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

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1 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

2 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）

3 液晶屏剖面图

4 驱动结构图

5 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

6 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

7 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

8 第三节 液晶显示器的显示原理

9 1、Panel内液晶的旋光性

10 2、偏光片特性

11 3、 常白模式

12

13 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

14 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。

15 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.

16 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.

17 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

18 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

19 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

20 5、模块驱动结构图

21 ： TFT－LCD基本驱动方法 帧反转 行反转 列反转 点反转

22 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）

23 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

24 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。

25 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。

26 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。

27 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） 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

28 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

29 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。