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1、 TFT-LCD显示原理及驱动介紹 TFT LCD 簡介 TFT-LCD 面板介紹 TFT-LCD 显示原理 TFT-LCD 基本驅動方式及应用 TFT-LCD 驅動電路架構 補充： MVA显示原理介绍 主要内容 TFT LCD 簡介 15“ LCD15“ CRT 體積416377175 mm365368394 mm 重量5.6 kg14.3 kg 耗電25 W75 WTFT LCD的相關知識 TFT LCD：Thin Film Transistor Liquid Crystal Display。 超薄膜晶体管液晶显示器 1、優點： 2、缺點： 观赏视角的限制 響應速度較慢（液晶转动速度决定）
2、 播放剧烈运动的图像会出现图像模糊 操作溫度範圍有限制 LC： Liquid Crystal 液态晶体。 CF：Color Filter彩色濾光片。分R、G、B 三种颜 色的滤光片。 B/L： Back light背光。 L/G： Light Guide导光板。 data line:數據线，進行資料的傳輸。 scan line :扫描线，控制TFT的開關。 控制TFT上的电晶体是 on/off。 On时，资料可以传 输；off时，资料不能传输。 1280 1024 TFT LCD相關名詞 TFT-LCD 面板介紹 TFT Polarizer 偏光板 CF Polarizer 偏光板 PCBA
3、Light Guide 燈管 LC cell TFT LCD 顯示器面板 生產流程 液晶分子可改變光的極化狀態，穿过扭曲液晶时，光线被液晶分子扭转 90度。通过TFT电压控制开关来控制液晶分子两端的电压，不同压差下有不同 穿透率，极化程度也相应改变，从而达到控制光线的强弱的目的。 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 用濾光的方式產生RGB三原光,再將三原光以不同的強弱比例混合而呈 現各種色彩,使LCD顯示出全彩. ITO sputter B R G 黑色矩陣 TFT-LC
4、D用無鹼玻璃 註解註解: : 最基本的彩色濾光片其結構為玻璃基板(Glass substrate)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 Indium Tin Oxide). Black Matrix目的: 遮蔽漏光區域，以免看到漏光導致對比下降 Black Matrix材料: Cr, CrO2, resin 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，液晶分子的翻轉程 度不同，根據液晶角度的不同透過光的偏振性也不同； 開
5、開 関関 打打 開開 開開 関関 閉閉 合合 液晶液晶 液晶層 液晶互相牽引液晶互相牽引 做個轉向的動作做個轉向的動作 加電壓后轉向改變加電壓后轉向改變 通過它改變光的強弱通過它改變光的強弱 光源 垂直偏光板 玻璃電極 玻璃電極 液晶 水平偏光板 G D S Scan Data 液晶亮度的控制原理 液晶極性反轉驅動 液晶必須以交流信號驅動 長時間維持某一極性,液晶分子可能受到破壞 VCOM (CF側電極側電極) - - - - + + - - - - Vpixel (TFT側電極側電極) VCOM + - - - - + - - - - Vpixel 正極性驅動正極性驅動 Vpixel Vco
6、m 負極性驅動負極性驅動 Vpixel 3.5% color space loss Dithering Color Loss TFT-LCD的穿透率： TFT-LCD面板的宿命：光学穿透率不佳。 開口率：液晶分子中光線能透過的有效區域的比例。即液晶分子中有效的透光區域與全部面積的比例，就稱之爲開口率。 100%100% 開口率開口率=B/A*100%=B/A*100% A A B B 光学穿透率不佳原因： 1，TFT的开口率：约60%以上。 2，CF的滤光效率：约1/3以下。 3，偏光板的极化效率（含两片吸收）：约40%上下。 三項相乘60%1/3 40%約為8% 所以，在TFT LCD的設計
7、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 用那麽高，可以節省耗電及花費。 TFT-LCD 基本驅動方式及应用 TFT功能示意圖 Feed Through G D S Data line Scan line Vst Vcom Clc Cst Cgs Vg Vd Vs V = (Vgh-Vgl) Cgs+Cst +Clc Cgs Vgh-Vgl 根據公式Q=CU 由電荷不滅定律,可求得 feed through V (Vd-Vgh)Cgs+(Vd-Vst)Cst+(Vd- Vcom)Clc= (Vs-Vgl)Cgs+(Vs-Vst)Cst+(Vs- Vco
8、m)Clc V =Vd-Vs Vcom Vg Vd Vs V Vgh Vgl 1 line 1 frame V feed through电压,它的成因主要是因为面板上其它电压的 变化,经由寄生电容或是储存电容,影响到显示电极电压 的正确性.在LCD面板上主要的电压变化来源有3个,分别 是gate driver电压变化,source driver电压变化,以及 common电压变化.而这其中影响最大的就是gate driver电 压变化(经由Cgs或是Cs)。 G D S Data line Vcom Clc Cst Cgs Vd Vs V +Voltage -Voltage Transmitt
9、ance Vd Vs Vcom Optimized Vcom for each gray VCOM 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 Gamma Voltage組成。所以當正負周期 的壓差不一樣時，就會產生Flicker的現 象。 VCOM VCOM 这两种不同的Common驱动方式影响最大的就是source driver的使用. 以不同Common电压驱动方式的穿透率来说, 我们 可以看到, 当common电极的电压是固定不变的时候, 显示电极的 最高电压, 需要到达common电极电压的两倍以上. 而显示电极电 压的
10、提供, 则是来自于source driver. 以图中common电极电压若 是固定于5伏特的话, 则source driver所能提供的工作电压范围就 要到10伏特以上. 但是如果common电极的电压是变动的话, 假使 common电极电压最大为5伏特, 则source driver的最大工作电压 也只要为5伏特就可以了. 就source driver的设计制造来说, 需要 越高电压的工作范围, 制程与电路的复杂度相对会提高, 成本也 会因此而加高. TFT-LCD驅動系統架構及組成 GAMMA TCON DC/DC Input Signal (LVDS) 驅動電路三大區塊 Timing
11、Controller Data Driver TFT-LCD Panel Scan Driver RGB pixel STH STV DC/DC Converter Gamma Correction Vcc TTL RSDS LVDS 驅動電路三大區塊 1. Timing Controller(TCON) 2. Gamma Correction 3. DC/DC Converter 驅動系統架構-1 TFT-LCD Panel TCON RGB data STH STV DC/DC Gamma Data Driver Scan Driver One PATH架構: Two PATH架構: TF
12、T-LCD Panel TCON Data Driver RGB data ASTH DC/DC Gamma BSTH Scan Driver STV 驅動系統架構-2 目的: lower clock rate for EMI TCON 架構 Data Driver架構 Scan Driver架構 Power DC架构 GAMMA电压的产生： Gamma1 Gamma2 Gamma3 Gamma4 Gamma10 VREF V5VVCC: Regular IC 1Pin:接地 2Pin&4Pin:輸出VCC:3.3V 3Pin:輸入V5V:5V 1 2 3 4 VAA是由V5V（5V）通過Bo
13、ost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Charge Pump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。 VGL、VGH为液晶开关电压。当Gate端为VGL时，液晶 关闭；当Gate端为VGH时，液晶开启。VGL为-6.8V,VGH 为23V。但事实上供Panel端的VGH不为直流，而是幅值 为23V的脉宽波形。 VCOM VREF 10V VCOM 4V VR1 R161 C79 R166 7.87K 2.2K 4.75K MVAMVA显示原理介绍显示原理介绍 MVAMV
14、A显示原理介绍显示原理介绍 上图表示了液晶分子依靠一个叫做Protrusion的 屋脊状凸起物来使液晶本身产生一个预倾斜角 （pre-tilt Angle）。这个凸起物顶角的角度越 大，则分子长轴的倾斜度就越小。 在未加电的时候，液晶分子长轴垂直屏幕，只有在靠近凸起 物电极的液晶分子才略有倾斜，光线此时无法穿过。当加电 后，由于分子间的牵引力作用，凸起物附近的液晶分子迅速 带动其它液晶分子转动到垂直于凸起物表面状态，也就是液 晶分子的长轴倾斜于这个屏幕，这样相对以前的模式，屏幕 的透射程度就上升了，从而实现调制光线的作用。 补偿原理补偿原理 在上图可看到，从中间看显示的是中灰阶，而从两 侧看显示的是高灰阶和低灰阶，然后高灰阶和低灰 阶混合之后正好时中灰阶。 四畴模式液晶在受电后，A、 B、C、D各畴的液晶分子分朝四 个方向转动，这就对液晶显示器 的上下左右视角都同时补偿，因 此MVA模式的液晶显示器在这四 个方向都有不错的视角。基于这 样的补偿原理，可以更改凸起物 的形状，用更多不同方向的液晶 畴来补偿任意视角可以取得很好 的效果。 The End Thank you!
