TFT-LCD顯示原理及驅(qū)動介紹和電路架構(gòu)

1、 TFT-LCD顯示原理及驅(qū)動介紹和電路架構(gòu)TFT LCD 簡介TFT-LCD 面板介紹 TFT-LCD 顯示原理TFT-LCD 基本驅(qū)動方式及應(yīng)用TFT-LCD 驅(qū)動電路架構(gòu)補(bǔ)充： MVA顯示原理介紹主要內(nèi)容TFT LCD 簡介TFT LCD的相關(guān)知識TFT LCD：Thin Film Transistor Liquid Crystal Display。 超薄膜晶體管液晶顯示器1、優(yōu)點(diǎn)：2、缺點(diǎn)：觀賞視角的限制響應(yīng)速度較慢（液晶轉(zhuǎn)動速度決定）播放劇烈運(yùn)動的圖像會出現(xiàn)圖像模糊操作溫度范圍有限制LC： Liquid Crystal 液態(tài)晶體。CF：Color Filter彩色濾光片。分R、G、B

2、 三種顏 色的濾光片。B/L： Back light背光。 L/G： Light Guide導(dǎo)光板。data line:數(shù)據(jù)線，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。 scan line :掃描線，控制TFT的開關(guān)。 控制TFT上的電晶體是on/off。 On時，資料可以傳 輸；off時，資料不能傳輸。12801024TFT LCD相關(guān)名詞TFT-LCD 面板介紹TFTPolarizer 偏光板 CFPolarizer 偏光板 PCBALight Guide燈管LC cellTFT LCD 顯示器面板 生產(chǎn)流程 液晶分子可改變光的極化狀態(tài)，穿過扭曲液晶時，光線被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度。通過TFT電壓控制開關(guān)來控制液晶分

3、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。偏光板Polarizer 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.ITO sputter B R G 黑色矩陣TFT-LCD用無堿玻璃批注: 最基本的彩色濾光片其結(jié)構(gòu)為玻璃基板(Glass substrate)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

4、依不同用途之液晶顯示器而異),最后濺鍍上透明導(dǎo)電膜(ITO Indium Tin Oxide).Black Matrix目的:遮蔽漏光區(qū)域，以免看到漏光導(dǎo)致對比下降Black Matrix材料:Cr, CrO2, resin1.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光的偏振性也不同；開關(guān)打開開關(guān)閉合液晶液晶層液晶互相牽引 做個轉(zhuǎn)向的動作 加電壓后轉(zhuǎn)向改變通過它改變光的強(qiáng)弱光源垂直偏光板玻璃電極玻璃電極液晶水平偏光板GDSScan Data 液晶亮度的控制原理液晶極性反轉(zhuǎn)驅(qū)動液晶必須以交流信號驅(qū)動 長時間維持某一極

5、性,液晶分子可能受到破壞VCOM (CF側(cè)電極)- - - -+- - - -Vpixel (TFT側(cè)電極)VCOM+- - - -+- - - -Vpixel正極性驅(qū)動Vpixel Vcom負(fù)極性驅(qū)動Vpixel 3.5% color space lossDithering Color LossTFT-LCD的穿透率：TFT-LCD面板的宿命：光學(xué)穿透率不佳。開口率：液晶分子中光線能透過的有效區(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 開口率。100%開口率=B/A*100%AB光學(xué)穿透率不佳原因： 1，TFT的開口率：約60%以上。 2，CF的濾光效率：約1/3以下

6、。 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TFT LCD的設(shè)計(jì)中，要盡量提高開口率，因?yàn)橹挥刑岣唛_口率，便可以增加亮度，而同時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 基本驅(qū)動方式及應(yīng)用TFT功能示意圖Feed ThroughGDSData lineScan lineVstVcomClcCstCgsVgVdVs V = (Vgh-Vgl) Cgs+Cst +ClcCgsVgh-Vgl根據(jù)公式Q=CU由電荷不滅定律,可求得 feed through V (Vd-Vgh)Cgs+(Vd-Vst)Cst+(Vd-Vcom

7、)Clc=(Vs-Vgl)Cgs+(Vs-Vst)Cst+(Vs-Vcom)Clc V =Vd-VsVcomVgVdVsVVghVgl1 line1 frameVfeed through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源有3個,分別是gate driver電壓變化,source driver電壓變化,以及common電壓變化.而這其中影響最大的就是gate driver電壓變化(經(jīng)由Cgs或是Cs)。GDSData lineVcomClcCstCgsVdVsV+Voltage-VoltageTra

8、nsmittanceVdVsVcomOptimized Vcom for each grayVCOM 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Gamma Voltage組成。所以當(dāng)正負(fù)周期的壓差不一樣時，就會產(chǎn)生Flicker的現(xiàn)象。VCOMVCOM 這兩種不同的Common驅(qū)動方式影響最大的就是source driver的使用. 以不同Common電壓驅(qū)動方式的穿透率來說, 我們可以看到, 當(dāng)common電極的電壓是固定不變的時候, 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, 則是來自于

9、source driver. 以圖中common電極電壓若是固定于5伏特的話, 則source driver所能提供的工作電壓范圍就要到10伏特以上. 但是如果common電極的電壓是變動的話, 假使common電極電壓最大為5伏特, 則source driver的最大工作電壓也只要為5伏特就可以了. 就source driver的設(shè)計(jì)制造來說, 需要越高電壓的工作范圍, 制程與電路的復(fù)雜度相對會提高, 成本也會因此而加高. TFT-LCD驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)及組成GAMMATCONDC/DCInput Signal (LVDS)驅(qū)動電路三大區(qū)塊TimingControllerData DriverT

10、FT-LCD PanelScan DriverRGB pixelSTHSTVDC/DCConverterGammaCorrectionVccTTLRSDS LVDS驅(qū)動電路三大區(qū)塊1. Timing Controller(TCON)2. Gamma Correction3. DC/DC Converter驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)-1TFT-LCD PanelTCONRGB dataSTHSTVDC/DCGammaData DriverScan DriverOne PATH架構(gòu):Two PATH架構(gòu):TFT-LCD PanelTCONData DriverRGB dataASTHDC/DCGammaBSTH

11、Scan DriverSTV驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)-2目的: lower clock rate for EMITCON 架構(gòu) Data Driver架構(gòu)Scan Driver架構(gòu)Power DC架構(gòu)GAMMA電壓的產(chǎn)生：Gamma1Gamma2Gamma3Gamma4Gamma10VREFV5VVCC: Regular IC 1Pin:接地2Pin&4Pin:輸出3Pin:輸入V5V:5V1234VAA是由V5V（5V）通過Boost電路得到的，可以從X-Board上測得VAA電壓值為。VAA有以下兩大功能：通過Charge Pump得到VGH、VGL。通過分壓得到10組GAMMA值和VCOM值來控制6

12、4灰階。 VGL、VGH為液晶開關(guān)電壓。當(dāng)Gate端為VGL時，液晶關(guān)閉；當(dāng)Gate端為VGH時，液晶開啟。VGL為-6.8V,VGH為23V。但事實(shí)上供Panel端的VGH不為直流，而是幅值為23V的脈寬波形。VCOMVREF 10V VCOM 4VVR1R161C79R1667.87K2.2K4.75KMVA顯示原理介紹MVA顯示原理介紹上圖表示了液晶分子依靠一個叫做Protrusion的屋脊?fàn)钔蛊鹞飦硎挂壕П旧懋a(chǎn)生一個預(yù)傾斜角（pre-tilt Angle）。這個凸起物頂角的角度越大，則分子長軸的傾斜度就越小。 在未加電的時候，液晶分子長軸垂直屏幕，只有在靠近凸起物電極的液晶分子才略有傾斜，光線此時無法穿過。當(dāng)加電后，由于分子間的牽引力作用，凸起物附近的液晶分子迅速帶動其它液晶分子轉(zhuǎn)動到垂直于凸起物表面狀態(tài)，也就是液晶分子的長軸傾斜于這個屏幕，這樣相對以前的模式，屏幕的透射程度就上升了，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制光線的作