2液晶显示器基本结构及显示原理

第二章液晶显示器基本结构及显示原理第一节液晶显示器件的基本结构第二节液晶显示器的分类第三节液晶显示器的显示原理第四节液晶显示的驱动原理第一节液晶显示器件的基本结构1.偏振片2.玻璃基板3.公共电极4.取向层5.封框胶6.液晶7.隔垫物8.保护层9.ITO像素电极10.栅绝缘层11.存贮电容底电极12.TFT漏电极13.TFT柵电极14.有机半导体有源层15.TFT源电极及引线16.各向异性导电胶（ACF）17.TCP18.驱动IC19.印刷电路板（PCB）20.控制IC21.黑矩阵（BM）22.彩膜（CF）12345648913102121811719120141516172122液晶屏剖面图驱动结构图TFT-LCD阵列基板的整体基本布局abbcddeefgchhhhia像素显示区b扫描电极外引线（栅线外引线）c信号电极外引线d短路环e转印电极和对盒标记f对版标记（套刻标记）g切割标记h封盒胶框位置i液晶注入口第二节液晶显示器的分类液晶显示器直视型投影型三屏方式单屏方式前投影型背投影型单屏方式三屏方式反射型（无背光源）透射型（有背光源）液晶显示器有源方式无源方式三端子器件二端子器件MOSFETTFTa-Sip-SiTeCdSeMSIDRBTBMIMpinSTNECB铁电液晶TN相变模式第三节液晶显示器的显示原理1、Panel内液晶的旋光性2、偏光片特性3、常白模式帧反转液晶显示有源方式无源方式点反转静态驱动法动态驱动法多路驱动法行反转笔段、棒形显示数字、文字等矩阵显示任意图形高分辨率彩色视频显示※液晶显示主要采用交流驱动1、驱动方式比较第四节液晶显示驱动原理无源驱动PassiveMatrix型显示方式是使用把电极顺序驱动的多路驱动方法，选择像素和非选择像素之间的电压差小，明暗比低下,很难显示广视角图像。有源矩阵液晶显示器（AM-LCD）是在每个像素上分别设置一个开关元件，进行选择性的驱动矩阵中的各个像素，可以实现显示画面的高分辨率化和高画质化.有源驱动(a)(b)图(a)表示了沟道电流Ids与栅极电压Vgs的关系,图(b)表示了沟道电流Ids与漏极电压Vds的关系.当Vgs﹤Vth时为断开区;当Vgs﹥Vth时为导通区.2、TFT的特性及功能信号线扫描线GlassGateSiONxa-Si:HSiNxS/DITOPVXn+a-Si存储电容象素电极a-SiTFT3、TFT象素的基本结构CgdClcRlcCsCgsCdsCspVsVgVcom△VpSummary柵电极引线信号引线TFT器件ITO像素电极存贮电容VpVcomVsig.cVg△Vp△VpVsigVoffset馈入特性保持特性0第n帧第n+1帧4、TFT的等效电路a-SiTFT在TFT-LCD中的作用功能：1)确认栅引线上是否有电压2)TFT打开3)确认数据引线上是否有数据信号电压4)液晶分子偏转5)屏幕显示内容改变5、模块驱动结构图：帧反转行反转列反转点反转TFT－LCD基本驱动方法灰度驱动方法电压振幅调制灰度法（电压灰度法）白灰黑（a）屏上外加电压与屏透过率的特性（b）信号源电压波形像素电极液晶分子公共电极DC/DCconverterTimingControllerSourcedriverICGatedriverICInterfaceconnectordataTTL/LVDSTTL/RSDS/Mini-LVDSVddGammaLCCsVcomdataVcomstv,cpvsth,cph,load,mpol模块驱动电路构成图⑴接口标准数字信号、标准模拟信号接口和LVDS（LowVoltageDifferentialSignaling）接口。⑵直流变换（DC/DC）电路直流变换(DC/DC)电路将接口输入的电源电压VDD（+5v/+3.3v）或背光源的逆变器电压变换成数据驱动IC和栅极驱动IC所需要的各种直流电压。⑶信号控制电路信号控制电路由G/A组成,它将外部供给的数据信号、控制信号以及时钟信号分别转换成适合于数据和栅极驱动IC的数据信号、控制信号、时钟信号。它的功能是色度控制和时序控制，内含RAM。具有数据反转，像素极性反转功能，并具有自动刷新模式和老化用的图形。⑷灰度级电压产生电路⑸公共电极驱动电路（Vcom回路）⑹数据驱动电路（X－DRIVE）数据线驱动电路由多个数据驱动IC串联而组成。要求其输出电压尽可能均匀，输出电压偏差应在±20mV左右。其功能为完成数据信号由串行－并行的转换和提供适当的模拟电压给数据线，并要求提供给液晶盒的电压值必须在时间平均上接近零,尽量减少直流成分，以防液晶老化变坏。灰度级电压产生电路将用于数据驱动输出电压，产生的10个左右灰度级电压各自供给数据驱动IC。为显示白色和黑色以外的中间灰度的某些图像，以及用红（R）绿（G）蓝（B）的三基色显示各种颜色，叫做中间灰度显示灰度级主要有8灰度、16灰度、64灰度和256灰度等。⑼扫描驱动电路（Y-DRIVE）扫描驱动电路通常也是由多个栅极驱动IC串联而组成。它的功能是产生扫描信号,使每一扫描行依次导通。它主要由移位寄存器﹑控制电路和输出电路组成的，根据不同的显示要求，它的输出波形不同。⑻INVERTER电路⑺GAMMA校正电压电路①多灰度化发展过程：8灰度（512色）16灰度（4096色）64灰度（26万色）—目前主流256灰度（1670万色）—发展方向※人眼对显示灰度的识别能力的极限为8比特，因此256灰度为显示的最终目标②多路输出化VGA用驱动IC：384路（数据），256路（栅）优点：降低驱动LSI成本，简化连接工艺，缩短工时，降低模块成本驱动电路的发展6、EMI（ElectroMagneticInterference）考虑★CISPR（国际无线电公害特别委员会）标准A级标准：产业设备，比B级低5dbB级标准：情报设备，要求严格测定方法：3M测定法，5M测定法解决方案：⑴PCB板布线：加强地线，改变PCB板上元件的位置和引线的走向。⑵电源由5V降为3V⑶降低工作频率⑷减小数据变换（TDDI）技术⑸增加EMI滤波器如果两个连续的数据字,它的比特数变化(0→1或1→0)超过3个数据线(RGB)bit数总数（6×3）的1/2,那么DTR线使数据线反向，从而使数据线变换数最小。因为EMI和功耗都是时钟和数据频率的函数，所以减少数据线上的变换数就会减少EMI和功耗。※TDDI技术说明：