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1、第二章第二章 液晶液晶显示器基本示器基本结构及构及显示原理示原理第一第一节 液晶液晶显示器件的基本示器件的基本结构构第第二二节 液晶液晶显示器的分示器的分类第第三三节 液晶液晶显示器的示器的显示原理示原理第第四四节 液晶液晶显示的示的驱动原理原理2021/9/201第一第一节 液晶液晶显示器件的基本示器件的基本结构构1.偏振片偏振片 2.玻璃基板玻璃基板 3.公共公共电极极 4.取向取向层 5.封框胶封框胶 6.液晶液晶 7.隔隔垫物物 8.保保护层 9.ITO像素像素电极极 10.栅绝缘层 11.存存贮电容底容底电极极 12.TFT漏漏电极极 13.TFT柵柵电极极 14.有机半有机半导体有
2、源体有源层 15.TFT源源电极及引极及引线 16.各向异性各向异性导电胶（胶（ACF）17.TCP 18.驱动IC 19.印刷印刷电路板（路板（PCB）20.控制控制IC 21.黑矩黑矩阵（BM）22.彩膜（彩膜（CF）123456489131021218117191201415161721222021/9/202液晶屏剖面液晶屏剖面图2021/9/203驱动结构构图2021/9/204TFT-LCD阵列基板的整体基本布局列基板的整体基本布局a ab bb bc cd dd de ee ef fg gc chhhh ia 像素像素显示区示区 b 扫描描电极外引极外引线（栅线外引外引线）c 信
3、号信号电极外引极外引线d 短路短路环 e 转印印电极和极和对盒盒标记 f 对版版标记（套刻（套刻标记）g 切割切割标记 h 封盒胶框位置封盒胶框位置 i 液晶注入口液晶注入口 2021/9/205第二第二节 液晶液晶显示器的分示器的分类液液晶晶显示示器器直直视型型投影型投影型三屏方式三屏方式单屏方式屏方式前投影型前投影型背投影型背投影型单屏方式屏方式三屏方式三屏方式反射型（无背光源）反射型（无背光源）透射型（有背光源）透射型（有背光源）2021/9/206液晶液晶显示器示器有源方式有源方式无源方式无源方式三端子器件三端子器件二端子器件二端子器件MOSFETTFTa-Sip-SiTeCdSeMS
4、IDRBTBMIMpinSTNECB铁电液晶液晶TN相相变模式模式2021/9/207第三第三节 液晶液晶显示器的示器的显示原理示原理2021/9/2081、Panel内液晶的旋光性2021/9/2092、偏光片特性2021/9/20103、常白模式2021/9/20112021/9/2012帧反反转液晶液晶显示示有源方式有源方式无源方式无源方式点反点反转静静态驱动法法动态驱动法法多路多路驱动法法行反行反转 笔段笔段、棒形棒形显示示 数字、文字等数字、文字等 矩矩阵显示示 任意任意图形形 高分辨率彩色高分辨率彩色视频显示示 液晶液晶显示主要采用交流示主要采用交流驱动1、驱动方式比较第四第四第四
5、第四节节 液晶液晶液晶液晶显显示示示示驱动驱动原理原理原理原理2021/9/2013无源无源驱动 Passive Matrix型型显示方式是使用把示方式是使用把电极极顺序序驱动的多路的多路驱动方法，方法，选择像素和非像素和非选择像素之像素之间的的电压差小，明暗比低下差小，明暗比低下,很很难显示广示广视角角图像。像。2021/9/2014 有源矩有源矩阵液晶液晶显示器（示器（AM-LCD）是在每个像素上分）是在每个像素上分别设置置一个开关元件，一个开关元件，进行行选择性的性的驱动矩矩阵中的各个像素，可以中的各个像素，可以实现显示画面的高分辨率化和高画示画面的高分辨率化和高画质化化.有源有源驱动2
6、021/9/2015(a)(b)图(a)表示了沟道表示了沟道电流流Ids与与栅极极电压Vgs的关系的关系,图(b)表示了沟表示了沟道道电流流Ids与漏极与漏极电压Vds的关系的关系.当当Vgs Vth时为断开区断开区;当当Vgs Vth时为导通区通区.2、TFT的特性及功能2021/9/2016信号信号线扫描描线GlassGateSiONxa-Si:HSiNxS/DITOPVXn+a-Si存存储电容容象素象素电极极a-Si TFT3、TFT象素的基本象素的基本结构构 2021/9/2017CgdClcRlcCsCgsCdsCspVsVgVcomVpSummary柵电极引线信号引线TFT器件IT
7、O像素电极存贮电容VpVcomVsig.cVgVpVpVsigVoffset馈入特性保持特性 0第n帧第n+1帧4、TFT的等效电路2021/9/2018 a-Si TFT在在TFT-LCD中的作用中的作用功功能能：1)确确认认栅栅引引线线上上是否有是否有电压电压2)TFT打打开开3)确确认认数据引数据引线线上上是否有数据信是否有数据信号号电压电压4)液液晶晶分子偏分子偏转转5)屏屏幕幕显显示内容改示内容改变变2021/9/20195、模块驱动结构图2021/9/2020：帧反反转行反行反转列反列反转点反点反转 TFTLCD基本驱动方法2021/9/2021 灰度驱动方法电压振幅调制灰度法（电
8、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2021/9/2022DC/DC converter Timing ControllerSource driver ICGate driverIC Interface connectordataTTL/LVDSTTL/RSDS/Mini-LVDSVddGammaLCCsVcomdataVcomstv,cpv sth,cph,load,mpol模块驱动电路构成图2021/9/2023 接口接口 标准数字信号、准数字信号、标准模准模拟信号接口和信号接口和LVDS（Low Voltage Different
9、ial Signaling）接口。）接口。直流直流变换（DC/DC）电路路 直流直流变换(DC/DC)电路将接口路将接口输入的入的电源源电压VDD（+5v/+3.3v）或背光源的逆）或背光源的逆变器器电压变换成数据成数据驱动IC和和 栅极极驱动IC所需要的各种直流所需要的各种直流电压。信号控制信号控制电路路 信号控制信号控制电路由路由G/A组成成,它将外部供它将外部供给的数据信号、控制的数据信号、控制 信号以及信号以及时钟信号分信号分别转换成适合于数据和成适合于数据和栅极极驱动IC的的 数据信号、控制信号、数据信号、控制信号、时钟信号。它的功能是色度控制和信号。它的功能是色度控制和 时序控制，
10、内含序控制，内含RAM。具有数据反。具有数据反转，像素极性反，像素极性反转功功 能，并具有自能，并具有自动刷新模式和老化用的刷新模式和老化用的图形。形。2021/9/2024 灰度灰度级电压产生生电路路 公共公共电极极驱动电路（路（Vcom回路）回路）数据数据驱动电路（路（XDRIVE）数据数据线驱动电路由多个数据路由多个数据驱动IC串串联而而组成。要求其成。要求其输 出出电压尽可能均匀，尽可能均匀，输出出电压偏差偏差应在在20mV左右。其功能左右。其功能为完成数据信号由串行并行的完成数据信号由串行并行的转换和提供适当的模和提供适当的模拟电压给数数据据线，并要求提供，并要求提供给液晶盒的液晶盒
11、的电压值必必须在在时间平均上接近零平均上接近零,尽量减少直流成分，以防液晶老化尽量减少直流成分，以防液晶老化变坏。坏。灰度灰度级电压产生生电路将用于数据路将用于数据驱动输出出电压，产生的生的10 个左右灰度个左右灰度级电压各自供各自供给数据数据驱动IC。为显示白色和黑色以示白色和黑色以外的中外的中间灰度的某些灰度的某些图像，以及用像，以及用红（R）绿（G）蓝（B）的）的三基色三基色显示各种示各种颜色，叫做中色，叫做中间灰度灰度显示示 灰度灰度级主要有主要有8灰度、灰度、16灰度、灰度、64灰度和灰度和256灰度等。灰度等。2021/9/2025 扫描描驱动电路（路（Y-DRIVE）扫描描驱动电
12、路通常也是由多个路通常也是由多个栅极极驱动IC串串联而而组成。它成。它的功能是的功能是产生生扫描信号描信号,使每一使每一扫描行依次描行依次导通。它主要由移通。它主要由移位寄存器位寄存器控制控制电路和路和输出出电路路组成的，根据不同的成的，根据不同的显示要求示要求，它的，它的输出波形不同出波形不同。INVERTER电路路 GAMMA校正校正电压电路路2021/9/2026 多灰度化多灰度化 发展展过程：程：8灰度（灰度（512色）色）16灰度（灰度（4096色）色）64灰度（灰度（26万色）万色）目前主流目前主流 256灰度（灰度（1670万色）万色）发展方向展方向 人眼人眼对显示灰度的示灰度的
13、识别能力的极限能力的极限为8比特，因此比特，因此256灰灰 度度为显示的最示的最终目目标 多路多路输出化出化 VGA用用驱动IC：384路（数据），路（数据），256路（路（栅）优点：降低点：降低驱动LSI成本，成本，简化化连接工接工艺，缩短工短工时，降低模降低模块成本成本驱动电路的发展2021/9/2027 6、EMI（Electro Magnetic Interference）考虑 CISPR（国（国际无无线电公害特公害特别委委员会）会）标准准 A级标准：准：产业设备，比，比B级低低5db B级标准：情准：情报设备，要求，要求严格格 测定方法：定方法：3M测定法，定法，5M测定法定法202
14、1/9/2028 解决方案：解决方案：PCB板布线：加强地线，改变PCB板上元件的位置和引线的走向。电源由5V降为3V 降低工作频率 减小数据变换（TDDI）技术 增加EMI滤波器如果两个如果两个连续的数据字的数据字,它的比特数它的比特数变化化(01或或10)超超过3个数据个数据线(RGB)bit数数总数（数（63）的）的1/2,那么那么DTR线使数据使数据线反向，从而使数据反向，从而使数据线变换数数最小。因最小。因为EMI和功耗都是和功耗都是时钟和数据和数据频率的函数，所以减少数据率的函数，所以减少数据线上的上的变换数就会减少数就会减少EMI和功耗。和功耗。TDDI技技术说明：明：2021/9/2029