LCD驱动原理ppt课件

1、Module Team1010. 03. 12Rev 0.0 LCD 概要1 LCD PANEL2 LCD Module3 别称4 LCD Display 分类Twisted NematicSuper Twisted NematicAntiferroelectricAmorphous Si TFTThin Film DiodeHigh Temperature Poly Si TFTLow Temperature Poly Si TFTTFT : Thin Film TransistorQVGA : 320RGB240 Resolustion (分辨率)#1#2 #3#320.#1#2#3#24

2、0 竖线 : 320 X 3 (R/G/B) 横线 : 240 PIXEL (分辨率) : 320 X 240 = 76,800 Sub PIXEL (DOT ) : 320 X 3 X 240 = 230,400 Resolustion 种类分辨率分辨率 Pixel画面比率画面比率表现表现缩写缩写176x144 76,032 4:3 QCIFQuarter Common Intermediate Format176x200 105,600 QCIF+Quarter Common Intermediate Format+320 x240 230,400 4:3QVGAQuarter Video

3、 Graphics Array352x288 304,128 4:3CIFCommon Intermediate 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 Array8

4、00 x600 1,440,000 4:3SVGASuper Video Graphics 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 x

5、1080 6,220,800 16:9Full HDFull High Definition1920 x1200 6,912,000 16:10WUXGAWide Ultra Extended Graphic Array“ 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 Liquid Crystal Display上 Pol下 Pol TFT PANEL 构造

6、 IData 输出Gate 输出Gate 输出IC TFT PANEL 构造 II 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 (SiNx)TFT : Thin Film Transistor Gate 电压输入时 TFT ON TFT ON 时, 电流从Source移动

7、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 TFT PANEL 运作原理 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- Stora

8、ge能力在状态上落后-透视率高Gate LineGate LineCommon LinePixel ElectrodeData linePixel ElectrodeGate LineGate LineData line 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CdsCgsCgd TFT PANEL 运作原理 为了PNL PIXEL 驱动所需

9、的电压区分内容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) TFT PANEL 种类 : 根据液晶区分- TN (Twisted Nematic)- STN (Super TN)- OCB (Optically Compensated Bend Mode) 为了不变化，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

10、 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 IC- 是驱动回路的核心要素.- 由于使用半导体集成回路工程， 可构成小的大小的

11、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- 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 -位于LC Panel 下层，以Panel 方向，起供给均匀的平面光 的作用-LED / Module DC BlockLED(Light Guide Plate) EL_onVLout1VBATVLout2VLout3(Charge Pump)VCI (2.8V)Source电压电压LDIVCOMAnalogLDO1.8V(Logic)VCOM(Low drop

12、voltage regulator)TFT LCDGate 电压电压Gate 电压电压 IC Outer ConfigurationPowerGate, Data OutputInterfacePowerInput IC BLOCK DiagramPOWEROUTPUTInterface IC BLOCK Diagram INTERFACE CPU interface - 接受从CPU中出现的Control Signal，控制 IC输入端的 Instruction/Data 方式 - 在存储器中 writing 后传达为可读性的 Module信号 RGB interface - Interfa

13、ce 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/DataDriverHOSTInterfaceGate/DataDriver23 = 8 gray scales Gray Scale GenerationV1V2V

14、3V4V5V6V7V8T1 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 彩色 体现 (Bit 输入 决定)# 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 = 4,0

15、96 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 通过人眼看通过人眼看 display的时候，随着透视率认识的时候，随着透视率认识 gray level， 但是随着一定的电压但是随着一定的电压 LEVEL下下 透视率会出现非线性，透视率会出现非线性， 在这种情况下，在这种情况下，Gray Scale也会出现非线性也会出现非线性. 就这样，为了随就这样，为了随Gray Scale 变更

16、为均等的透视率的话和下面的一样。变更为均等的透视率的话和下面的一样。 线型的线型的 Gray Scale 出现透视率图表，视角上可以看到安定的出现透视率图表，视角上可以看到安定的 Gray体现，但是这种情况先体现，但是这种情况先, 视角变窄了。视角变窄了。 也就是也就是, 为了体现为了体现Gray Scale Curve宽阔的视角和均等的透视率宽阔的视角和均等的透视率 要要Optimize.使用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

17、.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 KickBack Voltage : TFT形成时 根据发生的寄生capacitance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 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

18、小不一样时 - Vcom的 Center电压高 或者 低时 / VcomH,VcomL电压高 或者 低的情况 - VdataH/VdataL的值高 或者 低 时Vrms被液晶认可的电压被液晶认可的电压V正常正常随时间的光透视图随时间的光透视图%正常正常 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 变换极性 使driving Frame Inversion : 以一个 frame 为单位使变化极性 - 特征: Even/Odd Fr

19、ame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。 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

20、-+-+-+-+-1st Frame2nd Frame3rd FrameFrame InversionLine InversionDot Inversion( Flicker Free ) 在在Unit Cell中中 通过通过Backlight 会出现的部分的面积比会出现的部分的面积比 高，通过改善高，通过改善Panel光的透视率，提高光的透视率，提高 LCD画面的灰度，画面的灰度， 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 减少减少 Backlight 消费电力消费电力 Aperture Ratio ( 开口率开口率) 由于由于Unit cell的像素电极差异，挡住的像素电极

21、差异，挡住Backlight的透视，防止连接的的透视，防止连接的 Color Filter 混色混色, 为了遮住为了遮住TFT的光照射，在的光照射，在 Color Filter 基板上设置遮光膜基板上设置遮光膜 在在Dark 状态下，遮住防止像素电极周边部分泄露的光，有提高状态下，遮住防止像素电极周边部分泄露的光，有提高 LCD的的 Contrast Ratio的效果。的效果。 Black Matrix (B/M) Storage Capacitor Black Matrix Gate / Data Line TFT Area为了防止在工程中发生的 ESD Defect，在Glass外部的数值

22、随着大电阻，起到电流向外逐出的作用。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。- 别别 称称 -像素 (畵素, pixel) 是? “电视或者传送照片等中，构成画面的最小单位的明暗的点。 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

23、一个未点灯点灯1个像素1个 Sub Pixel Color Filter : 像素像素 Pixel 构成构成 Stripe 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 Display (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 排列排列- - - -+ + +E+

24、-none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 电界与液晶间的特征电界与液晶间的特征 液晶的特征液晶的特征 OFFON+ 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。 Silicon 分类分类 Silicon 原子排列原子排列多结晶多结晶 硅硅(Poly Crystalline)高温高温 分离分离 硅硅(High Temperature poly-Silicon)低温低温 分离分离 硅硅(Low Temperature poly-Silicon, LTPS)固体固体结晶质结晶质(Crystal)非晶质非晶质(Amorphou

25、s)单结晶单结晶(Single Crystal)LTPS 代替高温结晶化工程使用代替高温结晶化工程使用 Annealing 工程，工程， 在在400以下的低温中形成非结晶的硅以下的低温中形成非结晶的硅(a-Si)的制造方法。的制造方法。HTPS是是 600以上高温热处理所需以上高温热处理所需 ，因为代替玻璃基板，因为代替玻璃基板， 使用高价的石英岩基板，生产单价高使用高价的石英岩基板，生产单价高区分非晶质 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