液晶显示——驱动
第4章有源矩阵液晶显示的驱动
第四章 有源矩阵液晶显示的驱动无源矩阵驱动的缺点1、 存在交叉串扰，驱动路数的宽容度α随N 的增加而迅速下降，11max −+=N N α，使对比度降低。
2、 当N 上升，象素工作的占空比1/N 也下降，需提高驱动电压（引起象素电极间的电压差减小，从而降低显示质量）。
有源矩阵分类4.1二端有源器件一、二极管寻址矩阵液晶显示1、液晶盒与二极管串联电路的电光特性γ=V 90/V 10 →γ= (V b +V 90) /（V b +V 10） 即γ= 1+ΔV /（V b +V 10） （ΔV=V 90―V 10） 若二极管伏安特性呈理想矩形，V b 大，γ→1。
（可突破液晶屏的扫描极限） 2、等效电路D NM 和P NM 分别代表二极管和液晶象素；寻址过程与普通液晶屏一样，象素的开启电压与二极管的正向压降有关。
二极管反向电阻大于液晶像素的漏阻，被选择像素充上电压后，当寻址信号移去后，仍将保持，因为串联的二极管反向不导通。
像素上电荷只有靠自身的漏电才能泄放掉，这决定于液晶像素的介质弛豫常数τlc 。
Y b 90 Y XF b单二极管有源矩阵可消除交叉效应，但无存储效应。
二、双阈值元件 1、结构图4-3 双阈值元件寻址的液晶器件的等效电路和驱动电压波形2、寻址扫描脉冲：正的置位(充电)脉冲和负的复位(放电)脉脉冲组成。
1）复位：Xi 加-nV b ，Yj 接地；i 行上D ijB 导通放电，电压清零； 2）置位：Xi 加nV b ，Yj 加V Y ；i 行上D ijA 导通对LC 充电。
满足条件：nV b +V Y > V 90nV b < V 104.2 三端有源器件二端子AM 方式：大大提高了液晶显示的显示容量、对比度和响应速度。
但二端子元件的阈值电压的均匀性和稳定性将直接影响显示特性；寄生电容C NL 必须满足C NL /C LC <0.1。
三端子AM 方式（FET ）：可把开关元件的控制电压和液晶像素的驱动电压分开设置。
lcd液晶驱动2
图４译码器ＬＥＤ模式仿真波形
Ｆｉｇ．４ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｖ＠ｆｏｒｍ ｏｆ ｄｅｃｏｄｅｒ ｉｎ ＬＥＤ ｍｏｄｅ
［２］李维程，郭强．液晶显示应用技术［Ｍ］．北京：电子工业出版 社，２０００：３３９—３４４．
［３］刘润华，单亦先．电子设计自动化［Ｍ］．东营：石油大学出版
社，２００１：１２７一１３４．
的方波信号，其电压是脉冲信号的两倍，因而显示器显 示字形；而当Ａ＝０时，异或门输出脉冲信号Ｃ与其输 入信号Ｂ同频同相，从而使ＬＣＤ显示器的两端电压为 ０，显示器呈白色而不显示字形。
…时： ］ｎ厂
ｎ几
黑
公共电极
图１ 液晶驱动电路及电极波形
Ｆｉｇ．１ ＬＣＤ ｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ
在数字系统的信息显示中，十进制数字的显示是 最基本的显示方式，通常对于ＬＥＤ和ＬＣＤ显示器，应 采用不同的显示译码器，这样对于硬件电路已设计好 的系统其显示器就只能固定为一种，而使用ＣＰＬＤ／ＦＰ— ＧＡ所设计的通用显示译码器，无需改变电路硬件结 构即可实现ＬＥＤ或ＬＣＤ的数码显示。
修改稿收到日期：２００７—１０—１９。 作者邓翔宇，男，１９７４年生，２００５年毕业于西安电子科技大学通信 工程学院，获硕士学位，讲师；主要从事电子与通信工程专业方面的研 究。
基于ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ的ＬＥＤ／ＬＣＤ通用显示译码器设计邓翔宇
基于ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ的ＬＥＤ／ＬＣＤ通用显示译码器设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｏｍｍｏｎｌｙ Ｕｓｅｄ ＬＥＤ／ＬＣＤ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｃｏｄｅｒ Ｂａｓｅｄ ＯＲ ＦＰＧ芦／ＣＰＬＤ
邓翔穹
（兰州工业高等专科学校电气工程系，甘肃兰州７３００５０）
液晶显示器故障实例之驱动板
液晶显示器故障实例之驱动板三星153V故障现象和故障特点：插上信号线开机正常显示，一段时间后黑屏，马上又亮起、又黑屏、如此反复；不插信号线屏幕菜单提示：“检查信号线”。
故障部位：MCU程序坏。
联想LXH-L15【冠捷T560K】故障现象和故障特点：通电黑屏，亮黄灯，开关失灵。
故障部位：MCU程序坏。
通病。
爱国者586T【主芯片gm2115,中华双50pin屏】故障现象和故障特点：通电3－5秒内开关和AUTO功能正常，其它按键失灵；3－5秒以后所有按键都失灵；图象很亮或者很暗。
故障部位：图像处理芯片旁边的U201【HT24LC04】EEPROM程序混乱。
通病。
杂牌15寸，用乐华3L的通用板故障现象和故障特点：黑屏，不开机。
插或者不插信号线都一样。
故障部位：MCU程序坏。
联想17寸LXH-P17L3【飞利浦代工，主芯片gm2126，广辉QD17ER01屏】故障现象和故障特点：无图象，菜单正常，所有按键都管用。
故障部位：EEPROM 24C16程序坏。
【用飞利浦170C4的程序】。
通病。
联想15寸LXH-P15L4【飞利浦代工】故障现象和故障特点：图象上有满屏的绿色噪波点儿和横线干扰，菜单正常。
故障部位：EEPROM 24C16程序坏。
【用855或969的程序】。
通病。
联想15寸LXH-GJ15L3【冠捷T560K，顶部按键】故障现象和故障特点：有时能开机，白屏无图象；有时不能开机。
故障部位：MCU程序坏。
通病。
DELL 15寸E153Fpc【冠捷代工，小板子，主芯片gmZAN3XL】故障现象和故障特点：通电亮红灯，开关失灵，黑屏。
故障部位：MCU程序坏。
【SM9564 56L1125-522 SP2 V1.05此芯片不能刷写】。
通病。
联想15寸LXH-P15L4【飞利浦代工，主芯片gm2116】故障现象和故障特点：开机亮绿灯，无图象有菜单但是菜单乱码。
故障部位：EEPROM 24C16程序坏【用855或969的程序】。
LED液晶显示器的驱动原理
LED液晶显示器的驱动原理简介LED液晶显示器是一种基于液晶技术和LED背光技术的显示设备。
它具有低功耗、高亮度、高对比度、快速响应和宽视角等优点，被广泛应用于电子产品中，如电视、电脑显示器、手机和平板电脑等。
本文将介绍LED液晶显示器的驱动原理，包括液晶分子的排列、驱动电路和背光灯的控制。
液晶分子的排列LED液晶显示器的核心是液晶分子的排列，通过控制液晶分子的排列来实现像素的开关。
液晶分子可分为向列型和向行型两种，它们的排列方式决定了液晶分子的光学性质。
当液晶分子垂直排列时，称为向列型液晶（TN液晶）。
当向列型液晶不受电场作用时，光无法通过，显示为黑色。
当液晶分子受到电场作用时，排列会发生改变，光可以通过，显示为亮色。
通过控制电场的强弱可以实现液晶分子的开关，从而显示出不同颜色的像素。
当液晶分子平行排列时，称为向行型液晶（IPS液晶）。
向行型液晶的工作原理与向列型液晶类似，通过控制电场的强弱来实现液晶像素的开关。
驱动电路LED液晶显示器的驱动电路主要由驱动芯片和控制电路组成。
驱动芯片驱动芯片是控制液晶分子排列的关键部件。
它通常由多个行驱动器和列驱动器组成。
行驱动器负责控制向行型液晶的排列，列驱动器负责控制向列型液晶的排列。
驱动芯片通过接收来自控制电路的指令和数据，并将其转换成驱动信号，输出到液晶屏的行和列上。
通过逐行逐列的扫描方式，将驱动信号传输到每个像素上，从而实现对像素的控制。
控制电路控制电路负责与操作系统或外部设备进行通信，接收图像和视频数据，并将其转换成驱动芯片所需的指令和数据。
控制电路还负责控制LED背光灯的亮度和背光区域的划分。
通过调节LED背光灯的亮度，可以实现屏幕的亮度调节。
通过划分背光区域，可以实现局部背光调节，提高画面的对比度。
背光灯的控制LED液晶显示器的背光灯通常采用LED作为光源，具有高亮度和高能效的特点。
背光灯的控制对于显示器的亮度、对比度和颜色的表现至关重要。
背光灯的控制通常通过PWM（脉宽调制）技术实现。
显示与成像技术-第一部显示第三章2_液晶驱动技术 (1).
二极管环寻址矩阵液晶显示器件
TFT AMLCD 的分类
TFT的工作原理
栅压
漏源电压
面板說明
S1 G1 G2 G3 TFT Source 線
CLC
S2
S3
Sn-1 Sn
ITO
Gate 線 液晶電容
儲存電容 Gm-1 Gm
com
31
S1 G1 G2 G3
S2
S3
Sn-2 Sn-1 Sn
Gm-2 Gm-1 Gm
（1）扫描到G1行，该行上的全部FET导通。各列信号电压施加到液晶像素上， 并对并联的电容充电。 （2）扫描完G1后，G1上全部FET断开，不管以后列上信号如何变化，对为扫 描行上的像素都无影响。（消除了交叉效应） （3) 未扫描的G1由于与外界电压切断，信号电压在液晶像素上保持一帧时间
3、冷阴极荧光灯（CCFL)照明系统 是一种依靠冷阴极气体放电，激发荧光粉而发光的光源。
特点：光致发光的荧光粉品种齐全，转化率高，是一种色 温高，亮度高的理想光源。可调制成标准的三基色，目前 是彩色液晶显示的最佳光源？（能源利用率低其功耗较高 ）
⑴反射式：厚度较大、重量和功耗也较大，不符合目前 便携式设备轻薄、低功耗的要求，使用量越来越少。 (2) 侧导光式：超薄、重力轻、功耗小、大型液晶显示 器的首选配套产品。
32Байду номын сангаас
扫描电压控制(栅极）
TFT元件
液晶
保持電容
加入電壓
（1）因TFT元件的动作类似一個开关(Switch)，液晶元件 的作用類似一個电容，通过Switch的ON/OFF對电容儲存 的电压值进行更新/保持。 （2）SW ON時信号写入(加入、記录)在液晶电容上，在 以外時間 SW OFF，可防止信号从液晶电容洩漏。 （3）在必要時可將保持电容与液晶电容并联，以改善其 保持特性。
液晶显示器常用“驱动板”介绍
液晶显示器常用“驱动板”介绍液晶显示器作为现代显示技术的代表，其应用领域越来越广泛。
在基于液晶显示器的各种设备中，驱动板是重要的组成部分，在液晶显示器中起到了关键的作用。
通过驱动板的工作，液晶显示器可以得到相应的电源信号，驱动像素点的亮度和颜色，实现显示。
液晶显示器常用的驱动板有很多，其中比较常用的有T-CON驱动板、模组驱动板、LED驱动板等，下面将分别介绍。
T-CON驱动板：T-CON驱动板也称为LVDS驱动板，通常用于笔记本电脑和一些小型液晶屏幕。
T-CON驱动板的主要作用是把来自主板上显示芯片的数字信号转换成模拟信号，然后通过LVDS电缆把信号传输到液晶显像素点上，从而实现显示。
T-CON驱动板具有简单、稳定、易于维修等特点，是小型液晶显示器中普遍采用的一种驱动方式。
模组驱动板：模组驱动板是液晶电视、液晶显示器中常用的一种驱动方式。
它主要由数字信号处理器、驱动芯片和电源组成。
模组驱动板通常被集成在LCD模组中，因此也称为LCD 驱动模块。
模组驱动板的主要作用是将来自主板上的数字信号逐层转换成模拟信号，再通过RGB接口输出到液晶显示屏幕中，实现显示。
模组驱动板具有分层显示、高清晰度、颜色鲜艳等特点，是大型液晶显示屏幕的主流显示方式。
LED驱动板：LED驱动板是由电源、控制芯片、放大器、OCP保护等元件组成的一种电路板。
它主要被用于LED背光液晶显示屏中，通过控制整个屏幕的亮度来实现显示。
LED驱动板的工作原理是先将来自主板上的数字信号转换成模拟信号，再将其输出到LED背光驱动芯片，由驱动芯片控制LED灯的亮度，从而实现整个屏幕的亮度调节。
LED驱动板具有功率稳定、能效高、成本低等优点，是现代液晶显示设备中广泛应用的驱动方式之一。
经过上述的介绍可以看出，液晶显示器中不同的驱动板具有不同的特点和应用范围。
根据不同的需求，我们可以选择不同类型的驱动板，以实现不同的显示效果。
液晶显示器不仅在个人娱乐和办公领域有广泛应用，也在医疗、汽车、教育、军事等领域发挥着重要的作用。
液晶显示器LCD驱动IC基础知识
Gate
n+ a-Si i a-Si
Gate insulator SiNx
Passivation SiNx
Glass
13
Data
Pixel
第13页，共30
TFT LCD 的基本结构
14
4. TFT LCD整体结构 TFT LCD驱动原理
如果为single IC也是包含两部 分，gate driver and source driver.
• 基本上，LCD是藉由电场加于液晶，改 变其双折射现像，并配合偏光片来决定 光的路径。以显示出对比，并利用color filter来呈现出色彩。
第4页，共30页
显示的基本原理
5
1. 偏光板的使用：使用偏光片，可决定光的行进路线。
第5页，共30页
显示的基本原理
6
2. Rubbing的定向：可使液晶分子呈现规则的排列
讯号输入
ACF & 导电粒子
Driver IC TFT 玻璃
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15
Outline
Driver IC的基本概念
1. Gate Driver 2. Source Driver
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Gate IC
1. The introduction of Gate driver
• Also Scan driver or Row driver
第8页，共30页
9
那么LCD (Liquid cystal display)通过什 么样的方式外加一个电场，改变液晶原有 的扭转排列状态。
第9页，共30页
10
Outline
TFT LCD基本结构
1. TFT 基本的剖面图 2. TFT LCD等效电路 3. TFT LCD内部Device的截面图 4. TFT LCD整体结构
lcd显示驱动原理
lcd显示驱动原理液晶显示器（Liquid Crystal Display, LCD）是一种利用液晶体的光学特性来输出图像的设备。
它由液晶层、驱动电路、背光源和控制电路组成。
LCD显示驱动的原理可以分为以下几个步骤：1.电压施加：通过驱动电路向液晶层施加电压，使得液晶分子朝向不同的方向排列，从而改变光的传播方式。
2.光的传播：当液晶分子排列有序时，光的传播路径会改变。
通过调整电压的变化，可以控制液晶分子的排列，从而改变光的传播路径。
3.亮度调节：通过控制电压的大小和频率，可以调节背光源的亮度，从而实现LCD显示的亮度调节。
4.像素控制：LCD面板由一个个像素组成，每个像素都有液晶分子和彩色滤光片。
通过调整液晶分子的排列和滤光片的透光性，可以控制每个像素的颜色和亮度，从而显示出图像。
总的来说，LCD显示驱动是通过驱动电路控制液晶分子的排列和背光源的亮度，从而实现像素的控制和图像显示。
控制电路会接收输入信号，并将其转化为相应的驱动信号，通过驱动电路控制液晶的排列方式和背光的亮度，最终将图像显示在LCD屏幕上。
LCD显示驱动的原理进一步细化如下：1. LCD结构：液晶显示器由液晶分子和彩色滤光片组成。
彩色滤光片负责调整光的颜色，液晶分子则负责控制光的透过与阻挡。
2. 电压控制液晶分子：液晶分子在不同的电场作用下，具有不同的排列方式。
液晶分子的排列方式会影响光的传播路径，从而实现光的显示。
通过驱动电路施加不同的电压，可以改变液晶分子的排列方式。
3. 二极管结构驱动：常见的液晶显示器驱动方式是使用二极管结构。
每个像素有一个单独的液晶分子和驱动电路，通过对每个像素的电压进行控制，可以通过改变液晶分子的排列方式来实现图像的显示。
4. 行列扫描：驱动电路会按照一定的顺序对每一行的像素进行扫描，控制电压的变化使得液晶分子的排列发生变化。
这样可以通过逐行扫描的方式将整个图像显示出来。
5. 背光控制：液晶显示器通常需要背光才能正常显示。
液晶显示器驱动板原理
液晶显示器驱动板原理液晶显示器驱动板是一种电子设备，用于控制液晶显示器的工作和显示内容。
下面将介绍液晶显示器驱动板的原理及其工作过程。
液晶显示器驱动板主要由以下几个部分组成：输入接口、信号处理电路、驱动电路和背光控制电路。
输入接口是液晶显示器驱动板与外部设备连接的接口，它可以接收来自电脑、摄像头、机顶盒等设备的视频信号。
一般情况下，液晶显示器驱动板的输入接口包括VGA接口、DVI接口、HDMI接口等。
信号处理电路是液晶显示器驱动板的核心部分，它主要负责接收和处理输入的视频信号。
首先，信号处理电路会将输入的视频信号进行解码和转换，得到可用于显示的数据。
然后，它会根据显示需求对数据进行处理，如进行图像增强、色彩管理等。
最后，信号处理电路将处理后的数据发送给驱动电路，以控制液晶显示器的每个像素点的亮度和颜色。
驱动电路是液晶显示器驱动板的重要组成部分，它负责控制液晶显示器上的每个像素点的工作状态。
驱动电路通过对每个像素点的电压进行调节，控制其透光或不透光，从而实现显示效果。
驱动电路通常采用TFT（薄膜晶体管）技术，每个像素点都会配备一个薄膜晶体管，用于调节像素点的电压。
背光控制电路是液晶显示器驱动板的另一个重要组成部分，它主要负责控制液晶显示器的背光亮度。
背光控制电路通过对背光模组中的灯管或LED进行电压调节，来控制液晶显示器的亮度。
一般情况下，背光控制电路可以根据环境光强度的变化，自动调节背光的亮度，以提供更好的显示效果。
综上所述，液晶显示器驱动板通过输入接口接收外部设备的视频信号，信号处理电路对信号进行解码、转换和处理，驱动电路控制液晶显示器的每个像素点的工作状态，背光控制电路控制液晶显示器的背光亮度。
通过这些部分的协同工作，液晶显示器驱动板实现了液晶显示器的正常工作和内容显示。
12.液晶显示器件的驱动技术
1. 液晶显示器件的电极
3. 普通点矩阵电极排布：
1. 液晶显示器件的电极
4. 有源矩阵电极排布： 有源矩阵中，每个像素都连着一个有源器件。
矩阵电极和有源器件均在下侧玻璃基板上，上侧玻 璃基板上只有一个共用电极。
2. 液晶显示器的写入机理
液晶显示器工作原理： 外场作用于液晶盒上，依靠液晶分子的各向异性和 偶极矩的特点，使液晶分子的初始排列发生改变，调 制通过液晶盒的外界光，使液晶盒发生明与暗、遮与 透或变色的效果，达到显示的目的。 因此外加电压必须达到一定的强度，即超过液晶显 示器件的阈值电压，并维持一定的时间。
1. 液晶显示器件的电极
2. 动态驱动段形电极排布： 7段数字式像素：3~3路动态驱动
1. 液晶显示器件的电极
3. 普通点矩阵电极排布： 点矩阵的构成：在液晶上、下玻璃基板内侧各光刻 出 x 方向和 y 方向两组平行的 ITO 直线电极，在 x 、 y 电 极条交叉处便构成一个像素点。 通常x 方向电极称为行电极，也称扫描电极； y方向 电极称为列电极，也称信号电极。 点矩阵的外引线可以是单侧引出，也可以是双侧、 三侧或四侧引出。 此外为了扩展普通点矩阵的驱动能力，在电极排布 上，还有多重矩阵及双屏矩阵排布等。
2. 液晶显示器的写入机理
器件类别 写入机理 写入特点
被写入像素前后电极之间施加一 低电压、微功 个大于阈值电压Vth的交流电压信号， 耗。视角小，响 扭曲向列使像素电极之间的液晶分子由沿面 应速度慢；电光 TN型 扭曲90度变为垂直于玻璃基片排列， 响应曲线陡度低， 正交偏振片阻止外界光通过，使该 不适于多路驱动。 像素变成黑色。
适用于：笔段式显示、棒形模拟显示和点矩阵的示 波器显示。
1. 笔段式液晶显示静态驱动法 液晶显示不宜加直流电压，故静态驱动法施加到电 极上的应该是200Hz。
液晶屏驱动板的原理与维修代换方法
液晶屏驱动板的原理与维修代换方法1、液晶屏驱动板的原理介绍液晶屏驱动板常被称为A/D（模拟/数字）板，这从某种意义上反应出驱动板实现的主要功能所在。
液晶屏要显示图像需要数字化过的视频信号，液晶屏驱动板正是完成从模拟信号到数字信号（或者从一种数字信号到另外一种数字信号）转换的功能模块，并同时在图像控制单元的控制下去驱动液晶屏显示图像。
液晶显示器的驱动板如图1、图2所示。
图1 品牌液晶显示器采用的驱动板图2部分液晶显示器采用的是通用驱动板如图3所示，液晶屏驱动板上通常包含主控芯片、MCU微控制器、ROM存储器、电源模块、电源接口、VGA视频信号输入接口、OSD按键板接口、高压板接口、LVDS/TTL驱屏信号接口等部分。
液晶屏驱动板的原理框图如图4所示，从计算机主机显示卡送来的视频信号，通过驱动板上的VGA视频信号输入接口送入驱动板的主控芯片，主控芯片根据MCU微控制器中有关液晶屏的资料控制液晶屏呈现图像。
同时，MCU微控制器实现对整机的电源控制、功能操作等。
因此，液晶屏驱动板又被称为液晶显示器的主板。
图3 驱动板上的芯片和接口液晶屏驱动板损坏，可能造成无法开机、开机黑屏、白屏、花屏、纹波干扰、按键失效等故障现象，在液晶显示器故障中占有较大的比例。
液晶屏驱动板广泛采用了大规模的集成电路和贴片器件，电路元器件布局紧凑，给查找具体元器件或跑线都造成了很大的困难。
在非工厂条件下，它的可修性较小，若驱动板由于供电部分、VGA视频输入接口电路部分损坏等造成的故障，只要有电路知识我们可以轻松解决，对于那些由于MCU微控制器内部的数据损坏造成无法正常工作的驱动板，在拥有数据文件（驱动程序）的前提下，我们可以用液晶显示器编程器对MCU微控制器进行数据烧写，以修复固件损坏引起的故障。
早期的驱动板，需要把MCU微控制器拆卸下来进行操作，有一定的难度。
目前的驱动板已经普遍开始采用支持ISP（在线编程）的MCU微控制器，这样我们就可以通过ISP工具在线对MCU微控制器内部的数据进行烧写。
液晶显示器驱动系统详解
4Level Addressing
B(+) 正极性
B(+) Vst=Vct
W(-) W(-) B(+)
W(+) CsVge(-)/Ct
ΔVp(+) ΔVp=CgdVghl/Ct
正极性 负极性 W(+) B(-) W(+) B(-) 负极性 B(-) CsVge(+)/Ct W(-)
ΔVp(-)
Ct=Cs+Clc+Cgd
Ig*n Cruuent From Rg Gate Driver N-1
Rs Rg
Ig*(n-1)
Rg Rs
Ig*(n-2)
Rg Rs
Is Cgs
Ig Cs
Rg
Is Cgs
Ig Cs
Rg
Is Cgs
Ig Cs
Rg
Current From Gate Driver N
Rg
Ig
Ig
Ig
Ig*n Ic
Ig*(n-1) Ic Clc
TFT LCD驱动波形 (Cs on Common, Common = DC Bias)
TFT LCDs Driving Waveform Cs Vgh Vgon-min Vdh Source Drain Vsh Vgpp Vgd Vspp Vcpp Vgd Vst Vct Vsl Common W aveForm
Timing Chart of TFT LCDs
Gate 1 2 Frame Time Time
3
N
TFT LCDs Driving Method
Frame N Columns 1 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 2 + + + + + 3 + + + + + 4 + + + + + 5 + + + + + Frame N+1 Columns 1 2 3 4 5 Frame N Columns 1 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + Lines Frame N+1 Columns 1 2 3 4 5 1 ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ 2 + + + + + 3 ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ 4 + + + + + 5 ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ Frame N+1 Columns 1 2 3 4 5 1 ⌒ + ⌒ + ⌒ 2 + ⌒ + ⌒ + 3 ⌒ + ⌒ + ⌒ 4 + ⌒ + ⌒ + 5 + ⌒ + ⌒ + 1 ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ 2 ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ 2 ⌒ ⌒ Lines Lines 3 ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ 3 + + 4 ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ 4 ⌒ ⌒ 5 ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ ⌒ 5 + + Frame N+1 Columns 1 1 ⌒ 2 ⌒ 3 ⌒ 4 ⌒ 5 ⌒ 2 3 4 5 + ⌒ + ⌒ + ⌒ + ⌒ + ⌒ + ⌒ + ⌒ + ⌒ + ⌒ + ⌒ Lines ⌒ ⌒ ⌒ + + + ⌒ ⌒ ⌒ + + +
液晶显示驱动器知识
绿显电子科技 lv136
3
液晶分子的排列
Crystalline Liquid
Crystalline
K
SmC
SmA
N
Liquid L
Biaxial
2019/12/3
Unaxial
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Isotropic
Temperature
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4
液晶的分類
液晶 分子排列狀態
層狀液晶 Smectic
2/5 gray
Pixel 5
1/5 OFF
Time
2019/12/3
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26
灰階顯示 ─ PWM
•Pulse Width Modulation, PWM :
ΔT
D 1-f
-D f
F
垂直影像訊號電壓波形
水平掃描電壓波形
0
F+D F-D
液晶畫素電壓波形
+D
0 -D
2019/12/3
•主動矩陣驅動法 (Active Matrix Addressing)
•兩端元件 (MIM, Diode..) •三端元件 (A-Si:H TFT, Ploy-Si TFT ..)
•Plasma Addressing (PALC) •熱掃描驅動法 (雷射掃描) •光掃描驅動法 (電子速掃描
2019/12/3
– 黏滯係數 ( )
– 介電係數 (// )
– 電導係數
– 磁化率
– 彈性係數 ( 11,22,33)
2019/12/3
绿显电子科技 lv136
6
液晶的光學特性
Optical Axis
液晶显示屏驱动原理
液晶显示屏驱动原理
液晶显示屏驱动原理主要涉及到液晶分子的排列变化与电压信号的控制。
液晶显示屏由许多微小的液晶分子组成，这些分子通常是无规则排列的。
当电压施加在液晶屏幕上时，液晶分子会受到电场的作用，其排列会发生变化。
这种电压变化通过驱动电路产生，驱动电路位于液晶屏幕的背部。
液晶显示屏驱动原理分为平面转向(IPS)和扭曲休克模式(TN)
两种类型。
在平面转向模式中，液晶分子在不同的电压下会沿着垂直于显示屏的方向进行旋转。
这种旋转可以使通过液晶分子的光线发生偏振，从而产生不同的亮度。
平面转向模式可以提供更高的颜色精确度和可视角度。
而在扭曲休克模式中，液晶分子会在电场的作用下沿着水平方向扭曲。
这种扭曲会导致通过液晶分子的光线在通过偏振器前后产生不同的偏振角度，从而控制亮度。
扭曲休克模式较为常见，适用于大多数液晶显示屏。
在液晶显示屏的驱动电路中，通常包括驱动芯片和控制信号。
驱动芯片会根据输入的控制信号，产生不同的电场强度或电压信号，从而控制液晶分子的排列变化。
这些控制信号可以是来自计算机或者其他电子设备的图像信号。
除了驱动电路，液晶显示屏还需要背光源来提供光源。
背光源通常是冷阴极灯管或者LED灯。
背光源的光线通过液晶屏幕，然后受到液晶分子排列的控制，最终形成我们看到的图像。
总结起来，液晶显示屏的驱动原理包括通过驱动电路产生电场或电压信号，控制液晶分子的排列变化，从而实现对光线的控制，最终形成图像显示。
1602显示屏驱动详解
LCD1602的单片机驱动详解一．接口LCD1602是很多单片机爱好者较早接触的字符型液晶显示器，它的主控芯片是HD44780或者其它兼容芯片。
刚开始接触它的大多是单片机的初学者。
由于对它的不了解，不能随心所欲地对它进行驱动。
经过一段时间的学习，我对它的驱动有了一点点心得，今天把它记录在这里，以备以后查阅。
与此相仿的是LCD12864液晶显示器，它是一种图形点阵显示器，能显示的容比LCD1602要丰富得多，除了普通字符外，还可以显示点阵图案，带有汉字库的还可以显示汉字，它的并行驱动方式与LCD1602相差无几，所以，在这里花点时间是值得的。
一般来说，LCD1602有16条引脚，据说还有14条引脚的，与16脚的相比缺少了背光电源A(15脚)和地线K(16脚)。
我手里这块LCD1602的型号是HJ1602A，是绘晶科技公司的产品，它有16条引脚。
如图1所示：图1再来一它的背面的，如图2所示：图2它的16条引脚定义如下：对这个表的说明：1. VSS接电源地。
2. VDD接+5V。
3. VO是液晶显示的偏压信号，可接10K的3296精密电位器。
或同样阻值的RM065/RM063蓝白可调电阻。
见图3。
图34. RS是命令/数据选择引脚，接单片机的一个I/O，当RS为低电平时，选择命令；当RS为高电平时，选择数据。
5. RW是读/写选择引脚，接单片机的一个I/O，当RW为低电平时，向LCD1602写入命令或数据；当RW为高电平时，从LCD1602读取状态或数据。
如果不需要进行读取操作，可以直接将其接VSS。
6. E，执行命令的使能引脚，接单片机的一个I/O。
7. D0—D7，并行数据输入/输出引脚，可接单片机的P0—P3任意的8个I/O口。
如果接P0口，P0口应该接4.7K —10K的上拉电阻。
如果是4线并行驱动，只须接4个I/O口。
8. A背光正极，可接一个10—47欧的限流电阻到VDD。
9. K背光负极，接VSS。
液晶显示器的驱动芯片 整理版
题目：学习心得报告編碼：Page：1/3使用于液晶显示器的驱动芯片主要分为两类，分别为gate driver与source driver。
Gate driver的主要功用是将液晶面板上一行一行的薄膜晶体管（TFT，thin film transistor）依序打开，好让source driver将位于液晶面板上的液晶电容（Clc，capacitor on liquid crystal）与储存电容（Cs，storage capacitor），充电到所需要的电压。
Gate driver名称的由来，是因为接到TFT的gate端，所以才称作gate driver。
此外，由于它是依序将一行一行的TFT打开，所以也称之为scan driver。
而就面板的坐标来说，连接到gate driver的走线，是位于Y轴上，所以也称为row driver。
同理source driver也有许多不同的称呼，而source driver的名称来由是因为这个驱动芯片是连接到TFT的source端，所以才叫做source driver。
此外当gate driver 将一行行的TFT打开时，source driver会将相对应的显示数据转换成电压，把液晶面板的电容充放电到相对应灰阶的电压，因此source driver也叫做data driver。
再者就整块面板的坐标来说，连接到source driver的走线是位于X轴上，因此也叫做column driver。
LCD source river/ate driver的工作频率1.VGA为例，起荧幕的分辨率为800*600，画面的更新频率为60Hz，因此每秒需要显示的画面资料量为800*600*60=28.8M，所以pixel clock需要为28.8MHz。
不过这只是所必须的最小工作频率而已，实际上SVGA的全部分辨率为1056*628，只不过一些分辨率并不是拿来显示画面之用的，实际上显示出来的画面只有800*600而已，这真正作为显示画面的部分称之为active field，而不显示的部分则称之为blanking。
LCD显色及驱动原理
LCD显色及驱动原理LCD（液晶显示器）是一种以液晶为显示材料的平板显示器。
它通过电场调节液晶分子排列来控制光的透过与阻挡，从而实现图像显示。
LCD的显色原理和驱动原理如下：1.LC（液晶）分子排列：LCD中主要使用的液晶分子是向列型液晶分子（例如垂直向列型液晶，或平行向列型液晶）。
在没有电场的作用下，液晶分子呈现有序排列，光线透过时不会发生旋转，从而达到透明的状态。
如果给液晶分子加上电场，电场可以改变液晶分子排列的方向和倾斜角度，从而影响光线的透过与阻挡。
2.极化器和偏振光：LCD中存在两个正交的偏振器，称为极化器和偏振器。
极化器将光线极化为特定的方向，而偏振器只允许特定方向的光线通过。
在两个偏振器之间放置了一个液晶层。
3.透明态：当没有电场应用到液晶分子上时，液晶分子是有序排列的，光线透过时会保持原来的极化状态，通过偏振器后能够完全透过，显示器呈现出透明状态。
4.关闭态：当电场垂直于液晶分子时，液晶分子排列改变，使得光线发生旋转，轴向反转90度，称为液晶分子的扭转。
光线的旋转使得通过偏振器后的光线不再具有与偏振器方向一致的偏振状态，无法透过偏振器，显示器呈现黑色状态。
5.显示色彩：LCD显示器要显示色彩，是通过调节每个像素点的亮度和颜色来实现的。
每个像素点由三个亮度可变的基本色彩点组成，即红、绿、蓝（RGB）三原色。
通过调整液晶分子的旋转角度，通过偏振器的光线透过与阻挡，可以调节每个像素点的透过光线的亮度和颜色，从而实现对图像的显示。
6.驱动原理：LCD显示器的驱动原理是通过控制每个像素点液晶分子的电场来实现的。
每个像素点都有一个独立的电极驱动，电极会施加电场，控制液晶分子的排列方向和倾斜角度。
通过电极的电压调节，可以控制每个像素点的旋转角度，从而实现对光线的调整和图像的显示。
总体而言，LCD显示器的显色原理是通过液晶分子的电场调节来控制光的透过与阻挡，通过调节每个像素点的液晶分子旋转角度来控制光线的亮度和颜色，从而实现对图像的显示。
液晶显示驱动原理1
TFT LCD液晶显示器的驱动原理(一)谢崇凯前两次跟大家介绍有关液晶显示器操作的基本原理, 那是针对液晶本身的特性,与TFT LCD本身结构上的操作原理来做介绍. 这次我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于CS(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理.CS(storage capacitor)储存电容的架构一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是cs on gate与cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容CS.图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, cs on gate由于不必像cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用cs on gate的方式. 但是由于cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的cs on gate 与cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短,(以1024*768分辨率, 60Hz更新频率的面板来说. 一条gate走线打开的时间约为20us, 而显示画面更新的时间约为16ms, 所以相对而言, 影响有限.) 所以当下一条gate 走线关闭, 回复到原先的电压, 则cs储存电容的电压, 也会随之恢复到正常. 这也是为什么, 大多数的储存电容设计都是采用cs on gate的方式的原因.至于common走线, 我们在这边也需要顺便介绍一下. 从图2中我们可以发现, 不管您采用怎样的储存电容架构, Clc的两端都是分别接到显示电极与common. 既然液晶是充满在上下两片玻璃之间, 而显示电极与TFT都是位在同一片玻璃上, 则common电极很明显的就是位在另一片玻璃之上. 如此一来, 由液晶所形成的平行板电容Clc, 便是由上下两片玻璃的显示电极与common电极所形成. 而位于cs储存电容上的common电极, 则是另外利用位于与显示电极同一片玻璃上的走线, 这跟Clc上的common电极是不一样的, 只不过它们最后都是接到相同的电压就是了.整块面板的电路架构从图3中我们可以看到整片面板的等效电路, 其中每一个TFT与Clc跟cs所并联的电容, 代表一个显示的点. 而一个基本的显示单元pixel,则需要三个这样显示的点,分别来代表RGB三原色.以一个1024*768分辨率的TFT LCD来说, 共需要1024*768*3个这样的点组合而成. 整片面板的大致结构就是这样, 然后再藉由如图3中 gate driver所送出的波形, 依序将每一行的TFT打开, 好让整排的source driver同时将一整行的显示点, 充电到各自所需的电压, 显示不同的灰阶. 当这一行充好电时, gate driver便将电压关闭, 然后下一行的gate driver便将电压打开, 再由相同的一排source driver对下一行的显示点进行充放电. 如此依序下去, 当充好了最后一行的显示点, 便又回过来从头从第一行再开始充电. 以一个1024*768 SVGA分辨率的液晶显示器来说, 总共会有768行的gate走线, 而source走线则共需要1024*3=3072条. 以一般的液晶显示器多为60Hz的更新频率来说, 每一个画面的显示时间约为1/60=16.67ms. 由于画面的组成为768行的gate走线, 所以分配给每一条gate走线的开关时间约为16.67ms/768=21.7us. 所以在图3 gate driver送出的波形中, 我们就可以看到, 这些波形为一个接着一个宽度为21.7us的脉波, 依序打开每一行的TFT. 而source driver则在这21.7us的时间内, 经由source走线, 将显示电极充放电到所需的电压, 好显示出相对应灰阶.面板的各种极性变换方式由于液晶分子还有一种特性,就是不能够一直固定在某一个电压不变, 不然时间久了, 你即使将电压取消掉, 液晶分子会因为特性的破坏, 而无法再因应电场的变化来转动, 以形成不同的灰阶. 所以每隔一段时间, 就必须将电压恢复原状, 以避免液晶分子的特性遭到破坏. 但是如果画面一直不动, 也就是说画面一直显示同一个灰阶的时候怎么办? 所以液晶显示器内的显示电压就分成了两种极性, 一个是正极性, 而另一个是负极性. 当显示电极的电压高于common电极电压时, 就称之为正极性. 而当显示电极的电压低于common电极的电压时, 就称之为负极性. 不管是正极性或是负极性, 都会有一组相同亮度的灰阶. 所以当上下两层玻璃的压差绝对值是固定时, 不管是显示电极的电压高, 或是common电极的电压高, 所表现出来的灰阶是一模一样的.不过这两种情况下, 液晶分子的转向却是完全相反, 也就可以避免掉上述当液晶分子转向一直固定在一个方向时, 所造成的特性破坏. 也就是说, 当显示画面一直不动时, 我们仍然可以藉由正负极性不停的交替, 达到显示画面不动, 同时液晶分子不被破坏掉特性的结果. 所以当您所看到的液晶显示器画面虽然静止不动, 其实里面的电压正在不停的作更换, 而其中的液晶分子正不停的一次往这边转, 另一次往反方向转呢!图4就是面板各种不同极性的变换方式, 虽然有这么多种的转换方式, 它们有一个共通点, 都是在下一次更换画面数据的时候来改变极性. 以60Hz的更新频率来说, 也就是每16ms更改一次画面的极性. 也就是说, 对于同一点而言, 它的极性是不停的变换的. 而相邻的点是否拥有相同的极性, 那可就依照不同的极性转换方式来决定了. 首先是frame inversion, 它整个画面所有相邻的点, 都是拥有相同的极性. 而row inversion与column inversion则各自在相邻的行与列上拥有相同的极性. 另外在dot inversion上, 则是每个点与自己相邻的上下左右四个点, 是不一样的极性. 最后是delta inversion, 由于它的排列比较不一样, 所以它是以RGB三个点所形成的pixel作为一个基本单位, 当以pixel为单位时, 它就与dot inversion很相似了, 也就是每个pixel与自己上下左右相邻的pixel,是使用不同的极性来显示的.Common电极的驱动方式图5及图6为两种不同的Common电极的电压驱动方式, 图5中Common电极的电压是一直固定不动的, 而显示电极的电压却是依照其灰阶的不同, 不停的上下变动. 图5中是256灰阶的显示电极波形变化, 以V0这个灰阶而言, 如果您要在面板上一直显示V0这个灰阶的话, 则显示电极的电压就必须一次很高, 但是另一次却很低的这种方式来变化. 为什么要这么复杂呢? 就如同我们前面所提到的原因一样, 就是为了让液晶分子不会一直保持在同一个转向, 而导致物理特性的永久破坏. 因此在不同的frame中, 以V0这个灰阶来说, 它的显示电极与common电极的压差绝对值是固定的, 所以它的灰阶也一直不曾更动. 只不过位在Clc两端的电压, 一次是正的, 称之为正极性, 而另一次是负的, 称之为负极性. 而为了达到极性不停变换这个目的, 我们也可以让common电压不停的变动, 同样也可以达到让Clc两端的压差绝对值固定不变, 而灰阶也不会变化的效果, 而这种方法, 就是图6所显示的波形变化. 这个方法只是将common电压一次很大, 一次很小的变化. 当然啦, 它一定要比灰阶中最大的电压还大, 而电压小的时候则要比灰阶中最小的电压还要小才行. 而各灰阶的电压与图5中的一样, 仍然要一次大一次小的变化.这两种不同的Common驱动方式影响最大的就是source driver的使用. 以图7中的不同Common电压驱动方式的穿透率来说, 我们可以看到, 当common电极的电压是固定不变的时候, 显示电极的最高电压, 需要到达common电极电压的两倍以上. 而显示电极电压的提供, 则是来自于source driver. 以图七中common电极电压若是固定于5伏特的话, 则source driver所能提供的工作电压范围就要到10伏特以上. 但是如果common电极的电压是变动的话, 假使common 电极电压最大为5伏特, 则source driver的最大工作电压也只要为5伏特就可以了. 就source driver的设计制造来说, 需要越高电压的工作范围, 制程与电路的复杂度相对会提高, 成本也会因此而加高.面板极性变换与common电极驱动方式的选用并不是所有的面板极性转换方式都可以搭配上述两种common电极的驱动方式. 当common电极电压固定不变时, 可以使用所有的面板极性转换. 但是如果common电压是变动的话, 则面板极性转换就只能选用frame inversion与row inversion.(请见表1) 也就是说, 如果你想使用column inversion或是dot inversion的话, 你就只能选用 common电极电压固定不动的驱动方式. 为什么呢? 之前我们曾经提到common电极是位于跟显示电极不同的玻璃上, 在实际的制作上时, 其实这一整片玻璃都是common电极. 也就是说, 在面板上所有的显示点, 它们的common电压是全部接在一起的. 其次由于gate driver的操作方式是将同一行的所有TFT打开, 好让source driver去充电, 而这一行的所有显示点, 它的common电极都是接在一起的, 所以如果你是选用common电极电压是可变动的方式的话, 是无法在一行TFT上, 来同时做到显示正极性与负极性的. 而column inversion与dot inversion的极性变换方式, 在一行的显示点上, 是要求每个相邻的点拥有不同的正负极性的. 这也就是为什么 common电极电压变动的方式仅能适用于frame inversion与row inversion 的缘故. 而common电极电压固定的方式, 就没有这些限制. 因为其common电压一直固定, 只要source driver能将电压充到比common大就可以得到正极性, 比common电压小就可以得到负极性, 所以common电极电压固定的方式, 可以适用于各种面板极性的变换方式.表1面板极性变换方式可使用的common电极驱动方式Frame inversion 固定与变动Row inversion 固定与变动Column inversion 只能使用固定的common电极电压Dot inversion 只能使用固定的common电极电压各种面板极性变换的比较现在常见使用在个人计算机上的液晶显示器, 所使用的面板极性变换方式, 大部分都是dot inversion. 为什么呢? 原因无它, 只因为dot inversion的显示品质相对于其它的面板极性变换方式, 要来的好太多了. 表2是各种面板极性变换方式的比较表. 所谓Flicker的现象, 就是当你看液晶显示器的画面上时, 你会感觉到画面会有闪烁的感觉. 它并不是故意让显示画面一亮一灭来做出闪烁的视觉效果, 而是因为显示的画面灰阶在每次更新画面时, 会有些微的变动, 让人眼感受到画面在闪烁. 这种情况最容易发生在使用frame inversion的极性变换方式, 因为frame inversion整个画面都是同一极性, 当这次画面是正极性时, 下次整个画面就都变成了是负极性. 假若你是使用common电压固定的方式来驱动, 而common电压又有了一点误差(请见图8),这时候正负极性的同一灰阶电压便会有差别, 当然灰阶的感觉也就不一样. 在不停切换画面的情况下, 由于正负极性画面交替出现,你就会感觉到Flicker的存在. 而其它面板的极性变换方式, 虽然也会有此flicker的现象, 但由于它不像frame inversion 是同时整个画面一齐变换极性, 只有一行或是一列, 甚至于是一个点变化极性而已. 以人眼的感觉来说, 就会比较不明显. 至于crosstalk的现象, 它指的就是相邻的点之间, 要显示的资料会影响到对方, 以致于显示的画面会有不正确的状况. 虽然crosstalk的现象成因有很多种, 只要相邻点的极性不一样, 便可以减低此一现象的发生. 综合这些特性, 我们就可以知道, 为何大多数人都使用dot inversion了.表2面板极性变换方式Flicker的现象Crosstalk的现象Frame inversion 明显垂直与水平方向都易发生Row inversion 不明显水平方向容易发生Column inversion 不明显垂直方向容易发生Dot inversion 几乎没有不易发生面板极性变换方式, 对于耗电也有不同的影响. 不过它在耗电上需要考量其搭配的common电极驱动方式. 一般来说common电极电压若是固定, 其驱动common电极的耗电会比较小. 但是由于搭配common电压固定方式的source driver其所需的电压比较高, 反而在source driver的耗电会比较大. 但是如果使用相同的common电极驱动方式, 在source driver的耗电来说,就要考量其输出电压的变动频率与变动电压大小. 一般来说, 在此种情形下, source driver的耗电,会有dot inversion > row inversion > column inversion > frame inversion的状况. 不过现今由于dot inversion的source driver多是使用PN型的OP, 而不是像row inversion是使用rail to rail OP, 在source driver中OP的耗电就会比较小. 也就是说由于source driver 在结构及电路上的改进, 虽然先天上它的输出电压变动频率最高也最大(变动电压最大接近10伏特,而row inversion面板由于多是使用common电极电压变动的方式,其source driver的变动电压最大只有5伏特,耗电上会比较小), 但dot inversion面板的整体耗电已经减低很多了. 这也就是为什么大多数的液晶显示器都是使用dot inversion的方式.简单来说Feed through电压主要是由于面板上的寄生电容而产生的,而所谓三阶驱动的原理就是为了解决此一问题而发展出来的解决方式,不过我们这次只介绍二阶驱动,至于三阶驱动甚至是四阶驱动则留到下一次再介绍.在介绍feed through电压之前,我们先解释驱动系统中gate driver所送出波形的timing图.SVGA分辨率的二阶驱动波形我们常见的1024*768分辨率的屏幕,就是我们通常称之为SVGA分辨率的屏幕.它的组成顾名思义就是以1024*768=786432个pixel来组成一个画面的数据.以液晶显示器来说,共需要1024*768*3个点(乘3是因为一个pixel需要蓝色,绿色,红色三个点来组成.)来显示一个画面.通常在面板的规划,把一个平面分成X-Y轴来说,在X轴上会有1024*3=3072列.这3072列就由8颗384输出channel的source driver来负责推动.而在Y轴上,会有768行.这768行,就由3颗256输出channel的gate driver来负责驱动.图1就是SVGA分辨率的gate driver输出波形的timing图.图中gate 1 ~ 768分别代表着768个gate driver的输出.以SVGA的分辨率,60Hz的画面更新频率来计算,一个frame的周期约为16.67 ms.对gate 1来说,它的启动时间周期一样为16.67ms.而在这16.67 ms之间,分别需要让gate 1 ~ 768共768条输出线,依序打开再关闭.所以分配到每条线打开的时间仅有16.67ms/768=21.7us而已.所以每一条gate driver打开的时间相对于整个frame是很短的,而在这短短的打开时间之内,source driver再将相对应的显示电极充电到所需的电压.而所谓的二阶驱动就是指gate driver的输出电压仅有两种数值,一为打开电压,一为关闭电压.而对于common电压不变的驱动方式,不管何时何地,电压都是固定不动的.但是对于common电压变动的驱动方式,在每一个frame开始的第一条gate 1打开之前,就必须把电压改变一次.为什么要将这些输出电压的timing介绍过一次呢?因为我们接下来要讨论的feed through电压,它的成因主要是因为面板上其它电压的变化,经由寄生电容或是储存电容,影响到显示电极电压的正确性.在LCD面板上主要的电压变化来源有3个,分别是gate driver电压变化,source driver电压变化,以及common电压变化.而这其中影响最大的就是gate driver电压变化(经由Cgd或是cs),以及common电压变化(经由Clc或是cs+Clc).cs on common架构且common电压固定不动的feed through电压我们刚才提到,造成有feed through电压的主因有两个.而在common电压固定不动的架构下,造成feed through电压的主因就只有gate driver的电压变化了.在图2中,就是显示电极电压因为feed through电压影响,而造成电压变化的波形图.在图中,请注意到gate driver打开的时间,相对于每个frame的时间比例是不正确的.在此我们是为了能仔细解释每个frame的动作,所以将gate driver打开的时间画的比较大.请记住,正确的gate driver打开时间是如同图1所示,需要在一个frame的时间内,依序将768个gate driver走线打开的.所以每个gate走线打开的时间,相对于一个frame的时间,是很短的.当gate走线打开或关闭的那一瞬间,电压的变化是最激烈的,大约会有30~40伏特,再经由Cgd的寄生电容,影响到显示电极的电压.在图3中,我们可以看到Cgd寄生电容的存在位置.其实Cgd的发生,跟一般的CMOS电路一样,是位于MOS的gate与drain 端的寄生电容.但是由于在TFT LCD面板上gate端是接到gate driver输出的走线,因此一但在gate driver输出走在线的电压有了激烈变化,便会影响到显示电极上的电压.在图2之中,当Frame N的gate走线打开时,会产生一个向上的feed through电压到显示电极之上.不过此时由于gate走线打开的缘故,source driver会对显示电极开始充电,因此即便一开始的电压不对(因为feed through电压的影响),source driver 仍会将显示电极充电到正确的电压,影响便不会太大.但是如果当gate走线关闭的时候,由于source driver已经不再对显示电极充电,所以gate driver关闭时的电压压降(30~40伏特),便会经由Cgd寄生电容feed through到显示电极之上,造成显示电极电压有一个feed through的电压压降,而影响到灰阶显示的正确性.而且这个feed through电压不像gate走线打开时的feed through电压一样,只影响一下子,由于此时source driver已经不再对显示电极充放电,feed through电压压降会一值影响显示电极的电压,直到下一次gate driver走在线的电压再打开的时后.所以这个feed through电压对于显示画面的灰阶的影响,人眼是可以明确的感觉到它的存在的.而在Frame N+1的时候,刚开始当gate driver走线打开的那一瞬间,也会对显示电极产生一个向上的feed through电压,不过这时候由于gate已经打开的缘故,source driver会开始对显示电极充电,因此这个向上的feed through电压影响的时间便不会太长.但是当gate走线再度关闭的时候,向下的feed through电压便会让处在负极性的显示电极电压再往下降,而且受到影响的负极性显示电压会一直维持到下一次gate走线再打开的时候.所以整体来说,显示电极上的有效电压,会比source driver 的输出电压要低.而减少的电压大小刚好为gate走线电压变化经由Cgd的feed through电压.这个电压有多大呢?在图4中,我们以电荷不灭定律,可以推导出feed through电压为 (Vg2 –Vg1) * Cgd / (Cgd + Clc + cs) .假设Cgd=0.05pF,而Clc=0.1pF, cs=0.5pF且gate走线从打开到关闭的电压为–35伏特的话. 则feed through电压为–35*0.05 /(0.05+0.1+0.5) = 2.69伏特. 一般一个灰阶与另一个灰阶的电压差约仅有30到50 mV而已(这是以6 bit的分辨率而言,若是8 bit分辨率则仅有3到5 mV而已).因此feed through电压影响灰阶是很严重的.以normal white的偏光板配置来说,会造成正极性的灰阶会比原先预期的来得更亮,而负极型的灰阶会比原先预期的来得更暗.不过恰好feed through电压的方向有一致性,所以我们只要将common电压向下调整即可.从图2中我们可以看到,修正后的common电压与原先的common电压的压差恰好等于feed through电压.图5为cs on common且common电压变动的电压波形,由于其common电压是随着每一个frame而变动的,因此跟common电压固定的波形比较起来.其产生的feed through电压来源会再多增加一个,那就是common电压的变化.这个common电压的变化,经由Clc+cs的电容,便会影响到显示电极的电压.且由于整个LCD面板上所有显示点的Clc与cs都是接到common电压,所以一但common电压有了变化,受影响的就是整个面板的所有点.跟前面gate电压变化不一样的是,gate电压变化影响到的只是一整行的显示点而已.不过Common电压变化虽然对显示电极的电压有影响,但是对于灰阶的影响却没有像gate电压变化来的大.怎么说呢?如果我们使用跟前面一样的电容参数值,再套用图6所推导出来的公式,再假设Common电压由0伏特变到5伏特,则common 电压变化所产生的feed through电压为(5 -0)*(0.1pF+ 0.5pF) / (0.05pF + 0.1pF +0.5pF) = 5 * 0.6/0.65=4.62伏特.虽然显示电极增加这么多电压,但是common电极也增加了5伏特.因此在Clc两端,也就是液晶的两端,所看到的压差变化,就只有4.62-5=0.38伏特而已.跟之前gate走线电压变化所产生的feed through电压2.69伏特比较起来要小的多了,所以对灰阶的影响也小多了.且由于它所产生的feed through电压有对称性,不像Gate走线所产生的feed through电压是一律往下,所以就同一个显示点来说,在视觉对灰阶的表现影响会比较小.当然啦,虽然比较小,但是由于对整个LCD面板的横向的768行来说, common电压变化所发生的时间点,跟gate 走线打开的时间间隔并不一致,所以对整个画面的灰阶影响是不一样的.这样一来,就很难做调整以便改进画面品质,这也是为什么common电压变动的驱动方式,越来越少人使用的缘故.图7是cs on gate且common电压固定不动的电压波形图.它并没有common电压变化所造成的feed through电压,它只有由于gate电压变化所造成的feed through电压.不过它跟cs on common不一样的是,由gate电压变化所造成的feed through电压来源有两个地方,一个是自己这一条gate走线打开经由Cgd产生的feed through电压,另一个则是上一条gate走线打开时,经由cs所产生的feed through电压.经由Cgd的feed through电压跟前面所讨论过的状况是一样的,在这边就不再提了.但是经由cs 的feed through电压,是因为cs on gate的关系,如图3所示.cs on gate的架构,它的储存电容另一端并不是接到common电压,而是接到前一条gate走线,因此在我们这一条gate走线打开之前,也就是前一条gate走线打开时,在前一条gate走线的电压变化,便会经由cs对我们的显示电极造成feed through电压.依照图8的公式,同时套用前面的电容参数与gate电压变化值,我们可得到此一feed through电压约为35*0.5pF/(0.5pF+0.1pF+0.05pF)=26.92伏特.这样的feed through电压是很大的,不过当前一条gate走线关闭时,这个feed through电压也会随之消失.而且前一条gate走线从打开到关闭,以SVGA分辨率的屏幕来说,约只有21.7us的时间而已.相对于一个frame的时间16.67ms是很短的.再者当前一条gate走线的feed through电压影响显示电极后,我们这一条的gate走线也随之打开,source driver立刻将显示电极的电压充放电到所要的目标值.从这种种的结果看来,前一条gate走线的电压变化,对于我们的显示电极所表现的灰阶,几乎是没有影响的.因此对于cs on gate且common电压固定不动的驱动方式来说,影响最大的仍然是gate走在线电压变化经由Cgd产生的feed through电压,而其解决方式跟前面几个一样,只需将common电压往下调整即可.图9是cs on gate架构且common电压变动的feed through电压波形图.这样子的架构,刚好有了前面3种架构的所有缺点,那就是 gate走线经由Cgd的feed through 电压,和前一条gate走线经由cs的feed through电压,以及Common电压变化经由Clc 的feed through电压.可想而知,在实际的面板设计上几乎是没有人使用这种架构的.而这4种架构中最常用的就是 cs on gate架构且common电压固定不动的架构.因为它只需要考虑经由Cgd的feed through电压,而cs on gate的架构可得到较大的开口率的缘故.二阶驱动(Two level addressing)的效应前面四种架构讨论的其实都是针对二阶驱动方式所产生的影响.所谓的二阶驱动方式,是指gate driver的输出电压只有两种,分别是打开跟关闭的电压.但是二阶的驱动方式最大的缺点,就是在gate走在线电压关闭时,经由Cgd产生影响显示电极电压的feed through电压.从图10中我们可以知道,原本source driver的输出电压范围,因为feed through电压的关系,造成在显示电极上的电压范围与原先预期的不一致.所以要修正common电压的值,以便显示出正确的灰阶.这是一般常见使用two level gate driver的面板设计方式,不过伤脑筋的是,虽然这个修正值可以利用图4中的公式来获得,但是这公式中的Clc电容大小并不是一个固定值,它会随着Clc电容两端的电压不同而变化.也就是说,在不同的灰阶下,Clc的大小会不一样,连带的会影响所产生的feed through电压也跟着不一样.于是对于common电压的调整就不容易达到各个灰阶表现都很好的结果,影像的品质便会打了折扣. 而三阶驱动的方法就是为了改善这个现象而产生的,利用three level的gate driver,让经由Cgd与cs 的feed through电压互相抵消.既然没有了feed through电压,就不用再调整common 电压了.不过这种三阶驱动的方式,只能使用于cs on gate的架构.至于三阶驱动,乃至四阶驱动的原理,我们留到下次再跟大家介绍.参考数据‧交通大学次微米人才培训课程，平面显示器原理讲义。
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液晶显示矩阵的RMS驱动
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液晶的响应时间受其黏度、液晶盒的厚度以及其他因素的制约，比被选择的那一 瞬间的时间长得多，而且液晶的响应与被施加的电场的平方成正比。以上两个条 件是液晶显示器响应均方根电压( Root Mea.n Square,RMS)的条件。问题是， 根据液晶的电光响应，如何设计确定行驱动以及列驱动信号，使LCD单元达到期 望的RMS电压。
4、LCD驱动方式
a)有源(Active) & 无源(Passive)方式
Signal Electrodes
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Storage Capacitor
Switching Device(TFT)
x1 x2 x3 x4 x5 x6 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y1 y2
x1 x2 x3 x4 x5 x6
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Hale Waihona Puke 目录1、液晶平面显示器件的寻址方式 2、扫描方式 3、灰度图像的显示
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液晶平面显示器件的寻址方式
1、字段显示器的静态寻址方式
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液晶平面显示器件的寻址方式
1、字段显示器的静态寻址方式
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由于向列型液晶没有极性区别，同时又要保证在液晶相对的电极上加上纯粹 的交流电场，公共电极一般用方波驱动，被选点加上与公共电极极性相反、 幅度相等的方波，非选点加上与公共电极相同的方波，如图4-3所示
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隔行扫描是在播映时把“单行”及“双行”的画面合并，而每幅“奇数行” 及“偶数行”的画面时间上大约会有六十分之一秒的相差，当画面合并时， 多会有些偏差而导致画面不够清晰，逐行扫描之中每格画面的行数都相同， 故此在进行定格时画面自然会较清晰。 隔行扫描 逐行扫描
3、扫描频率 LOGO 逐行扫描 ----如果分辨率为1920*1080,即有1080行,而此 1080行构成1帧 帧频率是60 Frame/S ----每秒钟显示60个画面
灰度图像的显示
三、脉宽调制法
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灰度图像的显示
三、脉宽调制法
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脉宽调制法是把行寻址周期的时段再分段，例如分解成16个子段，在每个子段 上根据灰度要求由列电极根据灰度按比例加上on或off的电压。全部子段都加上 on的电压（即选通），该单元具有最高的亮度；都加上off的电压（即非选通）， 该单元具有最低的亮度。一些子段加上on，列口加上on的时间的比例为f,0<f<1， 另一些子段加上off的电压，例如加上off时间的比例为1-f根据off和on时间的长短 就可以得到不同的灰度。
y3
y4 y5 y6 y7
(Passive Matrix LCD)
(Active Matrix LCD)
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b)Active & Passive说明
无源矩阵LCD: •难以快速控制单独的液晶亚像素单元 •对比度低,响应速度慢 •显示灰度时易产生交叉效应,显示容量小,只适用于小尺寸显示器 有源矩阵LCD： 与无源矩阵LCD相似，有源矩阵LCD的上下表层也纵横有序排列着用铟锡 氧化物(ITO)做成的透明电极。所不同的是在每个亚像素中都加入薄膜 晶体管(TFT)，可以迅速灵活控制单个亚像素单元。由于亚像素之间的 串扰很小,所以AMLCD在对比度,响应速度和显示容量方面的性能较PMLCD 更为优异。 由于TFT电极是利用薄膜技术制作的，薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD） 也因此得名。
液晶平面显示器件的寻址方式
1、字段显示器的静态寻址方式
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液晶平面显示器件的寻址方式
二、文字、图形的动态寻址
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液晶平面显示器件的寻址方式
二、文字、图形的动态寻址
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液晶平面显示器件的寻址方式
二、文字、图形的动态寻址
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1、1/2驱动法：被选行电极1/2V，非选行电极置0。被选的列-1/2V电位，非被选 列电极1/2V。则被选点电压为V，非选点为|1/2V|. 2、1/3驱动法：被选行电极2/3V，非选行电极置0。被选的列-1/3V电位，非被选 列电极1/3V。则被选点电压为V，非选点为|1/3V|.
扫描方式
1) 隔行扫描(Interlace Scan)
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依次驱动奇数行，在下一场中驱动偶数行，在两个场中构成整个画面 (Frame)。
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2) 逐行扫描(Progressive Scan)
依次驱动每一行，以1场形成1帧的方式构成整个画面,是 目前TFT-LCD驱动方法。
Progressive Scan Vs Interlace Scan
灰度图像的显示
一、面积灰度调制法
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灰度图像的显示
一、面积灰度调制法
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面积灰度调制方法适用于所有的LCD器件。这种方法是将LCD上的一个单元分成 可以单独控制的多个子单元，比如3 x3个子单元，当该单元中的不同数量的子单 元被选通时，从适当距离观察而获得表观的相应灰度等级。如图4- 30所示的9个 子单元可以获得10级灰度。由于子单元是相互独立的，所以10级灰度相当于将 LCD的像素数乘以9。面积灰度调制法大大增加了显示单元的数量和驱动电路的 数量，降低了分辨力，它只适用于如铁电LCD、双稳态LCD之类寻址能力较大的 液晶显示器的驱动方式。
灰度图像的显示
二、帧分解调制法
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帧分解调制法也普遍地适用于所有的LCD器件。其基本方法是把一帧灰度图像分 解成16帧或更多帧的黑白子图像，在通常的一帧的时间之内显示这16帧子图像。 若某像素在这16帧都选通，则是最高亮度的：若在这16帧中都不选通，则是最 低亮度的：如果该像素单元在有的帧显示，有的帧不显示，根据显示的帧数的多 寡，就决定了它的灰度。当这16帧图像在极短的时间显示时，由于人的视觉留 以及液晶的迟滞效应就合成了具有灰度的图像。显然，帧分解法要把一帧图像分 解成许多帧，使显示器上数据的传输速率成数量级的增加，考虑到LCD上的R、 C、L分布参数和驱动电路的时滞，若灰度级别太多，则无论对于驱动电路还是 液晶显示器都是困难的。