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1、TFTTFT LCDLCD液晶顯示器顯示原理液晶顯示器顯示原理Shih-hao Ou / 歐士豪開發三部開發二課#56869TFT-LCD Panel的構造TFT-LCD 顯示器產品特性與規格TFT-LCD 驅動原理簡介OutlineTFT-LCD PanelTFT-LCD Panel的構造的構造TFT-LCD結構示意圖結構示意圖Scan Line掃描線Data Line訊號線電腦圖像顯示TFT-LCD PanelTFT-LCD Panel的構造的構造PCB燈管TFTPolarizer 偏光板 CFPolarizer 偏光板 Scan Line掃描線Data Line訊號線液晶TFT-LCD
2、PanelTFT-LCD Panel的構造的構造LightCCFLLamp reflectorProtector(diffuser)Prism IPrism IIDiffuserLight Guide PlateReflection PlateTFT-LCD PanelTFT-LCD Panel的構造的構造 Backlight Optical Configuration： TN Module穿透率：穿透率：PCBCCFL (cold cathode fluorescent tube)TFTPolarizer 偏光板 CFPolarizer元件穿透率Polarizer39.00%TFT-LCD開
3、口率61.00%CF 33.00%Total7.85%7.85%TFT-LCD PanelTFT-LCD Panel的構造的構造TFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格在同一尺寸下，解析度越高，畫質就越細膩尺寸顏色深度解析度對比亮度 反應時間廣視角 省電重量NB10.417vvvMonitor1520vvvvvTV20vvvvvTFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格 產品特性：產品特性：RedGreenBlueWhiteGray Scale0816243240485663For color depth 6 bits, There a
4、re 26 x 26 x 26 = 262,144 colorsFor color depth 8 bitsThere are 28 x 28 x 28 = 16,777,216 colorsTFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格 顏色深度：顏色深度：0.00.10.20.33804805806807800.00.20.40.60.81.03804805806807800.00.10.10.20.20.30.33804805806807800.00.10.10.20.20.33804805806807800.00.10.10.20.20.30.338048058
5、0680780BacklightColor FilterB filteredG filteredR filtered610nm545nm435nm490nmTFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格 Color：Contrast Ratio (CR/對比):CR = L255 / L0L255 : Luminance of gray level 255 (最大亮度/nits)L0 : Luminance of gray level 0 (最小亮度/nits)Photometer(TOPCON BM-5A)Field of View = 2500 mmLCD Modu
6、leLCD PanelCenter of the ScreenLight Shield Room TFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格 對比與亮度：對比與亮度：Tr0TrTf0TfsignalLuminancetimetime100%90%10%0%risefallFor Normally WhiteResponse Time (TR, TF): TR+TFTFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格 反應時間：反應時間：Polarizer穿透軸2046810TFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格 Vi
7、ewing angle problem in single-domain VA：WideView Film：由 FujiFilm 獨家開發分子排列結構與TN-LCD暗態時相同負的雙折射效應 (nx=nynz) 可與液晶的正的雙折射效應 (nx=nynz) 互相抵消資料來源：FujiFilms WebsiteTFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格廣視角技術廣視角技術TN+filmTN+film：。VA：不加電壓時垂直排列。Multi-Domain的目的：產生視覺上平均的效果資料來源：FUJITSU Sci. Tech. J.,35, 2 (Dec. 1999)TF
8、T-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格廣視角技術廣視角技術MVAMVA：利用突起物暗示液晶倒向利用ITO Slit改變電場分佈TFT-LCDTFT-LCD 顯示器產品特性與規格顯示器產品特性與規格MVAMVA產生產生domaindomain的方法：的方法：液晶分子可改變光的極化狀態TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介光的偏極化：光的偏極化：Take the 90o TN as the exampleData from：SHARPs websiteTFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介The Operation Principles
9、of LCDThe Operation Principles of LCD ：以90度TN為例資料來源：SHARPs website不管是顯示電極的電壓高，或是Common電極的電壓高，所表現出來的灰階是一樣的，不過液晶分子的轉向卻是完全相反的。TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介VoltageTransmittance(%)小大電壓越高，穿透的光越少電壓越低，穿透的光越多施加施加在液晶上電壓的高低可以控制穿透光的在液晶上電壓的高低可以控制穿透光的多寡，進而控制紅綠藍三種顏色的亮暗程度。多寡，進而控制紅綠藍三種顏色的亮暗程度。TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理
10、簡介Driving signal: 30Hz, square wave5v3vTFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介V-T CurveV-T Curve：XDark state (Off ): LC perpendicular to substrate.Bright state (On): LC lies down and parallel to substrate.2046810TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介V-T CurveV-T Curve：V-T curve of ZCM50570%20%40%60%80%100%012345voltagetra
11、nsmittanceGamma 2.20%20%40%60%80%100%0163248gray scaletransmittanceThe engineers in PD could only determine the voltage of gray scale 0, 16, 32, 48, 63 for 6 bits and 0, 32, 64, , 255, etc. for 8 bits. The others are determined by the data driver IC.TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介Gamma voltageGamma volt
12、age：V-T curve of ZCM50570%20%40%60%80%100%-5-4-3-2-1012345odd frameeven frame16.67mstime避免DC殘留，造成image sticking液晶須以AC訊號驅動TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介AC DrivingAC Driving：V-T curve of ZCM50570%20%40%60%80%100%02468pixel voltagetime16.67msWrong VcomApplied voltage shifts所謂的Flicker現象，就是當看液晶顯示器畫面上時，畫面會有閃
13、爍的感覺。這是因為顯示的畫面灰階在每次更新畫面時，會有些微的變動，讓人眼感受到畫面在閃爍。最容易發生在使用Frame Inversion的極性變換方式。TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介FlickerFlicker：TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 TFT-LCD TFT-LCD信號寫入原理：信號寫入原理：Data lineGate lineITOTFTCst on gateData lineGate lineITOTFTCst on commonTo improve the retention characteristics of the signa
14、l chargeTFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 Storage Capacitor Storage Capacitor ：TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介CstITO電極區電極區 能夠控制液晶分子排列的區域能夠控制液晶分子排列的區域BM遮進來的區域遮進來的區域金屬不透光區金屬不透光區A.R.(Aperture Rate) = 61 %( for 100m* 300m pixel) C Cstst on commonon common ：Voltage(Feed Through) =(Vg2-Vg1)*Cgd/Cgd+Clc+CsTFT-LCDTFT
15、-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 Cs on common Cs on common：Common電壓固定不動，造成Feed Through電壓影響顯示電極的主因只有Gate Driver經由Cgd寄生電容所引起的電壓變化。先開啟第一列，其餘關閉。先開啟第一列，其餘關閉。充電第一列至之前設定之所需電壓。充電第一列至之前設定之所需電壓。 ONOFFOFFOFFOFFTFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介接著關閉第一列，電壓已經固定，所以顯示顏色也已固定。接著關閉第一列，電壓已經固定，所以顯示顏色也已固定。開啟第二列，其餘仍保持關閉。充電第二列至預設電壓。開啟第二列，其餘仍保持關
16、閉。充電第二列至預設電壓。依此類推，可完成整個畫面之顯像。依此類推，可完成整個畫面之顯像。ONOFFOFFOFFOFFTFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介PixelDot orSub-pixelData lineScan linettTFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 TFT LC Display TFT LC Display：+Frame inversion- Lower power- Sensitive to flicker due to lack of spatial averaging-Sensitive to horizontal and ver
17、tical cross-talk-V(common)電極可連接在一起.TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 LC polarity control(1/5) LC polarity control(1/5)：+-+-Row inversion-+-+- Higher power- Reduced flicker- Lower vertical cross-talk- Sensitive to horizontal corss talk-V(common)電極可連接在一起.TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 LC polarity control(2/5)
18、LC polarity control(2/5)：+-+-+-+-+-+-+-+-Column inversion-+-+-+-+-+-+-+-+- Lower power- Reduced flicker- Lower horizontal cross-talkTFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 LC polarity control(3/5) LC polarity control(3/5)：+-+-+-+-+-+-+Dot inversion-+-+-+-+-+-+- Higher power- Minimum flicker- Highest image quali
19、ty-以60Hz(1024*768)更新頻率來說，亦即每16.67ms更改一次Frame的極性.TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 LC polarity control(4/5) LC polarity control(4/5)：+-+-+-+-+-+-+-+2 line inversion-+-+-+-+-+-+-+- Higher power- Minimum flicker- High image quality-只能使用固定的V(common)電極電壓.TFT-LCDTFT-LCD 驅動原理簡介驅動原理簡介 LC polarity control(5/5) LC
20、polarity control(5/5)：學習歷程學習歷程 已學習：已學習： 1. TFTLCD液晶顯示器顯示原理液晶顯示器顯示原理 2. Gate Driver & Source Driver Spec. 學習過程中產生的疑問？學習過程中產生的疑問？ 1. 產線組裝流程產線組裝流程 2. Panel製作流程製作流程1. 液晶顯示原理介紹液晶顯示原理介紹(11.29 30)2. Driver IC 簡介簡介(11.30) 3. Timing Chart(12.6) 4. AD board線路動作原理介紹線路動作原理介紹(1 weeks)5. X board DC/DC電路電路(3 days)6. EE Report量測量測(2 weeks)7. MISC.8.ESD9.EMI10. Orcad11. PowerPCB12. Notes & BOM架構架構&焊接技術焊接技術學習進度學習進度Thanks for your attention