第二章 液晶显示器基本结构及显示原理 第一节 液晶显示器件的基本结构 第二节 液晶显示器的分类 第三节 液晶显示器的显示原理 第四节 液晶显示的驱动原理

第一节 液晶显示器件的基本结构 1.偏振片 2.玻璃基板 3.公共电极 4.取向层 5.封框胶 6.液晶 7.隔垫物 8.保护层 21 22 3 4 5 6 20 4 17 8 9 10 2 18 16 1 19 15 14 13 12 11 1.偏振片 2.玻璃基板 3.公共电极 4.取向层 5.封框胶 6.液晶 7.隔垫物 8.保护层 9.ITO像素电极 10.栅绝缘层 11.存贮电容底电极 12.TFT漏电极 13.TFT柵电极 14.有机半导体有源层 15.TFT源电极及引线 16.各向异性导电胶（ACF）17.TCP 18.驱动IC 19.印刷电路板（PCB）20.控制IC 21.黑矩阵（BM）22. 彩膜（CF）

液晶屏剖面图

驱动结构图

TFT-LCD阵列基板的整体基本布局 a 像素显示区 b 扫描电极外引线（栅线外引线） c 信号电极外引线 e f g h i a 像素显示区 b 扫描电极外引线（栅线外引线） c 信号电极外引线 d 短路环 e 转印电极和对盒标记 f 对版标记（套刻标记） g 切割标记 h 封盒胶框位置 i 液晶注入口

第二节 液晶显示器的分类 透射型（有背光源） 直视型 液晶显示器 反射型（无背光源） 单屏方式 前投影型 三屏方式 投影型 单屏方式 背投影型 三屏方式

液晶显示器 有源方式 无源方式 三端子器件 二端子器件 MOSFET TFT CdSe a-Si p-Si Te MIM MSI DR BTB pin TN STN ECB 铁电液晶 相变模式

第三节 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

第四节 液晶显示驱动原理 1、驱动方式比较 液晶显示 有源方式 无源方式 帧反转 行反转 点反转 静态驱动法 动态驱动法 多路驱动法 高分辨率彩色视频显示 笔段、棒形显示 数字、文字等 矩阵显示 任意图形 ※ 液晶显示主要采用交流驱动

无源驱动 Passive Matrix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,很难显示广视角图像。

有源驱动 有源矩阵液晶显示器（AM-LCD）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，可以实现显示画面的高分辨率化和高画质化.

2、TFT的特性及功能 (a) (b) 图(a)表示了沟道电流Ids与栅极电压Vgs的关系,图(b)表示了沟道电流Ids与漏极电压Vds的关系.当Vgs﹤Vth时为断开区;当Vgs﹥Vth时为导通区.

3、TFT象素的基本结构 信号线 存储电容 a-Si TFT 扫描线 象素电极 Glass Gate SiONx a-Si:H SiNx S/D ITO PVX n+a-Si 存储电容 a-Si TFT 扫描线 象素电极

Summary 4、TFT的等效电路 Cgd Clc Rlc Cs Cgs Cds Csp Vs Vg Vcom TFT器件 柵电极引线 △Vp Summary 柵电极引线 信号引线 TFT器件 ITO像素电极 存贮电容 Vp Vsig.c Vsig Voffset 馈入特性 保持特性 第n帧 第n+1帧

a-Si TFT在TFT-LCD中的作用 功能： 1) 确认栅引线上是否有电压 2) TFT打开 3) 确认数据引线上是否有数据信号电压 4) 液晶分子偏转 5) 屏幕显示内容改变

5、模块驱动结构图

： TFT－LCD基本驱动方法 帧反转 行反转 列反转 点反转

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 电压振幅调制灰度法（电压灰度法）

模块驱动电路构成图 DC/DC converter Timing Controller Source driver IC Gate Interface connector data TTL / LVDS TTL / RSDS / Mini-LVDS Vdd Gamma LC Cs Vcom stv,cpv sth,cph, load,mpol

⑴ 接口 ⑵ 直流变换（DC/DC）电路 ⑶ 信号控制电路 标准数字信号、标准模拟信号接口和LVDS ⑴ 接口 标准数字信号、标准模拟信号接口和LVDS （Low Voltage Differential Signaling）接口。 ⑵ 直流变换（DC/DC）电路 直流变换(DC/DC)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IC和 栅极驱动IC所需要的各种直流电压。 ⑶ 信号控制电路 信号控制电路由G/A组成,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IC的 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RAM。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。

⑷ 灰度级电压产生电路 ⑸ 公共电极驱动电路（Vcom回路） ⑹ 数据驱动电路（X－DRIVE） 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IC。为显示白色和黑色以 外的中间灰度的某些图像，以及用红（R）绿（G） 蓝（B）的 三基色显示各种颜色，叫做中间灰度显示 灰度级主要有8灰度、16灰度、64灰度和256灰度等。 ⑸ 公共电极驱动电路（Vcom回路） ⑹ 数据驱动电路（X－DRIVE） 数据线驱动电路由多个数据驱动IC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±20mV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 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，以防液晶老化变坏。

⑺ GAMMA校正电压电路 ⑻ INVERTER电路 ⑼ 扫描驱动电路（Y-DRIVE） 扫描驱动电路通常也是由多个栅极驱动IC串联而组成。它 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 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 ，它的输出波形不同。

驱动电路的发展 ① 多灰度化 发展过程：8灰度（512色） 16灰度（4096色） 64灰度（26万色）— 目前主流 发展过程：8灰度（512色） 16灰度（4096色） 64灰度（26万色）— 目前主流 256灰度（1670万色）— 发展方向 ※ 人眼对显示灰度的识别能力的极限为8比特，因此256灰 度为显示的最终目标 ② 多路输出化 VGA用驱动IC：384路（数据），256路（栅） 优点：降低驱动LSI成本，简化连接工艺，缩短工时， 降低模块成本

6、EMI（Electro Magnetic Interference）考虑 ★ CISPR（国际无线电公害特别委员会）标准 A级标准：产业设备，比B级低5db B级标准：情报设备，要求严格 测定方法：3M测定法，5M测定法

解决方案： ⑴ PCB板布线：加强地线，改变PCB板上元件的位置和引线的走向。 ⑵ 电源由5V降为3V ⑶ 降低工作频率 ⑷ 减小数据变换（TDDI）技术 ⑸ 增加EMI滤波器 ※ TDDI技术说明： 如果两个连续的数据字,它的比特数变化(0→1或1→0)超过3个数据线(RGB)bit数总数（6×3）的1/2,那么DTR线使数据线反向，从而使数据线变换数最小。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换数就会减少EMI和功耗。