Panel工作原理及其SPEC

所谓直接驱动法是指在 TFT-LCD 的模块中列驱动器芯片 “直接”提供交流电压且幅度可调。

其它的驱动方式是依靠系统中附加的芯片提供正负电压， 列驱动器仅能使电压可调，而需附加芯片驱动公共电极 ( 也 称COM电极)。
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Array面板说明
S1 G1 G2 G3 TFT Source 線 Gate 線 S2 S3 Sn-1 Sn ITO
CLC
液晶電容
儲存電容 Gm-1 Gm
com
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一 个 典 型 的 TFT-LCD 显示器件，其显示像素 上的信号通过行驱动器 (Row Driver) 和 列 驱 动 器(Column Driver)控制， 其结构如右图所示。

每行和每列的交叉点有 一 个 TFT (Thin Film Transistor) ， TFT 与 一 个显示单元相连接为像 素。进一步的等效分析 如下。
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PANEL的特点及其标准
PANEL正是由这样两个相互 垂直的极化滤光器构成，所以在正 常情况下应该阻断所有试图穿透的 光线。但是，由于两个滤光器之间 充满了扭曲液晶，所以在光线穿出 第一个滤光器后，会被液晶分子扭 转90度，最后从第二个滤光器中穿 出。另一方面，若为液晶加一个电 压，分子又会重新排列并完全平行， 使光线不再扭转，所以正好被第二 个滤光器挡住。总之，加电将光线 阻断，不加电则使光线射出。
LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示器使用了目前最新的全彩 显示技术。 TFT LCD显示器的“核心”——液晶屏的结构是在两块玻璃基板 中间充斥着运动的液晶分子。信号电压直接控制薄膜晶体管的开关状 态，再利用晶体管控制液晶分子，来实现图像的显示。 基本上，整个液晶显示技术的概念是利用液晶的物理特性：通电 时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻 止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。就技术面而言， 液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中 间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭 转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。
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2. PANEL的特点及其标准
PANEL技术的第一个要点是要将液晶灌入两个列有细槽的平 面之间。这两个平面上的槽互相垂直(90度相交)。也就是说，若 一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列， 而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。 由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭 转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列， 使光线能直射出去，而不发生任何扭转。
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PANEL的特点及其标准
PANEL的第二个原理是它依赖 极化滤光器(片)和光线本身。自然 光线是朝四面八方随机发散的。极 化滤光器实际是一系列越来越细的 平行线。这些线形成一张网，阻断 不与这些线平行的所有光。极化滤 光器的线正好与第一个垂直，所以 能完全阻断那些已经极化的光线。 只有两个滤光器的线完全平行，或 者光线本身已扭转到与第二个极化 滤光器相匹配，光线才得以穿透。 （如图）
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PANFEL的优点
显示质量高 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度， 恒定发光，而不象阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新亮点。 因此，液晶显示器画质高而且绝对不会闪烁，把眼睛疲劳降到最低。 没有电磁辐射 传统显示器的显示材料是荧光粉，通过电子束撞击荧光粉而显示，电 子束在打到荧光粉上的一刹那间会产生强大的电磁辐射，尽管目前有 许多显示器产品在处理辐射问题上进行了比较有效的处理，尽可能地 把辐射量降到最低，但要彻底消除是困难的。相对来说，液晶显示器 在防止辐射方面具有先天的优势，因为它根本就不存在辐射。在电磁 波的防范方面，液晶显示器也有自己独特的优势，它采用了严格的密 封技术将来自驱动电路的少量电磁波封闭在显示器中，而普通显示器 为了散发热量的需要，必须尽可能地让内部的电路与空气接触，这样 内部电路产生的电磁波也就大量地向外“泄漏”了。
Panel工作原理及其SPEC
讲师：PE工程师
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目录
一、PANEL工作原理
1. PANEL成像原理 2. PANEL的特点及其标准
二、TFT-LCD驱动电路和模块 三、PANEL工作时序介绍
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1. PANEL 成像原理

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TFT寻址的矩阵液晶显示屏及其外围电路的等效电路图
图中包括三个部分： TFT 寻址矩阵液晶屏； 扫描电极母线驱动电 路和信号电极母线驱 动电路。

显示屏有M条信号电 极母线和 N 条扫描电 极母线。

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PANEL的性能参数与CRT有较大区别
主要反映在色度（色彩多少种或多少位）、分辨率、像素点距、 刷新频率、防眩防反、观察屏幕视角等方面。
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1、分辨率：PANEL的分辨率与CRT显示器不同，一般不能任意调整， 它是制造商所设置和规定的。分辨率是指屏幕上每行有多少像素点、 每列有多少像素点，一般用矩阵行列式来表示，其中每个像素点都能 被计算机单独访问。现在LCD的分辨率一般是800点×600行的SVGA 显示模式和1024点×768行的XGA显示模式。 2、刷新率：PANEL刷新频率是指显示帧频，亦即每个像素为该频 率所刷新的时间，与屏幕扫描速度及避免屏幕闪烁的能力相关。也就 是说刷新频率过低，可能出现屏幕图像闪烁或抖动。
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什么是液晶
液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液 态流动特性。它的物理特性包括：黏性（visco-sity）、弹性 （elasticity）和极化性（polarizalility）。 其黏性和弹性，使其对于方向不同的作用力具有不同的效果，可实现 流动自由能最低的物理模型及产生自然偏转现象。 极化性使液晶在受到外加电场作用时，很容易产生感应偶极性，形成 光电效应。 总之，利用液晶的光电效应，籍由外部电压的控制，再通过液晶分子 的折射特性，及对光线的旋转能力来获得亮暗情况，达到显像目的。
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3、 防眩光防反射：防眩光防反射主要是为了减轻用户眼睛疲劳所增 设的功能。由于LCD屏幕的物理结构特点，屏幕的前景反光，屏幕的 背景光与漏光，以及像素自身的对比度和亮度都将对用户眼睛产生不 同程度的反射和眩光。特别是视角改变时，表现更明显。 4、观察屏幕视角：是指操作员可以从不同的方向清晰地观察屏幕 上所有内容的角度，这与LCD是双层超扭曲向列(Double Super Twist Nematic)还是薄膜式晶体管(Thin Film Transister)有很大关系。因为 前者是靠屏幕两边的晶体管扫描屏幕发光，后者是靠自身每个像素后 面的晶体管发光，其对比度和亮度的差别，决定了它们观察屏幕的视 角有较大区别。DSTN－LCD一般只有60度，TFT－LCD则有160度。
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PANEL的种类
根据PANEL的驱动方式分类： 静态驱动（Static） 单纯矩阵驱动（Simple Matrix） 扭转式向列型（Twisted Nematic）、超扭转式向列型（Super Twisted Nematic）等 主动矩阵驱动（Active Matrix） 薄膜式晶体管型（Thin Film Transistor）、二端子二极管型 （Metal/Insulator/Metal） 目前电脑显示器主要采用TFT LCD，它具有高对比度、色彩丰富、可全 彩化、动态显示、视角较广（80度以下）等特性
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LCD技术缺陷
PANEL包含了在CRT技术中未曾用到的一些东西。为屏幕提供光源的是 盘绕在其背后的荧光管。有些时候，我们会发现屏幕的某一部分出现异常亮 的线条。也可能出现一些不雅的条纹，一幅特殊的浅色或深色图像会对相邻 的显示区域造成影响。此外，一些相当精密的图案(比如经抖动处理的图像)可 能在液晶显示屏上出现难看的波纹或者干扰纹。 另外还有一个视角或者"观察 角度"的问题。PANEL之所以存在视角问题，是由于它采用的是光线透射机制， 会对穿过屏幕的光线进行调节。而CRT是一种光线发射系统。对CRT来说， 屏幕背后的特殊材料(荧光粉)能主动发射出光线。而在PANEL中，虽然光线 能穿透正确的像素，但倾斜的光线也会穿透相邻的像素，所以从正常视角之 外观看时会发现颜色严重失真。
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PANEL技术缺陷
PANEL克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点，但也同时带来了造价 过高、视角不广以及彩色显示不理想等问题。CRT显示可选择一系列分辨率， 而且能按屏幕要求加以调整，但PANEL只含有固定数量的液晶单元，只能在 全屏幕使用一种分辨率显示 (每个单元就是一个像素 )。 CRT 通常有三个电子 枪，射出的电子流必须精确聚集，否则就得不到清晰的图像显示。但PANEL 不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。这正是同样一幅图在 PANEL屏幕上为什么如此清晰的原因。PANEL也不必关心刷新频率和闪烁， 液晶单元要么开，要么关，所以在 40-60Hz 这样的低刷新频率下显示的图像 不会比75Hz下显示的图像更闪烁。 另一方面，PANEL屏的液晶单元极易出现暇疵。对1024x768的屏幕来说， 每个像素都由三个单元构成，分别负责红、绿和蓝色的显示一所以总共约需 240万个单元(1024x768x3=2359296)。很难保证所有这些单元都完好无损。 最有可能的是，其中一部分己经短路(出现"亮点")，或者断路 (出现"黑点")。 有些顾客可能认为如此高昂的价格应该买到完美的 LCD显示屏-很不幸这不是 现实，最多能挑到暇点不特别明显的屏幕而已。
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7、响应时间： 响应时间愈小愈好，它反应了液晶显示器各象素点对 输入信号反应的速度，即pixel由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间 越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。一般会将反 应速率分为两个部份：Rising 和Falling；而表示时以两者之和为准。 8、显示色素： 几乎所有15英寸 LCD都只能显示高彩 (256K)，因 此许多厂商使用了所谓的FRC (Frame Rate Control)技术以仿真的方 式来表现出全彩的画面。当然，此全彩画面必须依赖显示卡的显存， 并非使用者的显示卡可支持16百万色全彩就能使LCD 显示出全彩。
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5、可视角度： 一般而言，LCD的可视角度都是左右对称的，但上下 可就不一定了。而且，常常是上下角度小于左右角度。当然了，可视 角是愈大愈好。然而，大家必须要了解的是可视角的定义。当我们说 可视角是左右80度时，表示站在始于屏幕法线80度的位置时仍可清晰 看见屏幕图像，但每个人的视力不同；因此我们以对比度为准。在最 大可视角时所量到的对比愈大愈好。一般而言，业界有CR3 10及 CR3 5两种标准(CR is Contrast Ratio 即对比度)。 6、亮度、对比度： TFT液晶显示器的可接受亮度为150cd/m2以上， 目前国内能见到的TFT液晶显示器亮度都在200cd/m2左右，亮度低一 点则感觉暗，再亮当然更好，然而对绝大多数用户而言却没有什么实 际意义。
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二、TFT-LCD驱动电路和模块
行驱动器控制每行像素点上的TFT开／关态，即提供TFT的 栅扫描电压，可简单地开或关某一行所有的 TFT，在这一时 刻，只允许访问这一行的像素。

某一列驱动器则控制更新该列像素颜色的明暗程度。
为了防止液晶器件老化，在液晶显示像素上需要加正负电 压驱动。