液晶驱动电路
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三。对比度-视角特性
对比度曲线:下图是对比度定义图。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
14
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续7)
三。对比度-视角特性
对比度曲线:
•测出选通电压和非选通电压情况下的两条电光特性曲线, 则可以计算出对比度数值。
•对比度定义如下:
•正性材料: Cr
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
3
1.1 引言
液晶显示器件是被动型显示器件。
液晶显示技术开始得到应用仅仅是20多年前的事情。但是, 由于液晶显示器(LCD:Liquid Crystal Display)的各种优 越性能,目前已得到了广泛的应用。 从液晶电子手表、手机、计算器、数码相机、数码摄像机到 液晶电视、便携式计算机等,液晶显示器正越来越为人们所 熟悉,并大有与CRT平分秋色,甚至取而代之的趋势。
•理想的显示器,它的对比度在空间的分布是一个常数, 即在各个方向上观察显示器,它给人的感觉是一样的。
•由于液晶显示器是被动型显示器件,因此它的视角特性 就受到较大的限制。 •视角特性不太好是液晶显示器的一个比较明显的缺点, 如何尽可能扩大液晶显示器的视角,是摆在我们面前的一 个重要的课题。下图是对比度-视角特性测试的原理图。
《液晶显示应用技术》讲座
2004年6月12日
25
1.2.2 动态驱动法(续1)
这种动态扫描驱动法的问题在于,当只点亮液晶屏上的某一 点时,该点所在的行和列其它各点都会受到该点所在行、列 电极信号的影响,这被称为“交叉效应”。 由于交叉效应,其它未被选择的点也有可能因此而被点亮。 行、列电极越多,交叉效应越复杂。这种现象使图像对比度 大大下降,甚至不能正常显示。 解决交叉效应的有效方法是采用偏压法驱动。(参考P147) 由于动态驱动采用了偏压法,使输出驱动的脉冲序列有四种 电压变化形式,因此在驱动电路中就不能简单地采用异或门 电路。
LCD类型虽然很多,结构也千差万别,但它们的显示原理是 基本相同的,驱动方法也是基本一致的。
液晶具有液体所具有的流动性,同时也具有晶体的各向异性、 双折射等特性。
可以通过对液晶施加电场,使它的分子排列发生改变,从而 使液晶的光学性质发生变化。这样,就将电信号转变为人眼 可见的光信号。
液晶显示器件的基本特性有:阈值特性(电光特性)、响应 特性、对比度-视角特性、其他重要的特性(温度特性、功耗 特性、色度特性等)。
1.1.1 液晶显示器件的分类(续1)
有源(矩阵)液晶显示器(AM-LCD): •最常见的是薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)。 •主要应用于大容量动态视频显示,如笔记本电脑。 •AM-LCD由于制造工艺上难度较大,目前只有日、韩、 美等少数国家有能力生产,我国台湾省也能生产。 •我国大陆地区也有北京的京东方和长春能生产。
(5)什么叫做对比度曲线?什么叫做对比度-视角特性曲线? 它们是如何分别定义和测量的?
(6)如何进行液晶显示器色度特性的测量?
2004年6月12日 《液晶显示应用技术》讲座 21
1.2 液晶显示器件驱动基础
LCD类型虽然很多,结构也千差万别,但它们的显示原理是 基本相同的,驱动方法也是基本一致的。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
8
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续1)
一。阈值特性参数
阈值特性参数描述了液晶显示器的相对光透射率(或者反射 率)随驱动电压的升高而发生变化的规律。
阈值特性参数主要用阈值电压Vth、中值电压V50、饱和电压 Vsat和陡度来描述。典型的电光曲线如下图所示。其中横坐 标是驱动电压的有效值,纵坐标是相对透射率,液晶屏的显 示模式是正性显示(即白底黑字)。Vth、V50和Vsat的定义如 下图所示,陡度 = Vsat / Vth。
非选通电压下的亮度 选通电压下的亮度 B2 B1
•负性材料: Cr 选通电压下的亮度 B1
非选通电压下的亮度 B2
2004年6月12日 《液晶显示应用技术》讲座 15
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续8)
三。对比度-视角特性
对比度-视角空间分布特性: •对比度-视角特性反映了对比度在空间分布的状况,也是 一个重要的参数。
•宾主液晶显示器(GH-LCD);
•电控双折射液晶显示器(ECB-LCD); •相变液晶显示器(PC-LCD); •铁电液晶显示器(FE-LCD); •双稳态液晶显示器(BCT-LCD)等。
2004年6月12日
•其中使用得最为广泛的是TN-LCD和STN-LCD两大类。 5 《液晶显示应用技术》讲座
色度特性:液晶显示器对于不同波长的光谱,它的透射率和 反射率是不同的。在测试系统中,只要把光度计(光电倍增 管)换成色度计,对于单个波长的数据处理是完全一致的。
关于液晶显示的电光特性测试和液晶屏在线测试仪,请参考 本讲座的第二部分《液晶显示的电光特性测试》。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
三。对比度-视角特性
对比度-视角特性参数包括两个方面: •一是在特定的温度、特定的方位角下,对比度随驱动电 压的变化而变化,即对比度曲线;
•二是在特定温度、固定的驱动条件下,对比度在给定的 立体空间范围内的分布情况,即对比度-视角特性曲线。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
13
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续6)
液晶显示器可以看作一个容性器件,它的显示是对驱动电压 的有效值作出响应(功率)。在静态显示时,显示驱动电压 只要选择高于饱和电压,非显示电压选择低于阈值电压,就 能够得到较好的显示效果。在动态显示时,可以进行计算。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
9
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续2)
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
11
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续4)
二。响应特性参数:液晶响应特性主要影响显示器内容的更 新速度,响应速度慢的,在显示效果上就表现为拖尾现象。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
12
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续5)
•连接件:导电橡胶、热压导电胶带、TAB。
•集成电路:控制器、行和列驱动器等。 •PCB:电源、控制器、行和列驱动器等的连接电路。 •背光源:LED、CCF、VFD、EL、OEL、FED。 •结构件:将上面各部件装配在一起的结构件。
2004年6月12日 《液晶显示应用技术》讲座 7
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数
20
总结思考题(一)
(1)什么叫做主动型和被动型显示器件?请举例说明之。
(2)什么叫做无源液晶显示器和有源液晶显示器?请各举一 例说明之。
(3)什么叫做TN和STN液晶显示器的阈值特性(电光特 性)?阈值特性参数是如何定义和描述的? (4)什么叫做TN和STN液晶显示器的响应特性?响应特性 参数是如何定义和描述的?
一。阈值特性参数:阈值特性参数是决定一种液晶材料到底 能用到多大显示容量的液晶屏的决定性参数。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
10
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续3)
二。响应特性参数 响应特性参数是描述液晶屏的光透射率(或反射率)在改变 驱动电压的选择状态(由选择态到非选择态或由非选择态到 选择态)时变化快慢的物理参数。
《液晶显示应用技术》 讲座
第一部分
驱动电路设计
2004年6月12日 《液晶显示应用技术》讲座 1
清华大学电子工程系
雷有华 Email:leiyh@mail.tsinghua.edu.cn Tel:62781842
2004年6月12日 《液晶显示应用技术》讲座 2
笫1章 绪 论
1.1 引言 1.2 液晶显示器件驱动基础 1.3 液晶显示模块的电路构成
响应特性参数主要用开启时间Ton,关闭时间Toff,上升时间 Tr和下降时间Td来描述。典型的响应特性曲线如下图所示。 其中横坐标是时间,纵坐标是相对透射率,液晶屏的显示模 式是正性显示(即白底黑字)。Ton、Toff、Tr 和Td 的定义如 下图所示。
一般的TN-LCD的响应速度在几十毫秒到300毫秒之间,在 用作视频显示时,会产生拖尾现象;而有些液晶显示器有非 常快的响应速度,如铁电液晶显示器等。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
19
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续12)
四。其他重要的特性 温度特性:温度特性是描述各种特性参数随着温度的变化而 变化的规律。
功耗特性:功耗特性是描述液晶屏在正常工作条件下功耗电 流的大小,一般用功耗电流的有效值来表示,通常包括全屏 功耗和单个象素功耗两项。
2004年6月12日 《液晶显示应用技术》讲座 16
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续9)
三。对比度-视角特性 对比度-视角空间分布特性:下图是对比度-视角特性测试的 原理图。
2004年6月12日
wenku.baidu.com
《液晶显示应用技术》讲座
17
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续10)
三。对比度-视角特性 要测出对比度在空间分布的特性,一般分两个方向的角度进 行扫描:
可以通过对液晶施加电场,使它的分子排列发生改变,从而 使液晶的光学性质发生变化。这样,就将电信号转变为人眼 可见的光信号。
由于液晶是有机化合物,在固定的电场作用下将发生电化学 反应,从而导致液晶材料的老化及失效。
因此,施加在液晶上的电场应为交流电场,从而将电化学反 应抵消掉或降到最低限度。研究表明,长期应用条件下,电 信号的直流分量应小于50mV。
•一个是方向的角度,即视角扫描;
•另一个是方向的角度,即方位角扫描。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
18
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续11)
三。对比度-视角特性
下图所示的等对比度视角曲线和等视角对比度曲线图。 等对比度视角曲线图 (b) 等视角对比度曲线图
(a)
设计者需要具有模拟电路、数字电路和单片机的基本知识。
《液晶显示应用技术》讲座 22
2004年6月12日
1.2.1 静态驱动法
静态驱动法是获得最佳显示质量的最基本的方法。它适用于 笔段型液晶显示器件的驱动。
静态驱动法电路如下图所示。
•每段的背电极BP连接在一块,而段电极相互独立;
•振荡器的信号经分频后加到背电极BP上,而段电极的脉 冲信号由显示选择信号A与时序脉冲通过逻辑异或产生; •A=“1”时,段电极信号与BP信号同相,该像素上电场为 零;A=“0”时,段电极信号与BP信号反相,该像素上建 立了交流电场,从而实现了显示;
液晶显示器的发展从 TN技术(扭曲向列型)到STN技术 (超扭曲向列型)到TFT技术(薄膜晶体管型)。
液晶综合参数测试系统可以测量 LCD的电光特性参数。
液晶屏在线测试仪可以对液晶显示屏进行质量检查。
《液晶显示应用技术》讲座 4
2004年6月12日
1.1.1 液晶显示器件的分类
分为无源液晶显示器和有源(矩阵)液晶显示器两大类。 无源液晶显示器常见的种类有: •扭曲向列液晶显示器(TN-LCD); •超扭曲向列液晶显示器(STN-LCD);
•适当调整脉冲电压,可改变对比度。静态驱动的波形如 下图所示。
2004年6月12日 《液晶显示应用技术》讲座 23
1.2.1 静态驱动法(续1)
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
24
1.2.2 动态驱动法
当液晶显示器件上显示像素众多时,把水平一组显示像素的 背电极都连在一起引出,称之为扫描电极,把纵向一组显示 像素的段电极都连接起来一起引出,称之为信号电极。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
6
1.1.2 液晶显示模块的基本结构
液晶显示模块(LCM)是一种将液晶显示器件、连接件、 集 成 电 路 、 PCB 、 背 光 源 、 结 构 件 装 配 在 一 起 的 组 件 。 (请参考液晶显示模块分解的结构)
•液晶显示器件:表面蒸镀有ITO导电的玻璃基板、液晶、 偏振片。
驱动方式上则采用类似于CRT的扫描方法。
液晶显示器件上的每一个显示像素都由其所在的行与列的位 置唯一确定。
液晶显示的扫描方法是循环地逐行给行电极施加选择脉冲, 同时在列电极上给出该行显示数据转换成的选通或非选通的 驱动信号,从而实现该行所有显示像素的显示。
这种扫描驱动方式就是动态驱动法。
对比度曲线:下图是对比度定义图。
2004年6月12日
《液晶显示应用技术》讲座
14
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续7)
三。对比度-视角特性
对比度曲线:
•测出选通电压和非选通电压情况下的两条电光特性曲线, 则可以计算出对比度数值。
•对比度定义如下:
•正性材料: Cr
2004年6月12日
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3
1.1 引言
液晶显示器件是被动型显示器件。
液晶显示技术开始得到应用仅仅是20多年前的事情。但是, 由于液晶显示器(LCD:Liquid Crystal Display)的各种优 越性能,目前已得到了广泛的应用。 从液晶电子手表、手机、计算器、数码相机、数码摄像机到 液晶电视、便携式计算机等,液晶显示器正越来越为人们所 熟悉,并大有与CRT平分秋色,甚至取而代之的趋势。
•理想的显示器,它的对比度在空间的分布是一个常数, 即在各个方向上观察显示器,它给人的感觉是一样的。
•由于液晶显示器是被动型显示器件,因此它的视角特性 就受到较大的限制。 •视角特性不太好是液晶显示器的一个比较明显的缺点, 如何尽可能扩大液晶显示器的视角,是摆在我们面前的一 个重要的课题。下图是对比度-视角特性测试的原理图。
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1.2.2 动态驱动法(续1)
这种动态扫描驱动法的问题在于,当只点亮液晶屏上的某一 点时,该点所在的行和列其它各点都会受到该点所在行、列 电极信号的影响,这被称为“交叉效应”。 由于交叉效应,其它未被选择的点也有可能因此而被点亮。 行、列电极越多,交叉效应越复杂。这种现象使图像对比度 大大下降,甚至不能正常显示。 解决交叉效应的有效方法是采用偏压法驱动。(参考P147) 由于动态驱动采用了偏压法,使输出驱动的脉冲序列有四种 电压变化形式,因此在驱动电路中就不能简单地采用异或门 电路。
LCD类型虽然很多,结构也千差万别,但它们的显示原理是 基本相同的,驱动方法也是基本一致的。
液晶具有液体所具有的流动性,同时也具有晶体的各向异性、 双折射等特性。
可以通过对液晶施加电场,使它的分子排列发生改变,从而 使液晶的光学性质发生变化。这样,就将电信号转变为人眼 可见的光信号。
液晶显示器件的基本特性有:阈值特性(电光特性)、响应 特性、对比度-视角特性、其他重要的特性(温度特性、功耗 特性、色度特性等)。
1.1.1 液晶显示器件的分类(续1)
有源(矩阵)液晶显示器(AM-LCD): •最常见的是薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)。 •主要应用于大容量动态视频显示,如笔记本电脑。 •AM-LCD由于制造工艺上难度较大,目前只有日、韩、 美等少数国家有能力生产,我国台湾省也能生产。 •我国大陆地区也有北京的京东方和长春能生产。
(5)什么叫做对比度曲线?什么叫做对比度-视角特性曲线? 它们是如何分别定义和测量的?
(6)如何进行液晶显示器色度特性的测量?
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1.2 液晶显示器件驱动基础
LCD类型虽然很多,结构也千差万别,但它们的显示原理是 基本相同的,驱动方法也是基本一致的。
2004年6月12日
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8
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续1)
一。阈值特性参数
阈值特性参数描述了液晶显示器的相对光透射率(或者反射 率)随驱动电压的升高而发生变化的规律。
阈值特性参数主要用阈值电压Vth、中值电压V50、饱和电压 Vsat和陡度来描述。典型的电光曲线如下图所示。其中横坐 标是驱动电压的有效值,纵坐标是相对透射率,液晶屏的显 示模式是正性显示(即白底黑字)。Vth、V50和Vsat的定义如 下图所示,陡度 = Vsat / Vth。
非选通电压下的亮度 选通电压下的亮度 B2 B1
•负性材料: Cr 选通电压下的亮度 B1
非选通电压下的亮度 B2
2004年6月12日 《液晶显示应用技术》讲座 15
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续8)
三。对比度-视角特性
对比度-视角空间分布特性: •对比度-视角特性反映了对比度在空间分布的状况,也是 一个重要的参数。
•宾主液晶显示器(GH-LCD);
•电控双折射液晶显示器(ECB-LCD); •相变液晶显示器(PC-LCD); •铁电液晶显示器(FE-LCD); •双稳态液晶显示器(BCT-LCD)等。
2004年6月12日
•其中使用得最为广泛的是TN-LCD和STN-LCD两大类。 5 《液晶显示应用技术》讲座
色度特性:液晶显示器对于不同波长的光谱,它的透射率和 反射率是不同的。在测试系统中,只要把光度计(光电倍增 管)换成色度计,对于单个波长的数据处理是完全一致的。
关于液晶显示的电光特性测试和液晶屏在线测试仪,请参考 本讲座的第二部分《液晶显示的电光特性测试》。
2004年6月12日
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三。对比度-视角特性
对比度-视角特性参数包括两个方面: •一是在特定的温度、特定的方位角下,对比度随驱动电 压的变化而变化,即对比度曲线;
•二是在特定温度、固定的驱动条件下,对比度在给定的 立体空间范围内的分布情况,即对比度-视角特性曲线。
2004年6月12日
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1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续6)
液晶显示器可以看作一个容性器件,它的显示是对驱动电压 的有效值作出响应(功率)。在静态显示时,显示驱动电压 只要选择高于饱和电压,非显示电压选择低于阈值电压,就 能够得到较好的显示效果。在动态显示时,可以进行计算。
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1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续2)
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1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续4)
二。响应特性参数:液晶响应特性主要影响显示器内容的更 新速度,响应速度慢的,在显示效果上就表现为拖尾现象。
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1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续5)
•连接件:导电橡胶、热压导电胶带、TAB。
•集成电路:控制器、行和列驱动器等。 •PCB:电源、控制器、行和列驱动器等的连接电路。 •背光源:LED、CCF、VFD、EL、OEL、FED。 •结构件:将上面各部件装配在一起的结构件。
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1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数
20
总结思考题(一)
(1)什么叫做主动型和被动型显示器件?请举例说明之。
(2)什么叫做无源液晶显示器和有源液晶显示器?请各举一 例说明之。
(3)什么叫做TN和STN液晶显示器的阈值特性(电光特 性)?阈值特性参数是如何定义和描述的? (4)什么叫做TN和STN液晶显示器的响应特性?响应特性 参数是如何定义和描述的?
一。阈值特性参数:阈值特性参数是决定一种液晶材料到底 能用到多大显示容量的液晶屏的决定性参数。
2004年6月12日
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10
1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续3)
二。响应特性参数 响应特性参数是描述液晶屏的光透射率(或反射率)在改变 驱动电压的选择状态(由选择态到非选择态或由非选择态到 选择态)时变化快慢的物理参数。
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第一部分
驱动电路设计
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笫1章 绪 论
1.1 引言 1.2 液晶显示器件驱动基础 1.3 液晶显示模块的电路构成
响应特性参数主要用开启时间Ton,关闭时间Toff,上升时间 Tr和下降时间Td来描述。典型的响应特性曲线如下图所示。 其中横坐标是时间,纵坐标是相对透射率,液晶屏的显示模 式是正性显示(即白底黑字)。Ton、Toff、Tr 和Td 的定义如 下图所示。
一般的TN-LCD的响应速度在几十毫秒到300毫秒之间,在 用作视频显示时,会产生拖尾现象;而有些液晶显示器有非 常快的响应速度,如铁电液晶显示器等。
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1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续12)
四。其他重要的特性 温度特性:温度特性是描述各种特性参数随着温度的变化而 变化的规律。
功耗特性:功耗特性是描述液晶屏在正常工作条件下功耗电 流的大小,一般用功耗电流的有效值来表示,通常包括全屏 功耗和单个象素功耗两项。
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三。对比度-视角特性 对比度-视角空间分布特性:下图是对比度-视角特性测试的 原理图。
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1.1.3 液晶显示器件的基本特性和参数(续10)
三。对比度-视角特性 要测出对比度在空间分布的特性,一般分两个方向的角度进 行扫描:
可以通过对液晶施加电场,使它的分子排列发生改变,从而 使液晶的光学性质发生变化。这样,就将电信号转变为人眼 可见的光信号。
由于液晶是有机化合物,在固定的电场作用下将发生电化学 反应,从而导致液晶材料的老化及失效。
因此,施加在液晶上的电场应为交流电场,从而将电化学反 应抵消掉或降到最低限度。研究表明,长期应用条件下,电 信号的直流分量应小于50mV。
•一个是方向的角度,即视角扫描;
•另一个是方向的角度,即方位角扫描。
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三。对比度-视角特性
下图所示的等对比度视角曲线和等视角对比度曲线图。 等对比度视角曲线图 (b) 等视角对比度曲线图
(a)
设计者需要具有模拟电路、数字电路和单片机的基本知识。
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1.2.1 静态驱动法
静态驱动法是获得最佳显示质量的最基本的方法。它适用于 笔段型液晶显示器件的驱动。
静态驱动法电路如下图所示。
•每段的背电极BP连接在一块,而段电极相互独立;
•振荡器的信号经分频后加到背电极BP上,而段电极的脉 冲信号由显示选择信号A与时序脉冲通过逻辑异或产生; •A=“1”时,段电极信号与BP信号同相,该像素上电场为 零;A=“0”时,段电极信号与BP信号反相,该像素上建 立了交流电场,从而实现了显示;
液晶显示器的发展从 TN技术(扭曲向列型)到STN技术 (超扭曲向列型)到TFT技术(薄膜晶体管型)。
液晶综合参数测试系统可以测量 LCD的电光特性参数。
液晶屏在线测试仪可以对液晶显示屏进行质量检查。
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1.1.1 液晶显示器件的分类
分为无源液晶显示器和有源(矩阵)液晶显示器两大类。 无源液晶显示器常见的种类有: •扭曲向列液晶显示器(TN-LCD); •超扭曲向列液晶显示器(STN-LCD);
•适当调整脉冲电压,可改变对比度。静态驱动的波形如 下图所示。
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1.2.1 静态驱动法(续1)
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1.2.2 动态驱动法
当液晶显示器件上显示像素众多时,把水平一组显示像素的 背电极都连在一起引出,称之为扫描电极,把纵向一组显示 像素的段电极都连接起来一起引出,称之为信号电极。
2004年6月12日
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6
1.1.2 液晶显示模块的基本结构
液晶显示模块(LCM)是一种将液晶显示器件、连接件、 集 成 电 路 、 PCB 、 背 光 源 、 结 构 件 装 配 在 一 起 的 组 件 。 (请参考液晶显示模块分解的结构)
•液晶显示器件:表面蒸镀有ITO导电的玻璃基板、液晶、 偏振片。
驱动方式上则采用类似于CRT的扫描方法。
液晶显示器件上的每一个显示像素都由其所在的行与列的位 置唯一确定。
液晶显示的扫描方法是循环地逐行给行电极施加选择脉冲, 同时在列电极上给出该行显示数据转换成的选通或非选通的 驱动信号,从而实现该行所有显示像素的显示。
这种扫描驱动方式就是动态驱动法。