LCD概论.ppt

1、0. 概论,LCD (Liquid Crystal Display) : 是一种平面显示器,目前常见可分为TFT-LCD及 STN-LCD(TN-LCD)。 TFT-LCD : 3 为彩色平面显示器, 一般用于Notebook、小型DVD显示器等。 STN-LCD : 为单色平面显示器, 用于家电用品、仪器面板、手机、车载、OA 、PDA等等(含TN-LCD)。,1. LCD的原理与制程,1.1 LCD的工作原理 基本上，LCD是借由电场加于液晶，改变其双折射现像，并配合偏光片来決定光的路径。 1.1.1 偏光片的使用 使用偏光片，可決定光的行进路线,1. LCD的原理与制程,1.1.2 液晶

2、的定向 可使液晶分子呈现规则的排列,1. LCD的原理与制程,1.1.3 液晶的定向 可使液晶分子呈现规则的排列后，达到扭转的功能； 不同形态之LCD有不同的扭转角,1. LCD的原理与制程,1.1.4 加入电声场后的液晶 当所加的电场强度高于液晶的界限电压时， 液晶分子便会改变原有的扭转排列状态,1. LCD的原理与制程,1.1.5 液晶与偏光片的效应組合 未加电压：当光线通过上层偏光片，以一特定的方向进入LCD后， 借由液晶的扭转将光路经旋转至特定之角度，而得以 穿透下层偏光片的透过轴向 施加电压：原有液晶分子排列的状态经过施加电压后，已失去了 旋转光路径的功能，因此光线无法透过直交的偏光

3、片,1. LCD的原理与制程,1.2 LCD的制造流程,2. LCD光电特性之定义,2.1 各项光电特性名词解解释 2.1.1 工作电压(Vop)与临限电压(Vth1，Vth2),Conditions： Vth1：(1)Temperature：See Individual Specification. (2)Viewing Angle ()：Minimum value in Individual Specification. (3)Driving Frequency：Maximum value in Individual Specification. (4)Waveform：Selected

4、Waveform. Vth1：(1)Temperature：See Individual Specification. (2)Viewing Angle ()：Minimum value in Individual Specification. (3)Driving Frequency：Maximum value in Individual Specification. (4)Waveform：Selected Waveform.,2. LCD光电特性之定义,2.1.2 视向(Viewing Direction)与视野角(Viewing Angle),= 90 3H,= 18012H,= 27

5、0 9H,LCD PANEL,Eye,Z(=0),6H = 0,2. LCD光电特性之定义,2.1.3 驱动信号之波形(Driving Waveform) VOP：Driving voltage fF：Frame Frequency a：Bias N：Duty (1)SELEVTED WAVEFORM： (2)NON-SELECTED WAVEFORM：,a. A type : b. B type,a. A type : b. B type,2. LCD光电特性之定义,2.1.4 消耗电流(Current Consumption：IC),Conditions： (1)Temperature：2

6、5 0C (2)Driving waveform：32Hz square waveform (3)Voltage applied to all segments,2. LCD光电特性之定义,2.1.5 电容值(Capacitnce：C ),Conditions： (1)Temperature：25 C (2)Driving waveform：1kHz， sine wave，1Vrms (3)Voltage applied to all segments,DIGITAL LCR METER,LCD,Measuring Method of Capacitance.,2. LCD光电特性之定义,2.

7、1.6 对比值(Contrast Ratio：C.R ),Conditions： (1)Temperature：25 0C (2)Operating Voltage(Vop)：Typical value in Individual Specification.,BRIGHTNESS AT Vop (NONSELECT) CONTRAST RATIO BRIGHTNESS AT Vop (SELECT),2. LCD光电特性之定义,2.1.7 响应时间(Response Time：RISE，FALL),3. TN,HTN,STN LCD的外观差异,3.1 TN，HTN，STN LCD的外观差异

8、3.1.1 TN LCD ( Twist Nematic Liquid Crystal Display)扭转向列型液晶 一般为浅灰色底,显示为黑色的字形或图形。 3.1.2 HTN LCD(High Twist Nematic Liquid Crystal Display)高扭转向列型液晶 一般为偏黃绿色底,显示为深蓝色的字形或图形。 3.1.3 STN LCD(Super Twist Nematic Liquid Crystal Display )超高扭转向列型 液晶 Yellow Mode : 橙绿色底,显示为深蓝色的字形或图形。 Gray Mode：灰綠色底,显示为蓝紫色的字型或图形。

9、Blue Mode : 深蓝色底,需配合背光的使用,显示字型之颜色如背光源,常用的背光有黃色、紅色、琥珀色。 Black & White Mode(FSTN) : 灰白色底,显示为黑色的文字与图形在高Duty及多画素的驱动条件下, 仍有著高的对比与宽度视角的表现。,3. TN,HTN,STN LCD的差异,3.2 TN，HTN，STN LCD的应用差异 3.2.1 TN LCD(Twist Nematic Liquid Crystal Display) 适用Static至1/16 Duty驱动条件之应用，亦即驱动书面不太复杂的，情 况可得良好的对比。应用如手表、计算机、简单的仪表显示、掌上型电

10、 玩、一般的通信产品(如：PAGER呼叫器)和汽车音响等。 3.2.2 HTN LCD(High Twist Nematic Liquid Crystal Display) 有较TN型产品更宽的驱动范围和更佳的光电特性，一般为 1/8、1/32Duty 驱动的产品应用，如电话来电识別器 (Caller ID)，个人手帐(Data Bank) 和要求较宽视野角的汽车音响、儿童游戏机、学习机等。 3.2.3 STN LCD(Super Twist Nematic Liquid Crystal Display) 可在高驱动条件如 1/161/240 Duty时，仍拥有优秀的光电特性，因此 STN产品

11、适用于点陈阵图型显示的产品，诸如显示仪表、电子字典，以及 要求较高特性的通信类产品，例如：行动电話，个人行星道航系统(GPS) 等，皆为STN产品的使用范畴。,3. TN,HTN,STN LCD的差异,3.3 各类LCD光电特性的差异 3.3.1 陡度 (Steepness),若Vop太低，使得驱动电压Von液晶之V10，会造成画面显示不夠黑. 若Vop太高，则驱动电压Voff液晶之V90，于是画面会出现鬼影.,3. TN,HTN,STN LCD的差异,3.3.2 反应时间 (Response time),3. TN,HTN,STN LCD的差异,3.3.3 对比 (Contrast Rati

12、o),8,11,13,0,5,10,15,20,25,30,2,4,8,16,32,64,128,TN,HTN,STN,FSTN,Duty,C. R.,3. TN,HTN,STN LCD的差异,3.3.4 视角 (View Angle),TN(1/4DUTY),STN(1/16DUTY),HTN(1/4DUTY),TN(1/16DUTY),4. 有关LCD的驱动事项,4.1 LCD驱动方式 液晶分子(Liquid Crystal)是有极性的，显示段(节)的透光率決定于 前后电机上所施加电压的R.M.S值 (Root Mean Square.均方根值， 或种有效值) ， 因此驱动信号必须为交流信

13、号；如果使用直流信 号驱动，将完全无法工作；即使是交流信号，若含有直流成份， 亦属于单向电场应用，容易引起电化学反应，而造成液晶寿命的 急速衰減。 LCD的驱动方式可分为Static Driving(直接驱动)，Multiplex Driving(多工驱动，多路驱动)。,4. 有关 LCD的驱动事项,4.1.1 直接驱动Static Driving) a. 驱动方法，是将每一个字节都分別拉出一个电机(Segment)与共同电机(Common)相对应；且单独 驱动，不与其他电机复合使用。,Common Layout,Segment Layout,直接驅動的波形,直接驱动波形合成较单纯，只要在字节

14、相对应的Segment 加上电压，经COM与SEG相減后，有AC电 压信号(大于液 晶的启始电压Vth)，此Segment相对应的字节便会点亮反之 ，在Segment相对的字节上 加上电压后，COM減 SEG电压 为0V，此字节将不会被点亮。 b. 优缺点： 优点：显示效果良好，无鬼影。 缺点：显示字节多时，Layout线路变得复杂，端子数愈多。,4. 有关 LCD的驱动事项,4.1.2 多工驱动 (Multiplex Driving) 多工驱动的方式是把LCD的电机組合成矩阵形式，其主要目的是減少端子线量。,a. 直接驱动与多工驱动之Layout线路比较：,直接驱动线路,多工驱动线路,4.

15、有关LCD的驱动事项,b. 多工驱动的波形常用的形式有两种，一种为A-TYPE，另一种为B-TYPE。,在A-TYPE图形中，我们可以发现在Common-Segment的部份，波形正负交替是连续 的，也就是说当 T1为正半个时，T2便转变为负半边，且都在一个Frame內完成。在 B-TYPE中，正负半边的信号是在不同一个Frame的时间内产生，这便是两者间最主 要的差异。 c. 优缺点： 优点：Layout线变得简单，端子数较少。 缺点：Duty数越高，驱动电压的VonVoff值，将变得越小，显示效果变差。,A Type Waveforms (1/3 Duty, 1/3 Bias),B Typ

16、e Waveforms (1/3 Duty, 1/3 Bias),4. 有关 LCD的驱动事项,4.2 LCD的实际工作电压 4.2.1 Von，Voff电压计算 a.静态驱动： Von(rms) = Vop Voff(rms) = 0 无鬼影 b.多工驱动： Vop Bias2+Duty-1 Von(rms) = Bias Duty Vop (Bias-2)2+Duty-1 Voff(rms) = Bias Duty c.最佳Bias的选择： Bias数： Duty数 +1,例：1/4 Duty驱动时，最佳Bias：4 +1=31/3 Bias,4. 有关 LCD的驱动事项,4.2.2 液晶与Von，Voff关系,4. 有关LCD的驱动事情项,4.2.3 Vop与液晶关系,4. 有关LCD的驱动事项,4.2.4 Duty与液晶关系,4. 有关 LCD的驱动事项,4.3 VON，VOFF的量测方法： 4.3.1 工具 a. 有True RMS功能之数位电表 (AC频宽2KHz) b. 待测Module 4.3.2 步骤 a.找出LCD上点亮(ON)的字节，其相对应之COM及