液晶顯示第三部分實用教案

1、會計學1液晶顯示第三液晶顯示第三(d sn)部分部分第一頁，共29頁。十一. 液晶(yjng)材料（1）對液晶材料的要求：對液晶材料的要求：（1 1） 在使用和存儲的溫度環(huán)境下都表現(xiàn)在使用和存儲的溫度環(huán)境下都表現(xiàn)(bioxin)(bioxin)為液晶相；為液晶相；（2 2）具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、光化學穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性，使用壽命長；）具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、光化學穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性，使用壽命長；（3 3） 粘度低，具有優(yōu)良的響應特性；粘度低，具有優(yōu)良的響應特性；（4 4） 介電各向異性大，適于低電壓工作；介電各向異性大，適于低電壓工作； 對于對于TNTN型顯示器件：型顯示器件： Vth Vth（)-

2、1/2 )-1/2 （5 5） 雙折射率的大小適合于顯示對比度的增加；雙折射率的大小適合于顯示對比度的增加； （6） 彈性系數(shù)均衡，適合于多路傳輸驅動； 彈性模量均衡表示各種變形的應變程度均衡，有利于電光特性曲線(qxin)變陡，即有利于多路傳輸。 （7） 分子排列的有序度高，適合于提高顯示對比度。第1頁/共29頁第二頁，共29頁。液晶顯示的特點：液晶顯示的特點： （1 1）液晶在直流電壓作用下會發(fā)生電解作用，所以必須用交流驅動）液晶在直流電壓作用下會發(fā)生電解作用，所以必須用交流驅動，并且限定交流成分中的直流分量不大于幾十毫伏；，并且限定交流成分中的直流分量不大于幾十毫伏； （2 2）由于液晶

3、在電場作用下光學性能的改變）由于液晶在電場作用下光學性能的改變(gibin)(gibin)是依靠液晶作是依靠液晶作為彈性連續(xù)體的彈性變形，響應時間長，所以交變電壓的作用效果不取為彈性連續(xù)體的彈性變形，響應時間長，所以交變電壓的作用效果不取決于其峰值，在頻率小于決于其峰值，在頻率小于103Hz103Hz情況下，液晶透光率的改變情況下，液晶透光率的改變(gibin)(gibin)只只與外加電壓的有效值有關；與外加電壓的有效值有關； （3 3）液晶單元是容性負載，液晶的電阻在大多數(shù)情況下可以忽略不）液晶單元是容性負載，液晶的電阻在大多數(shù)情況下可以忽略不計，是無極性的，即正壓和負壓的作用效果是一樣的。

4、計，是無極性的，即正壓和負壓的作用效果是一樣的。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（1）第2頁/共29頁第三頁，共29頁。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（2）7段電極(dinj)的結構矩陣(j zhn)電極結構第3頁/共29頁第四頁，共29頁。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（2）矩陣圖形矩陣圖形(txng)液晶顯示器件的電極排布液晶顯示器件的電極排布第4頁/共29頁第五頁，共29頁。十二. 液晶顯示器件的驅動(q dn)技術（2）有源矩陣有源矩陣(j zhn)電電極排布極排布第5頁/共29頁第六頁，共29頁。靜態(tài)驅動(q dn)LCD電極結構十二. 液晶顯示器件

5、的驅動(q dn)技術（3）液晶顯示的驅動方式液晶顯示的驅動方式(fngsh): 靜態(tài)驅動靜態(tài)驅動,動態(tài)驅動。動態(tài)驅動。靜態(tài)驅動波形第6頁/共29頁第七頁，共29頁。矩陣動態(tài)矩陣動態(tài)(dngti)驅驅動技術：動技術： 在X電極（掃描電極）上按時間順序施加上一串掃描脈沖電壓。與X電極同步，在Y電極上分別(fnbi)輸入選通電壓波形和非選通電壓波形，使該行上若干像素點被選通。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（4）信號（列）電極掃描（行）電極第7頁/共29頁第八頁，共29頁。占空比：占空比： 假設一幀的掃描行數(shù)為假設一幀的掃描行數(shù)為N N，掃描一幀的時間為，掃描一幀的時間為1 1，那么一行

6、，那么一行所占有的選通時間為一幀時間的所占有的選通時間為一幀時間的1/N1/N（占空比系數(shù)）。在同等（占空比系數(shù)）。在同等電壓下，掃描行數(shù)的增多將使占空比下降，從而引起液晶像素電壓下，掃描行數(shù)的增多將使占空比下降，從而引起液晶像素上的交變電場電壓的有效值下降，降低上的交變電場電壓的有效值下降，降低(jingd)(jingd)了顯示質量了顯示質量。十二(sh r). 液晶顯示器件的驅動技術（5）第8頁/共29頁第九頁，共29頁。交叉效應交叉效應 在動態(tài)驅動方式下，某一液晶像素在動態(tài)驅動方式下，某一液晶像素( (選擇點選擇點) )呈顯示呈顯示效果是由施加在行電極上的選擇電壓與施加在列電極上效果是由

7、施加在行電極上的選擇電壓與施加在列電極上的選擇電壓的合成來實現(xiàn)的選擇電壓的合成來實現(xiàn)(shxin)(shxin)的。的。 與該像素不在同一行和同一列的像素與該像素不在同一行和同一列的像素( (非選點非選點) )都處都處在非選狀態(tài)下，與該像素在同一行或同一列的像素均有在非選狀態(tài)下，與該像素在同一行或同一列的像素均有選擇電壓加入，稱之為半選擇點。該點的電場電壓處于選擇電壓加入，稱之為半選擇點。該點的電場電壓處于液晶的閾值電壓附近時，屏上將出現(xiàn)不應有的半顯示現(xiàn)液晶的閾值電壓附近時，屏上將出現(xiàn)不應有的半顯示現(xiàn)象，使得顯示對比度下降，這種現(xiàn)象叫做象，使得顯示對比度下降，這種現(xiàn)象叫做“交叉效應交叉效應”。

8、十二. 液晶顯示器件的驅動(q dn)技術（5）第9頁/共29頁第十頁，共29頁。 假定所有像素開始時都處于暗態(tài)(不透明)。先在電極X1上加電壓Va，并讓Y1電極接地，而讓其它電極開路。 當外加電壓Va足夠高時，像素P12、P2l和P22上也會有Va/3電壓，所以這些像素也會逐漸轉變?yōu)榱翍B(tài)。隨著行、列電極數(shù)日的增大，交叉效應(xioyng)的程度會加劇。十二(sh r). 液晶顯示器件的驅動技術（6）22矩陣(j zhn)液晶顯示屏及其等效電路第10頁/共29頁第十一頁，共29頁。交叉效應交叉效應(xioyng)(xioyng)的主要原因的主要原因: : （1 1）液晶器件具有雙向）液晶器件具

9、有雙向( (通導通導) )特征，外加電壓只根據(jù)阻抗大小來分配電壓。特征，外加電壓只根據(jù)阻抗大小來分配電壓。（2 2）電光特性不陡。）電光特性不陡。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（7）矩陣(j zhn)液晶顯示屏及其等效電路X掃描電極Y信號電極第11頁/共29頁第十二頁，共29頁。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（7）電壓電壓(diny)分分布布注注: (i,j): (i,j)為全選單元為全選單元(dnyun)(dnyun)， (i,l) (i,l) 和和(k,j)(k,j)為半選單元為半選單元(dnyun)(dnyun)， (l,k) (l,k)為非選單元為非選單元(dn

10、yun)(dnyun)。 第12頁/共29頁第十三頁，共29頁。選擇點半選擇點非選擇點電壓V0N=8V07/9V01/9V0N=V0V00逐行掃描左明右暗畫面逐行掃描左明右暗畫面(humin)的電壓分布的電壓分布即使N不是很大，選擇點與半選擇點電壓也幾乎是相等了。 以上假定全部(qunb)非選擇行和列為開路，實際中非選擇電極接地或為零伏，這種情況下在未選擇電極之間也會有電壓，其大小是選擇電極間所施加電壓V0的1/2。十二. 液晶顯示器件的驅動(q dn)技術（8）第13頁/共29頁第十四頁，共29頁。抑制交叉效應的措施抑制交叉效應的措施: : 在非選擇在非選擇(xunz)(xunz)點上施加適

11、當電壓，達到提高點上施加適當電壓，達到提高非選擇非選擇(xunz)(xunz)點的電壓，降低半選擇點的電壓，降低半選擇(xunz)(xunz)點的點的電壓，則結果是拉開了選擇電壓，則結果是拉開了選擇(xunz)(xunz)點與半選擇點與半選擇(xunz)(xunz)點間的電壓差，而同時又縮小了半選擇點間的電壓差，而同時又縮小了半選擇(xunz)(xunz)點與非選擇點與非選擇(xunz)(xunz)點間的電壓差。點間的電壓差。交叉效應的主要交叉效應的主要(zhyo)(zhyo)表現(xiàn)：表現(xiàn)：（1 1）選擇點與半選擇點電壓接近，當外加電壓超過）選擇點與半選擇點電壓接近，當外加電壓超過VthVth后

12、后，半選擇點也會逐漸呈顯示狀態(tài)，使對比度下降；，半選擇點也會逐漸呈顯示狀態(tài)，使對比度下降；（2 2）半選擇點與非選擇點上電壓不一樣，如果它們由于）半選擇點與非選擇點上電壓不一樣，如果它們由于交叉效應而變明（或變暗）狀態(tài)不一樣，則造成圖面不均交叉效應而變明（或變暗）狀態(tài)不一樣，則造成圖面不均勻。勻。 十二(sh r). 液晶顯示器件的驅動技術（9）第14頁/共29頁第十五頁，共29頁。平均平均(pngjn)電壓電壓法法原理：把半選擇點上的電壓(diny)和非選擇點上的電壓(diny)平均化。各電極上施加的電壓(diny)： X電極（選通）施加電壓(diny)V1， X電極（非選通）施加電壓(di

13、ny)0V， Y電極（選通）施加電壓(diny)V2， Y電極（非選通）施加電壓(diny)1/aV1 。各類像素上的電壓(diny)： 選擇點（1,2）： V1+ V2 ， 半選擇點（1,1）、（1,3）、（1,4） ： (1- 1/a)V1 ， （2,2）、（3,2）、（4,2）：V2 非選擇點： 1/aV1 。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（10）第15頁/共29頁第十六頁，共29頁。十二. 液晶顯示器件的驅動(q dn)技術（10）設加在選擇點的總電壓(diny)V0=V1+V2，令非選擇單點電壓(diny)于半選擇電壓(diny)絕對值相等，即則令則各類像素各類像素(xi

14、n s)(xin s)上的電壓：上的電壓： 選擇點（選擇點（1,21,2）：）： V0 V0 ， 半選擇點半選擇點（1,11,1）、（）、（1,31,3）、（）、（1,41,4） ： (b- 2/b)V0 (b- 2/b)V0， （2,22,2）、（）、（3,23,2）、（）、（4,24,2）：）：1/b V01/b V0 非選擇點：非選擇點： -1/bV0 -1/bV0 。第16頁/共29頁第十七頁，共29頁。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（10）不同b值時平均(pngjn)電壓各點上的電壓值b值選擇點電壓半選擇點電壓非選擇點電壓2V01/2 V0，0-1/2 V04V01/4

15、V0，1/2 V0-1/4 V05V01/5 V0，3/5 V0-1/5 V013V01/13 V0，11/13V0-1/13 V0注：V0=V1+V2第17頁/共29頁第十八頁，共29頁。 最佳最佳(zu ji)(zu ji)偏壓法偏壓法 由于液晶顯示器在電場作用下的響應時間總是大于每行的作用時間，并且經常大于一幀時間，所以要使液晶顯示需要數(shù)幀電壓作用的積累，電壓的作用不取決于電壓的瞬時值，而是在數(shù)幀時間的有效值。 如要知道液晶顯示器的對比度，就要求出某像素點作為全選擇(xunz)點的電壓有效值和作為非選擇(xunz)點電壓的有效值，它們的比正比于選通狀態(tài)下的透過率。十二(sh r). 液晶

16、顯示器件的驅動技術（11）第18頁/共29頁第十九頁，共29頁。 作為全選擇點時，在一幀時間內，只有一行的時間施加的電壓為V0，其余(qy)N-1行時間內施加的電壓為- V0/b，所以作為全選擇點的均方電壓為： 十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（11）第19頁/共29頁第二十頁，共29頁。 作為非選擇點時，在一幀時間內，總有一行(yxng)的時間處于半選擇點，施加的電壓為（b-2）V0/b，其余N-1行時間內施加的電壓為- V0/b，所以：為了減小交叉(jioch)效應，獲得良好對比度的圖象，必須 定義一個(y )表示工作電壓范圍的裕度：十二. 液晶顯示器件的驅動技術（12）第20頁

17、/共29頁第二十一頁，共29頁。因為行數(shù)N已給定(i dn)，必有一個b值使= max。由b=0可求得： 這時，所以，對于每一個最佳(zu ji)偏壓比，使 值為最大。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（13）第21頁/共29頁第二十二頁，共29頁。十二. 液晶顯示器件(qjin)的驅動技術（14）max與N的關系(gun x)第22頁/共29頁第二十三頁，共29頁。閾值(y zh)陡度P： 因為P，液晶屏掃描(somio)電極數(shù)目N由下式限制： TN型器件的P為1.2-1.5，可驅動(q dn)3-8路； STN型器件的P1.05，最大可驅動(q dn)的路數(shù)為256。十二. 液晶顯

18、示器件的驅動技術（15）第23頁/共29頁第二十四頁，共29頁。十三. 提高(t go)大容量液晶顯示器件圖象質量的方法（1）分割(fng)矩陣法：第24頁/共29頁第二十五頁，共29頁。十三. 提高(t go)大容量液晶顯示器件圖象質量的方法（2）多重矩陣(j zhn)法：第25頁/共29頁第二十六頁，共29頁。1 1空間灰度調制空間灰度調制 將一個像素劃分為若干個單獨可控的將一個像素劃分為若干個單獨可控的“子像素子像素”，控，控制子像素被選通數(shù)量，便可實現(xiàn)灰度顯示。這種方法是不需要制子像素被選通數(shù)量，便可實現(xiàn)灰度顯示。這種方法是不需要特殊的驅動、控制技巧，但是特殊的驅動、控制技巧，但是(dnsh)(dnsh)有很大的缺點：有很大的缺點：（1 1）不可能將一個像素分割成很多個子像素，因此不可能）不可能將一個像素分割成很多個子像素，因此不可能產生很多的灰度級；產生很多的灰度級；（2 2）增加了微細加工的成本，或者以犧牲分辨率為代價；）增加了微細加工的成本，或者以犧牲分辨率為代價；（3 3）增加驅動、控制電路數(shù)量。）增加驅動、控制電路數(shù)量。十四. 液晶顯示器件(qjin)的灰度顯示（1）第26頁/共29頁第二十七頁，共2