TFTLCD顯示原理及驅(qū)動介紹第1頁/共64頁TFTLCD簡介TFT-LCD

面板介紹

TFT-LCD

顯示原理TFT-LCD基本驅(qū)動方式及應用TFT-LCD

驅(qū)動電路架構(gòu)補充：MVA顯示原理介紹主要內(nèi)容第2頁/共64頁TFTLCD簡介第3頁/共64頁TFTLCD的相關(guān)知識TFTLCD：ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay。

超薄膜晶體管液晶顯示器1、優(yōu)點：2、缺點：觀賞視角的限制響應速度較慢（液晶轉(zhuǎn)動速度決定）播放劇烈運動的圖像會出現(xiàn)圖像模糊操作溫度範圍有限制第4頁/共64頁LC：LiquidCrystal液態(tài)晶體。CF：ColorFilter彩色濾光片。分R、G、B三種顏

色的濾光片。B/L：Backlight背光。L/G：LightGuide導光板。dataline:數(shù)據(jù)線，進行資料的傳輸。

scanline: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。12801024TFTLCD相關(guān)名詞第5頁/共64頁TFT-LCD

面板介紹第6頁/共64頁TFTPolarizer偏光板

CFPolarizer偏光板PCBALightGuide燈管LCcellTFTLCD顯示器面板第7頁/共64頁

生產(chǎn)流程第8頁/共64頁

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)來控制液晶分子兩端的電壓，不同壓差下有不同穿透率，極化程度也相應改變，從而達到控制光線的強弱的目的。偏光板Polarizer第9頁/共64頁彩色濾光片

彩色濾光片為液晶顯示器彩色化的關(guān)鍵元件,透過彩色濾光片才能使高灰階的液晶顯示器達到全彩色化,所以彩色濾光片之作用在於利用濾光的方式產(chǎn)生RGB三原光,再將三原光以不同的強弱比例混合而呈現(xiàn)各種色彩,使LCD顯示出全彩.第10頁/共64頁ITOsputterBRG黑色矩陣TFT-LCD用無鹼玻璃註解:

最基本的彩色濾光片其結(jié)構(gòu)為玻璃基板(Glasssubstrate)上製作防反射之黑色遮光層,即為BM層,再依序製作上具有透光性紅`綠`藍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),最後濺鍍上透明導電膜(ITO

IndiumTinOxide).第11頁/共64頁BlackMatrix目的:遮蔽漏光區(qū)域，以免看到漏光導致對比下降BlackMatrix材料:Cr,CrO2,resin第12頁/共64頁1.液晶可以被光穿透，並影響光的偏振性；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；開関打開開関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弱第13頁/共64頁光源垂直偏光板玻璃電極玻璃電極液晶水平偏光板GDSScanData液晶亮度的控制原理第14頁/共64頁液晶極性反轉(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負極性驅(qū)動Vpixel<Vcom第15頁/共64頁++++++++++++++++----------------FrameInversion++++----++++--------++++----++++rowInversioncolumnInversion+-+-+-+-+-+-+-+--+-+-+-+-+-+-+-+dotInversion+-+--+-++-+--+-+-+-++-+--+-++-+-2-lineInversion+-+-+-+--+-+-+-+-+-+-+-++-+-+-+-×:bad,△:Normal,○:Good

第16頁/共64頁TFT結(jié)構(gòu)G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1SnSource線儲存電容Gate線液晶電容TFT第17頁/共64頁背光模組

背光模組主要是用來提供液晶面板均勻、高亮度的光源，由於TFT-LCD之非自發(fā)光性，因此須利用外加光源如：發(fā)光二極體、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?shù)?/p>

輝度、色度、均齊度、視角等 第18頁/共64頁TFT-LCD

顯示原理第19頁/共64頁電腦顯示之圖像均是由一個個的像素(pixel)構(gòu)成圖像顯示原理第20頁/共64頁Pixeldot每個像素均由三種顏色紅(R)綠(G)藍(B)的小光點(dot)構(gòu)成第21頁/共64頁混色效果分別控制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第22頁/共64頁先開啟第一行，其餘關(guān)閉。TFT玻璃電極DataLineScanLineONOFFOFFOFFTFTLCD的顯示方式第23頁/共64頁接著關(guān)閉第一列，電壓已經(jīng)固定，所以顯示顏色也已固定。開啟第二列，其餘仍保持關(guān)閉。依此類推，可完成整個畫面之顯示。ONOFFOFFOFF第24頁/共64頁解析度(Resolution)：解析度越高，畫面越清晰。ResolutionHorizontalVertical比例VGA6404804/3SVGA8006004/3XGA10247684/3SXGA128010245/4

SVGA+140010504/3UXGA160012004/3TFTLCD的指標第25頁/共64頁SXGA1024×1280×3480bitssource×10pSVGA600×800×3XGA768×1024×3300bitsSource×8p150bitsGate×4p256bitsGate×4p384bitssource×10p384bitssource×8p256bitsGate×3pUXGA1200×1600×3300bitsGate×4p解析度和驅(qū)動IC的關(guān)係第26頁/共64頁顏色深度(Colordepth)：LCD可顯示的顏色數(shù)目對6bit顯示器而言,共可以顯示26x26x26=262,144對8bit顯示器而言,共可以顯示28x28x28=16,777,216RedGreenBlueWhiteGrayScale0816243240485663第27頁/共64頁.256Color8（R）*8（G）*4（B）=256Color.HighColor32（R）*64（G）*32（B）=65536Color.FullColor64（R）*64（G）*64（B）=262144Color.TrueColor256（R）*256（G）*256（B）=16777216Color第28頁/共64頁Truecolor256color第29頁/共64頁Dithering第30頁/共64頁ToemulatehighercolordepthwithlowercolordepthdatadriverF1F2F3F4Superframe====Dithering第31頁/共64頁Emulationof8bitcolordepthwith6bitdatadriver6bitcolordepth:g0~g63Emulated8bitcolorbf1bf2bf3bf4Gray0g0g0g0g0Gray1g1g0g0g0Gray2g1g0g1g0Gray3g1g1g1g0……………Gray251g63g63g63g62Gray252g63g63g63g63Gray253g63g63g63g63Gray254g63g63g63g63Gray255g63g63g63g63Totalcolorspace=25332533/2563*100%=96.5%->3.5%colorspacelossDitheringColorLoss第32頁/共64頁TFT-LCD的穿透率：TFT-LCD面板的宿命：光學穿透率不佳。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，就稱之爲 開口率。100%開口率=B/A*100%AB第33頁/共64頁光學穿透率不佳原因：1，TFT的開口率：約60%以上。

2，CF的濾光效率：約1/3以下。3，偏光板的極化效率（含兩片吸收）：約40%上下。三項相乘60%×1/3×40%約為8%

所以，在TFTLCD的設(shè)計中，要盡量提高開口率，因爲只有提高開口率，便可以增加亮度，而同時背光板的亮度也不用那麼高，可以節(jié)省耗電及花費。第34頁/共64頁TFT-LCD基本驅(qū)動方式及應用第35頁/共64頁TFT功能示意圖第36頁/共64頁第37頁/共64頁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第38頁/共64頁VcomVgVdVsΔVVghVgl1line1frameΔVfeedthrough電壓,它的成因主要是因為面板上其它電壓的變化,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第39頁/共64頁

ΔV+Voltage-VoltageTransmittanceVdVsVcomOptimizedVcomforeachgrayVCOM液晶本身感受到的電壓是Vcom與Gamma電壓之間的壓差。但實際上，每一灰階是由Vcom與兩正負周期的GammaVoltage組成。所以當正負周期的壓差不一樣時，就會產(chǎn)生Flicker的現(xiàn)象。第40頁/共64頁VCOM第41頁/共64頁第42頁/共64頁

VCOM第43頁/共64頁

這兩種不同的Common驅(qū)動方式影響最大的就是sourcedriver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)計制造來說,需要越高電壓的工作范圍,制程與電路的復雜度相對會提高,成本也會因此而加高.

第44頁/共64頁TFT-LCD驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)及組成第45頁/共64頁GAMMATCONDC/DCInputSignal(LVDS)驅(qū)動電路三大區(qū)塊第46頁/共64頁TimingControllerDataDriverTFT-LCDPanelScanDriverRGBpixelSTHSTVDC/DCConverterGammaCorrectionVccTTLRSDS

LVDS驅(qū)動電路三大區(qū)塊1.TimingController(TCON)2.GammaCorrection3.DC/DCConverter第47頁/共64頁驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)-1TFT-LCDPanelTCONRGBdataSTHSTVDC/DCGammaDataDriverScanDriverOnePATH架構(gòu):第48頁/共64頁TwoPATH架構(gòu):TFT-LCDPanelTCONDataDriverRGBdataASTHDC/DCGammaBSTHScanDriverSTV驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)-2目的:lowerclockrateforEMI第49頁/共64頁TCON架構(gòu)

第50頁/共64頁DataDriver架構(gòu)第51頁/共64頁ScanDriver架構(gòu)第52頁/共64頁PowerDC架構(gòu)第53頁/共64頁GAMMA電壓的產(chǎn)生：Gamma1Gamma2Gamma3Gamma4Gamma10VREF第54頁/共64頁V5VVCC:RegularIC

1Pin:接地2Pin&4Pin:輸出VCC:3.3V3Pin:輸入V5V:5V1234第55頁/共64頁VAA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10.5V。VAA有以下兩大功能：1.VAA通過ChargePump得到VGH、VGL。2.VAA通過分壓得到10組GAMMA值和VCOM值來控制64灰階。