1、 TFT-LCD顯示原理及驅動介紹和電路架構TFT LCD 簡介TFT-LCD 面板介紹 TFT-LCD 顯示原理TFT-LCD 基本驅動方式及應用TFT-LCD 驅動電路架構補充： MVA顯示原理介紹主要內容TFT LCD 簡介TFT LCD的相關知識TFT LCD：Thin Film Transistor Liquid Crystal Display。 超薄膜晶體管液晶顯示器1、優點：2、缺點：觀賞視角的限制響應速度較慢（液晶轉動速度決定）播放劇烈運動的圖像會出現圖像模糊操作溫度范圍有限制LC： Liquid Crystal 液態晶體。CF：Color Filter彩色濾光片。分R、G、B

2、 三種顏 色的濾光片。B/L： Back light背光。 L/G： Light Guide導光板。data line:數據線，進行數據的傳輸。 scan line :掃描線，控制TFT的開關。 控制TFT上的電晶體是on/off。 On時，資料可以傳 輸；off時，資料不能傳輸。12801024TFT LCD相關名詞TFT-LCD 面板介紹TFTPolarizer 偏光板 CFPolarizer 偏光板 PCBALight Guide燈管LC cellTFT LCD 顯示器面板 生產流程 液晶分子可改變光的極化狀態，穿過扭曲液晶時，光線被液晶分子扭轉90度。通過TFT電壓控制開關來控制液晶分

3、子兩端的電壓，不同壓差下有不同穿透率，極化程度也相應改變，從而達到控制光線的強弱的目的。偏光板Polarizer 彩色濾光片 彩色濾光片為液晶顯示器彩色化的關鍵組件,透過彩色濾光片才能使高灰階的液晶顯示器達到全彩色化,所以彩色濾光片之作用在于利用濾光的方式產生RGB三原光,再將三原光以不同的強弱比例混合而呈現各種色彩,使LCD顯示出全彩.ITO sputter B R G 黑色矩陣TFT-LCD用無堿玻璃批注: 最基本的彩色濾光片其結構為玻璃基板(Glass substrate)上制作防反射之黑色遮光層,即為BM層,再依序制作上具有透光性紅 綠藍三原色之彩色濾光膜層(濾光層之形狀 尺寸色澤配列

4、依不同用途之液晶顯示器而異),最后濺鍍上透明導電膜(ITO Indium Tin Oxide).Black Matrix目的:遮蔽漏光區域，以免看到漏光導致對比下降Black Matrix材料:Cr, CrO2, resin1.液晶可以被光穿透，并影響光的偏振性； 2.在液晶分子兩端所加電壓的不同，液晶分子的翻轉程 度不同，根據液晶角度的不同透過光的偏振性也不同；開關打開開關閉合液晶液晶層液晶互相牽引 做個轉向的動作 加電壓后轉向改變通過它改變光的強弱光源垂直偏光板玻璃電極玻璃電極液晶水平偏光板GDSScan Data 液晶亮度的控制原理液晶極性反轉驅動液晶必須以交流信號驅動 長時間維持某一極

5、性,液晶分子可能受到破壞VCOM (CF側電極)- - - -+- - - -Vpixel (TFT側電極)VCOM+- - - -+- - - -Vpixel正極性驅動Vpixel Vcom負極性驅動Vpixel 3.5% color space lossDithering Color LossTFT-LCD的穿透率：TFT-LCD面板的宿命：光學穿透率不佳。開口率：液晶分子中光線能透過的有效區域的比例。即液晶 分子中有效的透光區域與全部面積的比例，就稱之為 開口率。100%開口率=B/A*100%AB光學穿透率不佳原因： 1，TFT的開口率：約60%以上。 2，CF的濾光效率：約1/3以下

6、。 3，偏光板的極化效率（含兩片吸收）：約40%上下。 三項相乘60%1/3 40%約為8% 所以，在TFT LCD的設計中，要盡量提高開口率，因為只有提高開口率，便可以增加亮度，而同時背光板的亮度也不用那么高，可以節省耗電及花費。TFT-LCD 基本驅動方式及應用TFT功能示意圖Feed ThroughGDSData lineScan lineVstVcomClcCstCgsVgVdVs V = (Vgh-Vgl) Cgs+Cst +ClcCgsVgh-Vgl根據公式Q=CU由電荷不滅定律,可求得 feed through V (Vd-Vgh)Cgs+(Vd-Vst)Cst+(Vd-Vcom

7、)Clc=(Vs-Vgl)Cgs+(Vs-Vst)Cst+(Vs-Vcom)Clc V =Vd-VsVcomVgVdVsVVghVgl1 line1 frameVfeed through電壓,它的成因主要是因為面板上其它電壓的變化,經由寄生電容或是儲存電容,影響到顯示電極電壓的正確性.在LCD面板上主要的電壓變化來源有3個,分別是gate driver電壓變化,source driver電壓變化,以及common電壓變化.而這其中影響最大的就是gate driver電壓變化(經由Cgs或是Cs)。GDSData lineVcomClcCstCgsVdVsV+Voltage-VoltageTra

8、nsmittanceVdVsVcomOptimized Vcom for each grayVCOM 液晶本身感受到的電壓是Vcom與Gamma電壓之間的壓差。但實際上，每一灰階是由Vcom與兩正負周期的Gamma Voltage組成。所以當正負周期的壓差不一樣時，就會產生Flicker的現象。VCOMVCOM 這兩種不同的Common驅動方式影響最大的就是source driver的使用. 以不同Common電壓驅動方式的穿透率來說, 我們可以看到, 當common電極的電壓是固定不變的時候, 顯示電極的最高電壓, 需要到達common電極電壓的兩倍以上. 而顯示電極電壓的提供, 則是來自于

9、source driver. 以圖中common電極電壓若是固定于5伏特的話, 則source driver所能提供的工作電壓范圍就要到10伏特以上. 但是如果common電極的電壓是變動的話, 假使common電極電壓最大為5伏特, 則source driver的最大工作電壓也只要為5伏特就可以了. 就source driver的設計制造來說, 需要越高電壓的工作范圍, 制程與電路的復雜度相對會提高, 成本也會因此而加高. TFT-LCD驅動系統架構及組成GAMMATCONDC/DCInput Signal (LVDS)驅動電路三大區塊TimingControllerData DriverT

10、FT-LCD PanelScan DriverRGB pixelSTHSTVDC/DCConverterGammaCorrectionVccTTLRSDS LVDS驅動電路三大區塊1. Timing Controller(TCON)2. Gamma Correction3. DC/DC Converter驅動系統架構-1TFT-LCD PanelTCONRGB dataSTHSTVDC/DCGammaData DriverScan DriverOne PATH架構:Two PATH架構:TFT-LCD PanelTCONData DriverRGB dataASTHDC/DCGammaBSTH

11、Scan DriverSTV驅動系統架構-2目的: lower clock rate for EMITCON 架構 Data Driver架構Scan Driver架構Power DC架構GAMMA電壓的產生：Gamma1Gamma2Gamma3Gamma4Gamma10VREFV5VVCC: Regular IC 1Pin:接地2Pin&4Pin:輸出3Pin:輸入V5V:5V1234VAA是由V5V（5V）通過Boost電路得到的，可以從X-Board上測得VAA電壓值為。VAA有以下兩大功能：通過Charge Pump得到VGH、VGL。通過分壓得到10組GAMMA值和VCOM值來控制6

12、4灰階。 VGL、VGH為液晶開關電壓。當Gate端為VGL時，液晶關閉；當Gate端為VGH時，液晶開啟。VGL為-6.8V,VGH為23V。但事實上供Panel端的VGH不為直流，而是幅值為23V的脈寬波形。VCOMVREF 10V VCOM 4VVR1R161C79R1667.87K2.2K4.75KMVA顯示原理介紹MVA顯示原理介紹上圖表示了液晶分子依靠一個叫做Protrusion的屋脊狀凸起物來使液晶本身產生一個預傾斜角（pre-tilt Angle）。這個凸起物頂角的角度越大，則分子長軸的傾斜度就越小。 在未加電的時候，液晶分子長軸垂直屏幕，只有在靠近凸起物電極的液晶分子才略有傾斜，光線此時無法穿過。當加電后，由于分子間的牽引力作用，凸起物附近的液晶分子迅速帶動其它液晶分子轉動到垂直于凸起物表面狀態，也就是液晶分子的長軸傾斜于這個屏幕，這樣相對以前的模式，屏幕的透射程度就上升了，從而實現調制光線的作