross-View名詞解釋:M–metal金屬GE/SD/ITOI–Insulator絕緣層AS/BP用來使上述金屬層間之分隔防止之間ShortCstonGate即使用ITO/GE作電容儲存Pixel主要組成要素畫面上一個點為三個pixel所組成(R紅,G綠,B藍)而每個pixel之組成要素則為1.TFTdevice主要作用為控制pixel信號之傳遞2.Cst主要功用為儲存電荷之用,確保在下一次更新信號來臨前可將先前之信號儲存於pixel內(nèi)3.ITO與彩色濾光片共同組成上下兩電極板提供電場使兩者之間之液晶角度變化以控制pixel之亮暗程度TFTConfigurationCstonGateMIMCstonComMIM名詞解釋GE:1.掃描線(Scanline)決定畫面更新,可控制AS層開關之開啟或關閉2.作外圍金屬線路之用,避雷針……..AS:1.Pixel之開關,決定SD訊號輸入pixel裡,來決定pixel之亮暗程度2.Dummypattern,mark,numbers,…….notforcircuitlayout.3.絕緣層,i.e.RepairLinecross-overpads.SD:1.信號線(Dataline),決定每個pixel需要到達之電壓值決定其亮度2.作外圍金屬線路之用,避雷針……..BP:1.電路橋接點,將金屬層藉由BP挖Via洞將各層金屬連接,以構成所想要之電路2.絕緣層,Dummypattern,mark,numbers,…….notforcircuitlayout.ITO:1.Pixel之電極板,可用來控制液晶,以決定pixel透光程度2.作外圍金屬線路串接用,因厚度較薄,通常用來作測試信號間之串接,於後段較易切斷,防止因cut線造成過多金屬屑影響電路CstonCommon&Gate在驅(qū)動電路上的差異ClcCsClcCsCommonCommon(N-1)thScanLine(N-1)thScanLineNthScan