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1、第二章第二章 液晶显示器基本结构及显示原理液晶显示器基本结构及显示原理第一节第一节 液晶显示器件的基本结构液晶显示器件的基本结构第第二二节节 液晶显示器的分类液晶显示器的分类第第三三节节 液晶显示器的显示原理液晶显示器的显示原理第第四四节节 液晶显示的驱动原理液晶显示的驱动原理第一节第一节 液晶显示器件的基本结构液晶显示器件的基本结构1.偏振片偏振片 2.玻璃基板玻璃基板 3.公共电极公共电极 4.取向层取向层 5.封框胶封框胶 6.液晶液晶 7.隔垫物隔垫物 8.保护层保护层 9.ITO像素电极像素电极 10.栅绝缘层栅绝缘层 11.存贮电容底电极存贮电容底电极 12.TFT漏电极漏电极 1
2、3.TFT柵电极柵电极 14.有机半导体有源层有机半导体有源层 15.TFT源电极及引线源电极及引线 16.各向异性导电胶（各向异性导电胶（ACF）17.TCP 18.驱动驱动IC 19.印刷电路板（印刷电路板（PCB）20.控制控制IC 21.黑矩阵（黑矩阵（BM）22. 彩膜（彩膜（CF）12345648913102121811719120141516172122液晶屏剖面图液晶屏剖面图驱动结构图驱动结构图TFT-LCD阵列基板的整体基本布局阵列基板的整体基本布局a ab bb bc cd dd de ee ef fg gc chhhh ia 像素显示区像素显示区 b 扫描电极外引线（栅线
3、外引线）扫描电极外引线（栅线外引线） c 信号电极外引线信号电极外引线d 短路环短路环 e 转印电极和对盒标记转印电极和对盒标记 f 对版标记（套刻标记）对版标记（套刻标记）g 切割标记切割标记 h 封盒胶框位置封盒胶框位置 i 液晶注入口液晶注入口 第二节第二节 液晶显示器的分类液晶显示器的分类液液晶晶显显示示器器直视型直视型投影型投影型三屏方式三屏方式单屏方式单屏方式前投影型前投影型背投影型背投影型单屏方式单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）液晶显示器液晶显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
4、件MOSFETTFTa-Sip-SiTeCdSeMSIDRBTBMIMpinSTNECB铁电液晶铁电液晶TN相变模式相变模式第三节第三节 液晶显示器的显示原理液晶显示器的显示原理1、Panel内液晶的旋光性2、偏光片特性3、 常白模式帧反转帧反转液晶显示液晶显示有源方式有源方式无源方式无源方式点反转点反转静态驱动法静态驱动法动态驱动动态驱动法法多路驱动多路驱动法法行反转行反转 笔段笔段、棒形显示棒形显示 数字、文字等数字、文字等 矩阵显示矩阵显示 任意图形任意图形 高分辨率彩色视频显示高分辨率彩色视频显示 液晶显示主要采用交流驱动液晶显示主要采用交流驱动1、驱动方式比较无源驱动无源驱动 Pas
5、sive Matrix型显示方式是使用把电极顺序驱动的多路驱动型显示方式是使用把电极顺序驱动的多路驱动方法，选择像素和非选择像素之间的电压差小，明暗比低下方法，选择像素和非选择像素之间的电压差小，明暗比低下,很难显示广视角图像。很难显示广视角图像。 有源矩阵液晶显示器（有源矩阵液晶显示器（AM-LCD）是在每个像素上分别设置）是在每个像素上分别设置一个开关元件，进行选择性的驱动矩阵中的各个像素，可以一个开关元件，进行选择性的驱动矩阵中的各个像素，可以实现显示画面的高分辨率化和高画质化实现显示画面的高分辨率化和高画质化.有源驱动有源驱动(a)(b)图图(a)表示了沟道电流表示了沟道电流Ids与栅
6、极电压与栅极电压Vgs的关系的关系,图图(b)表示了沟表示了沟道电流道电流Ids与漏极电压与漏极电压Vds的关系的关系.当当VgsVth时为断开区时为断开区;当当VgsVth时为导通区时为导通区.2、TFT的特性及功能信号线信号线扫描线扫描线GlassGateSiONxa-Si:HSiNxS/DITOPVXn+a-Si存储电容存储电容象素电极象素电极a-Si TFT3、TFT象素的基本结构象素的基本结构 CgdClcRlcCsCgsCdsCspVsVgVcomVpSummary柵电极引线信号引线TFT器件ITO像素电极存贮电容VpVcomVsig.cVgVpVpVsigVoffset馈入特性保
7、持特性 0第n帧第n+1帧4、TFT的等效电路 a-Si TFT在在TFT-LCD中的作用中的作用功能：1) 确认认栅栅引线线上是否有电压电压2) TFT打开开3) 确认数认数据引线线上是否有数数据信号电压号电压4) 液晶分子偏转转5) 屏屏幕显显示内内容改变变5、模块驱动结构图：帧反转帧反转行反转行反转列反转列反转点反转点反转 TFTLCD基本驱动方法 灰度驱动方法电压振幅调制灰度法（电压灰度法） 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DC/DC converter Timing ControllerSource driver ICGate dr
8、iverIC Interface connectordataTTL / LVDSTTL / RSDS/ Mini-LVDSVddGammaLCCsVcomdataVcomstv,cpv sth,cph,load,mpol模块驱动电路构成图 接口接口 标准数字信号、标准模拟信号接口和标准数字信号、标准模拟信号接口和LVDS （Low Voltage Differential Signaling）接口。）接口。 直流变换（直流变换（DC/DC）电路）电路 直流变换直流变换(DC/DC)电路将接口输入的电源电压电路将接口输入的电源电压VDD （+5v/+3.3v）或背光源的逆变器电压变换成数据驱动）
9、或背光源的逆变器电压变换成数据驱动IC和和 栅极驱动栅极驱动IC所需要的各种直流电压。所需要的各种直流电压。 信号控制电路信号控制电路 信号控制电路由信号控制电路由G/A组成组成,它将外部供给的数据信号、控制它将外部供给的数据信号、控制 信号以及时钟信号分别转换成适合于数据和栅极驱动信号以及时钟信号分别转换成适合于数据和栅极驱动IC的的 数据信号、控制信号、时钟信号。它的功能是色度控制和数据信号、控制信号、时钟信号。它的功能是色度控制和 时序控制，内含时序控制，内含RAM。具有数据反转，像素极性反转功。具有数据反转，像素极性反转功 能，并具有自动刷新模式和老化用的图形。能，并具有自动刷新模式和
10、老化用的图形。 灰度级电压产生电路灰度级电压产生电路 公共电极驱动电路（公共电极驱动电路（Vcom回路）回路） 数据驱动电路（数据驱动电路（XDRIVE） 数据线驱动电路由多个数据驱动数据线驱动电路由多个数据驱动IC串联而组成。要求其输串联而组成。要求其输 出电压尽可能均匀，输出电压偏差应在出电压尽可能均匀，输出电压偏差应在20mV左右。其功能为左右。其功能为完成数据信号由串行并行的转换和提供适当的模拟电压给数完成数据信号由串行并行的转换和提供适当的模拟电压给数据线，并要求提供给液晶盒的电压值必须在时间平均上接近零据线，并要求提供给液晶盒的电压值必须在时间平均上接近零,尽量减少直流成分，以防液
11、晶老化变坏。尽量减少直流成分，以防液晶老化变坏。 灰度级电压产生电路将用于数据驱动输出电压，产生的灰度级电压产生电路将用于数据驱动输出电压，产生的10 个左右灰度级电压各自供给数据驱动个左右灰度级电压各自供给数据驱动IC。为显示白色和黑色以。为显示白色和黑色以外的中间灰度的某些图像，以及用红（外的中间灰度的某些图像，以及用红（R）绿（）绿（G） 蓝（蓝（B）的）的三基色显示各种颜色，叫做中间灰度显示三基色显示各种颜色，叫做中间灰度显示 灰度级主要有灰度级主要有8灰度、灰度、16灰度、灰度、64灰度和灰度和256灰度等。灰度等。 扫描驱动电路（扫描驱动电路（Y-DRIVE） 扫描驱动电路通常也是
12、由多个栅极驱动扫描驱动电路通常也是由多个栅极驱动IC串联而组成。它串联而组成。它的功能是产生扫描信号的功能是产生扫描信号,使每一扫描行依次导通。它主要由移使每一扫描行依次导通。它主要由移位寄存器位寄存器控制电路和输出电路组成的，根据不同的显示要求控制电路和输出电路组成的，根据不同的显示要求，它的输出波形不同，它的输出波形不同。 INVERTER电路电路 GAMMA校正电压电路校正电压电路 多灰度化多灰度化 发展过程：发展过程：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） 发展方向发展方
13、向 人眼对显示灰度的识别能力的极限为人眼对显示灰度的识别能力的极限为8比特，因此比特，因此256灰灰 度为显示的最终目标度为显示的最终目标 多路输出化多路输出化 VGA用驱动用驱动IC：384路（数据），路（数据），256路（栅）路（栅） 优点：降低驱动优点：降低驱动LSI成本，简化连接工艺，缩短工时，成本，简化连接工艺，缩短工时， 降低模块成本降低模块成本驱动电路的发展 6、EMI（Electro Magnetic Interference）考虑 CISPR（国际无线电公害特别委员会）标准（国际无线电公害特别委员会）标准 A级标准：产业设备，比级标准：产业设备，比B级低级低5db B级标准：
14、情报设备，要求严格级标准：情报设备，要求严格 测定方法：测定方法：3M测定法，测定法，5M测定法测定法 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滤波器如果两个连续的数据字如果两个连续的数据字,它的比特数变化它的比特数变化(01或或10)超过超过3个数据线个数据线(RGB)bit数总数（数总数（63）的）的1/2,那么那么DTR线使数据线反向，从而使数据线变换线使数据线反向，从而使数据线变换数最小。因为数最小。因为EMI和功耗都是时钟和数据频率的函数，所以减少数据线上的变和功耗都是时钟和数据频率的函数，所以减少数据线上的变换数就会减少换数就会减少EMI和功耗。和功耗。 TDDI技术说明：技术说明：