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1、1/44:TFModule Team1010.0303.12.12Rev 0.02/44:TFContentsContents LCD 概要1 LCD PANEL2 LCD Module3 别称43/44:TF LCD Display 分类Liquid Crystal DisplayLiquid Crystal DisplayPM LCDPM LCDAM LCDAM LCDTNTNSTNSTNAFLCDAFLCDa-Si TFTa-Si TFTPoly-Si TFTPoly-Si TFTTFDTFDHTPSHTPSLTPSLTPSTwisted NematicSuper Twisted Nem
2、aticAntiferroelectricAmorphous Si TFTThin Film DiodeHigh Temperature Poly Si TFTLow Temperature Poly Si TFTTFT:Thin Film Transistor LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要4/44:TFQVGA:320RGB240 LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要 Resolustion(分辨率)#1#2#3#320.#1#2#3#240 竖线 :320 X 3(R/G/B)横线:240 PIXEL (分辨率):320 X 240=76,800 Sub P
3、IXEL (DOT):320 X 3 X 240=230,4005/44:TF Resolustion 种类 LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要分辨率分辨率 Pixel画画面比率面比率表表现缩写写176x144 76,032 4:3 QCIFQuarter Common Intermediate Format176x200 105,600 QCIF+Quarter Common Intermediate Format+320 x240 230,400 4:3QVGAQuarter Video Graphics Array352x288 304,128 4:3CIFCommon I
4、ntermediate Format480 x272 391,680 16:9WQVGAWide Quarter Video Graphics Array360 x640 691,200 16:9nHDNinth HD640 x480 921,600 4:3VGAVideo graphics Array800 x480 1,152,000 16:9WVGAWide Video Graphic Array480 x864 1,244,160 16:9WVGAWide Video Graphic Array800 x600 1,440,000 4:3SVGASuper Video Graphics
5、 Array1024x768 2,359,296 4:3XGAExtended Graphics Array1280 x768 2,949,120 16:9HDHigh Definition1366x768 3,147,264 16:9HDHigh Definition1280 x1024 3,932,160 5:4SXGASuper Extended Graphics Array1600 x1200 5,760,000 4:3UXGAUltra Extended Graphics Array1920 x1080 6,220,800 16:9Full HDFull High Definitio
6、n1920 x1200 6,912,000 16:10WUXGAWide Ultra Extended Graphic Array6/44:TF“液晶标识装置.利用随着认可电压液晶透视图的变化，各种装置中发生的多样电子信息变化，使变为开始信息传达的电子元件。无自身发光性 不用借光，但是消费电力小，便携式可以广泛使用的平板显示。.”(Nvaver百科词典)液晶Color FilterTFT arrayBack light LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要 Liquid Crystal Display上 Pol下 Pol7/44:TF TFT PANEL 构造 I LCD PANE
7、L LCD PANEL LCD PANEL LCD PANELData 输出Gate 输出Gate 输出IC8/44:TF TFT PANEL 构造 II LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL 上 Glass -Common 电压 下 Glass -Data 电压(COG Source 输出)-Gate 电压(COG Gate 输出)SpacerCommon Electrode(ITO)Gate LineC/FData Bus LinePixel(RGB Sub pixel)GateDrainSourcea-siGate Passivation(SiN
8、x)TFT:Thin Film Transistor9/44:TF LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL Gate 电压输入时 TFT ON TFT ON 时,电流从Source移动到 Drain 通过Source进入,Data 电压储存在 Storage Cap中维持电压 根据储存在Storage Cap的电压和上 Glass的 Common 电压电界现象 液晶回转,以此光亮调节 TFT PANEL 运作原理 10/44:TF LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL TFT PANEL 运作原理 11/44:T
9、F LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL TFT PANEL 运作原理 区分Storage on Common 构造Storage on Gate 构造正面侧面特征-Aperture Ratio(开口率)低-Vcom和 Cs是 维持sync-Storage能力显著-透视率低-Aperture Ratio(开口率)高-Vcom和 Cs是 维持sync-Storage能力在状态上落后-透视率高Gate LineGate LineCommon LinePixel ElectrodeData linePixel ElectrodeGate LineGate L
10、ineData line12/44:TF LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL TFT PANEL 运作原理 区分Storage on Common 构造Storage on Gate 构造等价回路Gate LineData LineCsCLCPixel 电极Common 电极CdsCgsCgdGate LineData LineCsCLCPixel 电极Common 电极CdsCgsCgd13/44:TF LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL TFT PANEL 运作原理 为了PNL PIXEL 驱动所需的电
11、压区分内容Gate 电压 为了能使PIXEL电压得到认可，打开 TFT 门的电压Data电压 通过液晶中认可的电压，和Common 电压形成电界的电压Common电压 通过上 Glass中认可的电压，和 Data 电压形成电界的电压Common 电压Gate 电压Data 电压Pixel(RGB Sub pixel)14/44:TF LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL LCD PANEL TFT PANEL 种类:根据液晶区分-TN(Twisted Nematic)-STN(Super TN)-OCB(Optically Compensated Bend Mode)为了
12、不变化，随着歪斜地起来状态的光学特征看的方向 从使用3角度的光学补偿到 3角度方向为折射率均等的方式.-VA(Vertical Alignment)在电压未得到认可的时候，液晶从基板到竖直的立着遮住光；电压得到认可的时候，液晶下降使光能通过。应用 VA方式制作的技术 Fujitsu(社)的 MVA 方式,IBM 的 PVA 方式,夏普的 ASV 方式.-IPS(In-Plane Switching)现在LPL使用的技术从HITACHI到开发的技术SSIPSSVA应答速度/视角 :TN 数据信号(418个)-电子协议(传送方式)-电源及 GND驱动驱动 ICIC-是驱动回路的核心要素.-由于使用
13、半导体集成回路工程，可构成小的大小的回路.-作用(相似体信号生成)-Panel驱动数据生成-Panel驱动信号生成-Panel驱动电压生成外装部品外装部品外装部品外装部品 (驱动驱动驱动驱动ICICICIC用用用用)-为了驱动IC的运转的部品.-构成要素 -电源安全化电容 -电源电压生成电容 -Panel电压生成电容 Light Guide PlateLight Guide PlateLight Guide PlateLight Guide Plate-位于LC Panel 下层，以Panel 方向，起供给均匀的平面光 的作用-LED /16/44:TF Module DC Block LCD
14、 Module LCD Module LCD Module LCD ModuleLED(Light Guide Plate)EL_onVLout1VBATVLout2VLout3(Charge Pump)VCI(2.8V)Source电压电压LDIVCOMAnalogLDO1.8V(Logic)VCOM(Low drop voltage regulator)TFT LCDGate 电压电压Gate 电压电压17/44:TF IC Outer Configuration LCD Module LCD Module LCD Module LCD ModulePowerGate,Data Outpu
15、tInterfacePowerInput18/44:TF IC BLOCK Diagram LCD Module LCD Module LCD Module LCD ModulePOWEROUTPUTInterface19/44:TF LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module IC BLOCK Diagram20/44:TF INTERFACE LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module CPU interface -接受从CPU中出现的Control Signal，控制 IC输入端的 Instructi
16、on/Data 方式 -在存储器中 writing 后传达为可读性的 Module信号 RGB interface -Interface Signal是通过外部 Controller 在Module中传达为Direct的方式 -Data 信号是不功过 CPU 及 MPU的存储器，为了进来，要求高速信号处理的 录像体现 -如果使用这种方式的话，Partial display,Scroll Function,Interlaced driving等形式不可使用CPU InterfaceRGB InterfaceHOSTInterfaceMemoryGate/DataDriverHOSTInterfa
17、ceGate/DataDriver21/44:TF23=8 gray scales Gray Scale GenerationV1V2V3V4V5V6V7V8T1 T2T3T4 T5 T6 T7 T8WhiteBlack111100000000111111110000D1D2D38 Gray-scaleL/C VoltageDigital Data(3-bit)111 110 101 100 011 010 001 000IC 内部信号COG Source 输出 LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module22/44:TF 彩色 体现(Bit 输入 决
18、定)#of Color=2n(R)2n(G)2n(B)N:#of data bits of LDI 3 bit =8-gray/RGB=512 colors 4 bit =16-gray/RGB=4,096 colors 5 bit =25(R)26(G)25(B)=65,536 colors 6 bit =64-gray/RGB=262,144 colors 8 bit =256-gray/RGB=16,777,216 colors LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module23/44:TF Gray Scale With a Linear L/C
19、 Voltage Gray Scale With a Linear L/C Voltage 通通过人眼看人眼看 display的的时候，候，随随着透着透视率率认识 gray level，但是但是随随着一定的着一定的电压 LEVEL下下 透透视率率会会出出现非非线性，性，在在这种种情情况况下，下，Gray Scale也也会会出出现非非线性性.就就这样，为了了随随Gray Scale 变更更为均等的透均等的透视率的率的话和下面的一和下面的一样。LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module24/44:TF Optimization of Gray Scale
20、 Curve Optimization of Gray Scale Curve 线型的型的 Gray Scale 出出现透透视率率图表，表，视角上可以看到安定的角上可以看到安定的 Gray体体现，但是，但是这种种情情况况先先,视角角变窄了。窄了。也就是也就是,为了体了体现Gray Scale Curve宽阔的的视角和均等的透角和均等的透视率率 要要Optimize.LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module25/44:TF(Gamma)-Correction of Gray Scale(Gamma)-Correction of Gray Scale使
21、用gamma的每个企业虽然有差别，大约使用 1.03.0差异.随着液晶的特性不一样，但是gamma 1.0 时 以正面为基准 20度以上 Gray Level Inversion发生，色相反gamma 3.0时还是20度以上，色相反一般地使用gamma 2.2 视角和透视率都具有良好的值 LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module26/44:TF Waveform of Pixel driving Voltages Waveform of Pixel driving Voltages KickBack Voltage :TFT形成时 根据发生的寄生c
22、apacitance中，由发生的电压强gate off时 V下降的电压由于Even frame和 Odd frame的 kickback电压不一致，为了防止 Flicker，认可Vcom，调节 Voffset (Vd+Vd-)2V=Vd-pCgd(Clc+Cs+Cgd)Voffset=-Vcom LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module27/44:TF Flicker是?-由于可透视光的量的差异，开始时看到像一闪一闪的现象 发生原因 -(+)周期中的 V和(-)周期中的V的大小不一样时 -Vcom的 Center电压高 或者 低时/VcomH,Vc
23、omL电压高 或者 低的情况 -VdataH/VdataL的值高 或者 低 时Vrms被液晶被液晶认可的可的电压V正常正常随随时间的光透的光透视图%正常正常 LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module FLICKER FLICKER 28/44:TF Pixel Driving Methods(1)Pixel Driving Methods(1)在液晶中相同极性的电压持续认可的话，charge 持续在液晶中聚集 随着DC性部分的残留 Contrast 会更高 或者变低。为了解决这个问题 以Frame/Line/Dot或者 multi-line单位 变
24、换极性 使driving Frame Inversion :以一个 frame 为单位使变化极性 -特征:Even/Odd Frame的 Vrms值出现差异时发生一闪一闪.Frame Rate高的时候，为了认知人的眼中中间值 看不到Flicker。H-(V-)Line Inversion:以 Line为单位，使变化极性 -特征:Even/Odd Term的 Vrms值出现差异时，不出现残像，但是线编导下一行会产生 Flicker。体现最容易，是一般的使用方法。Dot Inversion:翻转每个 Dot 极性 -特征:在Flicker中具有很强的特征，但是体现复杂。LCD Module LCD
25、 Module LCD Module LCD Module29/44:TF Pixel Driving Methods(2)Pixel Driving Methods(2)+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-1st Frame2nd Frame3rd FrameFrame InversionLine InversionDot Inversion(Flicker Free)LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module30/44:TF Aperture
26、Ratio&Black Matrix Aperture Ratio&Black Matrix 在在Unit Cell中中 通通过Backlight 会会出出现的部分的面的部分的面积比比 高，通高，通过改善改善Panel光的透光的透视率，提高率，提高 LCD画画面的灰度，面的灰度，同一水准的灰度中，提高吸引性同一水准的灰度中，提高吸引性 减减少少 Backlight 消消费电力力 Aperture Ratio(开开口率口率)由于由于Unit cell的像素的像素电极极差差异异，挡住住Backlight的透的透视，防止，防止连接的接的 Color Filter 混色混色,为了遮住了遮住TFT的光照
27、射，在的光照射，在 Color Filter 基板上基板上设置遮光膜置遮光膜 在在Dark 状状态下，遮住防止像素下，遮住防止像素电极极周周边部分泄露的光，有提高部分泄露的光，有提高 LCD的的 Contrast Ratio的效果。的效果。Black Matrix(B/M)LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module31/44:TF Storage Capacitor Black Matrix Gate/Data Line TFT Area Influential Factors in Aperture Ratio Influential Factor
28、s in Aperture Ratio LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module32/44:TF Defect of TFT Array Defect of TFT Array LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module33/44:TF TFT TFT ArryArry Design For ESD Protection(1)Design For ESD Protection(1)为了防止在工程中发生的 ESD Defect，在Glass外部的数值随着大电阻，起到电流向外逐出的作用。LCD Module
29、LCD Module LCD Module LCD Module34/44:TF TFT TFT ArryArry Design For ESD Protection(2)Design For ESD Protection(2)在Line末端的 Bonding Pad，连接二极管在ESD外的过电流，由Pad流入时，使电流分散，起到遮断从 panel端流入的作用，在 ESD外的 Damage最小化。LCD Module LCD Module LCD Module LCD Module35/44:TF-别别 称称 -36/44:TF像素(畵素,pixel)是?“电视或者传送照片等中，构成画面的最小
30、单位的明暗的点。画面整体的像素数越多(像素大小可变小)，可产生精密的详细的再现画面，这变现为分辨率高.”(Naver百科词典)另一方面,在像素数固定的状态下，画面大小增加的话,分辨率变低.COLOR FILTER构成Display 画面的像素(pixel)中，R,G,B按色别各有一个未点灯点灯1个像素1个 Sub Pixel LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要 Color Filter:Color Filter:像素像素 Pixel Pixel 构构成成37/44:TFStripe 排列-设计&CF工程间断 (直线 Data配电线)-驱动回路间断-高清晰度 Data Displa
31、y (Note PC,PC Monitor)Mosaic 排列-设计间断(直线 Data配电线)-混色性优先-驱动回路复杂Delta 排列-设计复杂(Zigzag Data配电线)-很色性最优先-妨碍性 A/V用 Display (小型 TV)Color Filter:R/G/B Color Filter:R/G/B 排列排列 LCD LCD LCD LCD 38/44:TF-+E+-none LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要科学的特征:折射率异方性电器特征:流传率异方性 液晶的特征液晶的特征39/44:TF 电界界与与液晶液晶间的特征的特征 液晶的特征液晶的特征 OFFON+
32、随电界液晶分子的排列变化。随着液晶分析排列变化的程度,决定通过的光亮。LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要40/44:TF Silicon Silicon 分分类类 Silicon Silicon 原子排列原子排列多多结晶晶 硅硅(Poly Crystalline)高高温温 分离分离 硅硅(High Temperature poly-Silicon)低低温温 分离分离 硅硅(Low Temperature poly-Silicon,LTPS)固体固体结晶晶质(Crystal)非晶非晶质(Amorphous)单结晶晶(Single Crystal)LTPS 代替高代替高温温结晶化工程
33、使用晶化工程使用 Annealing 工程，工程，在在400以下的低以下的低温温中形成非中形成非结晶的硅晶的硅(a-Si)的制造方法。的制造方法。HTPS是是 600以上高以上高温温热处理所需理所需，因，因为代替玻璃基板，代替玻璃基板，使用高价的石英岩基板，生使用高价的石英岩基板，生产单价高价高 LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要41/44:TF区分非晶质 硅 TFT(硅/a-Si)多结晶 硅 TFT(硅/p-Si)硅构造硅原子间距离不均等。硅原子间距离一定，区域内也一定。优点-.硅 层形成工程段数(1回实施)-.常用的 TFT 基本技术-.特征安定性(Tr 特征,Uniform
34、ity)-.有Cost Merit。-.可通过高电流量-.根a-Si 相比 TFT元件较小 (可在Panel内 内存驱动回路,高清晰度,体现高灰度图)-.电子移动图与 a-Si TFT 相比较快。-.低消费电力,少的 DATA Line缺点-.电流容量低。-.Vth 经时变化大。(TFT特性变化)-.Panel內 驱动回路不可内存-.硅 层形成外工程增加(工程复杂,费用增加)用途手机,显示器,TV用 TFT LCD科研项目,手机用高清晰度 TFT LCDAMOLED Display 结结晶晶别别比比较较 LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要42/44:TF Light Guide
35、Plate Light Guide Plate LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要反射层脱离导光板下面的面出来的光重新反射，在导光板内回转的作用.导光板利用透明压克力的Panel，接受从Lamp发散的光，在这个压克力的表面具有蒸着的一定面积和模样的 Pattern 中经过画面的整个领域的光，起到均匀分布的作用。扩散层位于导光板上面，以一定的方向吗，从导光板的表面脱离出来的光是散射 经过导光板表面前半，起均匀传播的作用。三棱镜 UP/DOWN折射在扩散层出现的光,是光集中，起到在 Backlight 表面灰度上升的作用。保护层三棱镜sheet容易发生Scratch,还有在使用两层三
36、棱镜 sheet时有可能产生 moire现象，所以为了防止以上问题，我们使用保护sheet，而且还可以使因三棱镜 sheet造成的很窄的视角得到一定程度的扩散灯 用于挡住四散的Lamp光束，反射导光板和背面的漏光，使之重新入射到导光板中，使Lamp的光利用率达到最大化 扩散层 三棱镜 Down 三棱镜 Up 保护层 反射层导光板灯 灯43/44:TF POLARIZER POLARIZER 原理原理一个方向只有光通过 LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要44/44:TF 遮光遮光光通光通过过 LCD LCD LCD LCD 概概概概要要要要 POLARIZER POLARIZER 特征特征45/44:TF LCD PANEL LCD PANELV LCD PANEL LCD PANEL 驱动概驱动概要要