第三章平板顯示面板設(shè)計(jì)(一)

1、第三章第三章 平板顯示面板設(shè)計(jì)（一）平板顯示面板設(shè)計(jì)（一）3.1 平板顯示器的構(gòu)成與性能參數(shù)平板顯示器的構(gòu)成與性能參數(shù)3.2 LCD的驅(qū)動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)3.3 -Si:H TFT LCD 顯示面板技術(shù)顯示面板技術(shù)3.4 LTPS TFT LCD 顯示面板技術(shù)顯示面板技術(shù)3.1 顯示器的構(gòu)成與性能參數(shù)顯示器的構(gòu)成與性能參數(shù)3.1.1 平板顯示器的構(gòu)成平板顯示器的構(gòu)成3.1.2 平板顯示器的性能參數(shù)平板顯示器的性能參數(shù) 1. 亮度及亮度均勻性亮度及亮度均勻性 2. 對(duì)比度對(duì)比度 3. 灰階灰階 4. 顏色顏色 5. 分辨率分辨率3.1.1 平板顯示器的構(gòu)成平板顯示器的構(gòu)成1顯示尺寸顯示尺寸

2、:對(duì)角線對(duì)角線2. 寬高比寬高比3. 像素與像素節(jié)距像素與像素節(jié)距4.開口率開口率像素像素 顯示畫面由像素顯示畫面由像素（pixel）組成）組成 像素的精致程度像素的精致程度 觀察距離觀察距離 像素大小：像素大?。簆pi 像素?cái)?shù)目像素?cái)?shù)目液晶顯示器主流液晶顯示器主流寬高比寬高比為為1616：9 93.1.2 平板顯示器的性能參數(shù)平板顯示器的性能參數(shù)QVGA : 320RGB2401. Resolustion (分辨率分辨率)#1 #2 #3#320.#1#2#3#240 column : 320 3 (R/G/B) row : 240 分辨率分辨率 : 320 240 = 76,800 Sub

3、 Pixel (dot ) : 320 3 240 = 230,400分辨率指構(gòu)成圖像的像素和分辨率指構(gòu)成圖像的像素和，一般表示為水平分辨率和垂直分辨率一般表示為水平分辨率和垂直分辨率的乘積。的乘積。 平板顯示器規(guī)格一覽表平板顯示器規(guī)格一覽表規(guī)格規(guī)格分辨率分辨率長(zhǎng)寬比長(zhǎng)寬比像素（百萬(wàn)）像素（百萬(wàn)）QCIFQuarter CIF17614411:90.03QVGAQuarter VGA3202004:30.06CIFCommon Image Format35228811:90.1VGAVideo Graohic Array6404804:30.31SVGASuper VGA8006004:30.

4、48XGAExtended Graphic Array10247684:30.79WXGAWide XGA136576816:91.04SXGASuper XGA128010245:41.31SXGA+Stretched XGA140010504:31.47UXGAUltra XGA160012004:31.92HDTV-IInterlace Scan HDTV1920108016:92.07HDTV-EIExtended Interlace Scan HDTV1920120016:102.30QXGAQuadruple XGA204815364:33.15QSXGAQuadruple SXG

5、A256020484:35.24QUXGAQuadruple UXGA320024004:37.68UAdvanced television systems committee不同分辨率下的圖像不同分辨率下的圖像1024 1024 512 512 256 256 128 128 64 64 32 322、亮度與對(duì)比度、亮度與對(duì)比度 定義定義 亮度：指光源在某個(gè)方向的單亮度：指光源在某個(gè)方向的單位投影面積，單位立體角中輻位投影面積，單位立體角中輻射的光通量。射的光通量。 對(duì)比度：最亮情況下的亮度與對(duì)比度：最亮情況下的亮度與最暗情況下的亮度之比最暗情況下的亮度之比：某方向的投影面積：?jiǎn)挝涣Ⅲw角光通

6、量AS:ASB時(shí)，忽略環(huán)境光的影響當(dāng)有環(huán)境光時(shí)）無(wú)環(huán)境光時(shí)）0min0min0maxminmaxB(K(BBBBBBBK3、灰階（灰度等級(jí)）、灰階（灰度等級(jí)） 定義定義 亮暗間不同的明亮程度叫灰階亮暗間不同的明亮程度叫灰階 灰階的分級(jí)方法灰階的分級(jí)方法 以亞像素分級(jí)灰階以亞像素分級(jí)灰階-空間灰度調(diào)制空間灰度調(diào)制 以像素發(fā)光時(shí)間比例分級(jí)灰階以像素發(fā)光時(shí)間比例分級(jí)灰階-時(shí)間灰度調(diào)制時(shí)間灰度調(diào)制 以像素發(fā)光強(qiáng)度分級(jí)灰階以像素發(fā)光強(qiáng)度分級(jí)灰階灰度等級(jí)：灰度等級(jí)： 一般一般68級(jí)級(jí) 顯示屏顯示屏 256級(jí)級(jí)1 1空間灰度調(diào)制空間灰度調(diào)制 將一個(gè)像素劃分為若干個(gè)單獨(dú)可控的將一個(gè)像素劃分為若干個(gè)單獨(dú)可控的“

7、子像素子像素”，控制子像，控制子像素被選通數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)灰度顯示。這種方法是不需要特殊的驅(qū)動(dòng)、素被選通數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)灰度顯示。這種方法是不需要特殊的驅(qū)動(dòng)、控制技巧，其缺點(diǎn)：控制技巧，其缺點(diǎn)：（1 1）不可能將一個(gè)像素分割成很多個(gè)子像素，因此不可能產(chǎn)生）不可能將一個(gè)像素分割成很多個(gè)子像素，因此不可能產(chǎn)生很多的灰度級(jí)；很多的灰度級(jí)；（2 2）增加了微細(xì)加工的成本，以犧牲分辨率為代價(jià)；）增加了微細(xì)加工的成本，以犧牲分辨率為代價(jià)；（3 3）增加驅(qū)動(dòng)、控制電路數(shù)量。）增加驅(qū)動(dòng)、控制電路數(shù)量。2 2時(shí)間灰度調(diào)制時(shí)間灰度調(diào)制 在一個(gè)時(shí)間單位內(nèi)，控制顯示選通、截止的時(shí)間長(zhǎng)短，從而實(shí)現(xiàn)灰度顯示。（1 1） 幀灰度調(diào)

8、制幀灰度調(diào)制 以數(shù)幀為一時(shí)間單元，控制顯示像素選通的幀數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)灰度調(diào)制。例如取4幀為一時(shí)間單位，從全部選通到全部不選通可以實(shí)現(xiàn)5個(gè)灰度級(jí)別。 缺點(diǎn):會(huì)引起灰度級(jí)別的閃爍，由于液晶響應(yīng)時(shí)間速度慢，不可能用增加幀頻來(lái)解決，所以必然導(dǎo)致活動(dòng)圖象顯示變慢。（2 2） 脈沖灰度調(diào)制脈沖灰度調(diào)制 調(diào)制數(shù)據(jù)脈沖的寬度，即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)個(gè)像素上的灰度調(diào)制。由于液晶對(duì)過(guò)窄脈沖不能響應(yīng)，所以一般限于以4位移位寄存器調(diào)制16級(jí)灰度，即列信號(hào)的寬度有16種組合。二值圖像與灰度圖像二值圖像與灰度圖像不同灰度級(jí)的圖像不同灰度級(jí)的圖像4 、 顏色顏色 彩色化方式彩色化方式 亞像素法亞像素法 色序法色序法彩色的正確重現(xiàn)彩色的

9、正確重現(xiàn)空間混色空間混色Triads and color mixingSMPTE color barscloseup on a Sony Trinitron monitorThe Society of Motion Picture and Television Engineers亞像素法亞像素法場(chǎng)序（場(chǎng)序（pico-projector)色序法（色序法（color sequential）3.2 -Si:H TFT LCD顯示技術(shù)顯示技術(shù) 1、LCD顯示的基本原理顯示的基本原理2、液晶液晶交流驅(qū)動(dòng)交流驅(qū)動(dòng)3、均方根電壓、均方根電壓4、電光響應(yīng)、電光響應(yīng)5、無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)、無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)6、有源矩陣驅(qū)動(dòng)

10、、有源矩陣驅(qū)動(dòng)3.2.1 LCD的驅(qū)動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ) LCD Display 分類分類Twisted NematicSuper Twisted NematicAntiferroelectricAmorphous Si TFTThin Film DiodeHigh Temperature Poly Si TFTLow Temperature Poly Si TFT1、LCD顯示的基本原理顯示的基本原理A light valve（灰度實(shí)現(xiàn)）（灰度實(shí)現(xiàn)）Light valveLight source加電場(chǎng)狀態(tài)電場(chǎng)電場(chǎng)LCD基本基本操作操作未加電場(chǎng)狀態(tài)偏光板背光源解偏板亮態(tài)暗態(tài)液晶分子出射光之

11、極化狀態(tài)液晶是受電場(chǎng)影響電場(chǎng)影響而扮演光光閥閥的角色那那電場(chǎng)電場(chǎng)是如是如何產(chǎn)生何產(chǎn)生的呢的呢.常白和常黑模式常白和常黑模式 為什么必須要有交流驅(qū)動(dòng)為什么必須要有交流驅(qū)動(dòng) 取向膜的直流阻隔效應(yīng)取向膜的直流阻隔效應(yīng) 可移動(dòng)離子與直流殘留可移動(dòng)離子與直流殘留-引入內(nèi)部電場(chǎng)引入內(nèi)部電場(chǎng)2、液晶液晶交流驅(qū)動(dòng)交流驅(qū)動(dòng)液晶必液晶必須須以交流以交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng) 長(zhǎng)時(shí)間維持長(zhǎng)時(shí)間維持某一某一極性極性,液晶分子可能受到破液晶分子可能受到破壞壞3、驅(qū)動(dòng)電壓的均方根、驅(qū)動(dòng)電壓的均方根 在電場(chǎng)作用下引起透過(guò)率變化的特性在電場(chǎng)作用下引起透過(guò)率變化的特性 液晶器件的透過(guò)率在寬頻率范圍內(nèi)只與驅(qū)動(dòng)電壓的有效值有液晶器件的透

12、過(guò)率在寬頻率范圍內(nèi)只與驅(qū)動(dòng)電壓的有效值有關(guān)，而與電壓波形無(wú)關(guān)。關(guān)，而與電壓波形無(wú)關(guān)。 如果如果V V（t t）是加在液晶盒上的隨時(shí)間周期性改變的電壓，是加在液晶盒上的隨時(shí)間周期性改變的電壓，則透光率只是電壓均方根則透光率只是電壓均方根VrmsVrms的函數(shù)的函數(shù)液晶的排列，會(huì)由其所受到的力矩液晶的排列，會(huì)由其所受到的力矩在時(shí)間上的平均值來(lái)決定在時(shí)間上的平均值來(lái)決定而力矩與電壓的平方成正比而力矩與電壓的平方成正比 TdttTaverage/0TdttVVTrms/)(024、LCD的電光響應(yīng)的電光響應(yīng) NW TN LCD的相對(duì)透過(guò)的相對(duì)透過(guò)率隨著施加在液晶盒上率隨著施加在液晶盒上的數(shù)據(jù)電壓的變化

13、關(guān)系的數(shù)據(jù)電壓的變化關(guān)系曲線（曲線（T與電壓均方根值與電壓均方根值Vrms之間之間的關(guān)系曲線）。的關(guān)系曲線）。 thonththonVVVVKVTVTT2cos4Vth=1.2V，Von=4.06V，K=1.09，T(Vth)=0.985,T(Von)=0.001電光特性的幾個(gè)參量電光特性的幾個(gè)參量%100透過(guò)光量入射光量T0020)(1TrmsdttVTV1090VVp T相對(duì)透過(guò)率相對(duì)透過(guò)率Vrms電壓均方根電壓均方根 T0周期周期p電光陡度電光陡度5、無(wú)源驅(qū)動(dòng)、無(wú)源驅(qū)動(dòng)（1）無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)原理）無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)原理（2）交叉效應(yīng)與對(duì)比度）交叉效應(yīng)與對(duì)比度（3）提高掃描行數(shù)和對(duì)比度的方法）提高掃

14、描行數(shù)和對(duì)比度的方法（1）無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)原理）無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)原理 在在X X電極（掃描電極）上按時(shí)間順序施加上電極（掃描電極）上按時(shí)間順序施加上一串掃描脈沖電壓。與一串掃描脈沖電壓。與X X電極同步，在電極同步，在Y Y電極上分電極上分別輸入選通電壓波形和非選通電壓波形，使該行別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(diǎn)被選通。上若干像素點(diǎn)被選通。信號(hào)（列）電極信號(hào)（列）電極掃描掃描（行）（行）電極電極 假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為N N，掃描一幀的時(shí)間為掃描一幀的時(shí)間為T Tf f，那么一那么一行所占有的選通時(shí)間為一幀行所占有的選通時(shí)間為一幀時(shí)間的時(shí)間的T Tf f /N/

15、N（占空比系數(shù)）占空比系數(shù)）。在同等電壓下，掃描行數(shù)的在同等電壓下，掃描行數(shù)的增多將使占空比下降，從而增多將使占空比下降，從而引起液晶像素上的交變電場(chǎng)引起液晶像素上的交變電場(chǎng)電壓的有效值下降，降低了電壓的有效值下降，降低了顯示質(zhì)量。顯示質(zhì)量。（2 2）交叉效應(yīng)）交叉效應(yīng)(crosstalk)(crosstalk) 在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式下，某一液晶像素在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式下，某一液晶像素( (選擇點(diǎn)選擇點(diǎn)) )呈顯示效果是由施加在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的選擇電壓的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。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(lái)實(shí)現(xiàn)的。 與該像素不在同一行和同一列的像素與該像

16、素不在同一行和同一列的像素( (非選點(diǎn)非選點(diǎn)) )都處在非選狀態(tài)下，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選擇電壓加入，稱之為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(diǎn)半選擇點(diǎn)。該點(diǎn)的電場(chǎng)電壓處于液晶的閾值電壓附近時(shí)，屏上將出現(xiàn)不應(yīng)有的半顯該點(diǎn)的電場(chǎng)電壓處于液晶的閾值電壓附近時(shí)，屏上將出現(xiàn)不應(yīng)有的半顯示現(xiàn)象，使得顯示對(duì)比度下降，這種現(xiàn)象叫做示現(xiàn)象，使得顯示對(duì)比度下降，這種現(xiàn)象叫做“交叉效應(yīng)交叉效應(yīng)”。交叉效應(yīng)的主要原因交叉效應(yīng)的主要原因: : （1 1）液晶器件具有雙向）液晶器件具有雙向( (通導(dǎo)通導(dǎo)) )特征，外加電壓只根據(jù)阻抗大小來(lái)特征，外加電壓只根據(jù)阻抗

17、大小來(lái)分配電壓。分配電壓。（2 2）電光特性不陡。）電光特性不陡。 假定所有像素開始時(shí)都處于暗態(tài)假定所有像素開始時(shí)都處于暗態(tài)( (不透明不透明) )。先在電極。先在電極X1X1上加電壓上加電壓VaVa，并讓并讓Y1Y1電極接地，而讓其它電極開路。電極接地，而讓其它電極開路。 當(dāng)外加電壓當(dāng)外加電壓Va足夠高時(shí)，像素足夠高時(shí)，像素P12P12、P2lP2l和和P22P22上也會(huì)有上也會(huì)有Va/3/3電壓，所以這些像素也會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱翍B(tài)。隨著行、電壓，所以這些像素也會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱翍B(tài)。隨著行、列電極數(shù)日的增大，交叉效應(yīng)的程度會(huì)加劇。列電極數(shù)日的增大，交叉效應(yīng)的程度會(huì)加劇。2 2矩陣液晶顯示屏及其等效電

18、路矩陣液晶顯示屏及其等效電路抑制交叉效應(yīng)的措施抑制交叉效應(yīng)的措施: : 在非選擇點(diǎn)上施加適當(dāng)電壓，達(dá)到提高非選擇點(diǎn)的電壓，在非選擇點(diǎn)上施加適當(dāng)電壓，達(dá)到提高非選擇點(diǎn)的電壓，降低半選擇點(diǎn)的電壓，則結(jié)果是拉開了選擇點(diǎn)與半選擇點(diǎn)間的降低半選擇點(diǎn)的電壓，則結(jié)果是拉開了選擇點(diǎn)與半選擇點(diǎn)間的電壓差，而同時(shí)又縮小了半選擇點(diǎn)與非選擇點(diǎn)間的電壓差。電壓差，而同時(shí)又縮小了半選擇點(diǎn)與非選擇點(diǎn)間的電壓差。交叉效應(yīng)的主要表現(xiàn)：交叉效應(yīng)的主要表現(xiàn)：（1 1）選擇點(diǎn)與半選擇點(diǎn)電壓接近，當(dāng)外加電壓超過(guò)）選擇點(diǎn)與半選擇點(diǎn)電壓接近，當(dāng)外加電壓超過(guò)V Vthth后后，半選擇點(diǎn)也會(huì)逐漸呈半選擇點(diǎn)也會(huì)逐漸呈顯示狀態(tài)，使對(duì)比度下降；顯示

19、狀態(tài)，使對(duì)比度下降；（2 2）半選擇點(diǎn)與非選擇點(diǎn)上電壓不一樣，如果它們由于交叉效應(yīng)而變明（或變暗）半選擇點(diǎn)與非選擇點(diǎn)上電壓不一樣，如果它們由于交叉效應(yīng)而變明（或變暗）狀態(tài)不一樣，則造成圖面不均勻。狀態(tài)不一樣，則造成圖面不均勻。 最佳偏壓法最佳偏壓法 由于液晶顯示器在電場(chǎng)作用下的響應(yīng)時(shí)間總是大于每行的作用時(shí)間，由于液晶顯示器在電場(chǎng)作用下的響應(yīng)時(shí)間總是大于每行的作用時(shí)間，并且經(jīng)常大于一幀時(shí)間，所以要使液晶顯示需要數(shù)幀電壓作用的積累，電并且經(jīng)常大于一幀時(shí)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(shí)值，而是在數(shù)幀時(shí)間的有效值壓的作用不取決于電壓的瞬時(shí)值，而是在數(shù)幀時(shí)間的有效

20、值(rms(rms值）。值）。 如要知道液晶顯示器的對(duì)比度，就要求出某像素點(diǎn)作為全選擇點(diǎn)的電如要知道液晶顯示器的對(duì)比度，就要求出某像素點(diǎn)作為全選擇點(diǎn)的電壓有效值和作為非選擇點(diǎn)電壓的有效值，它們的比正比于選通狀態(tài)下的透壓有效值和作為非選擇點(diǎn)電壓的有效值，它們的比正比于選通狀態(tài)下的透過(guò)率。過(guò)率。抑制交叉效應(yīng)抑制交叉效應(yīng)幀頻幀頻 25Hz，場(chǎng)頻，場(chǎng)頻50Hz，行頻，行頻15625Hz 作為全選擇點(diǎn)時(shí)，在一幀時(shí)間內(nèi)，作為全選擇點(diǎn)時(shí)，在一幀時(shí)間內(nèi)，只有一行的時(shí)間施加的電壓為只有一行的時(shí)間施加的電壓為V V0 0，其余其余N-1N-1行時(shí)間內(nèi)施加的電壓為行時(shí)間內(nèi)施加的電壓為- - V V0 0/b/b，所

21、所以以作為全選擇點(diǎn)的均方電壓為：作為全選擇點(diǎn)的均方電壓為： ) 1(1)() 1(1222020202NbbVNbVNVNVonb b為偏壓比為偏壓比 作為作為非選擇點(diǎn)非選擇點(diǎn)時(shí)，在一幀時(shí)間內(nèi)，總有一行的時(shí)間處于時(shí)，在一幀時(shí)間內(nèi)，總有一行的時(shí)間處于半選擇點(diǎn)，施加的電壓為（半選擇點(diǎn)，施加的電壓為（b-2）V0/b，其余其余N-1行時(shí)間內(nèi)行時(shí)間內(nèi)施加的電壓為施加的電壓為- V0/b，所以：所以：) 1)2(1)() 1()2(12220202022bNbVNbVNVbbNVoff為了減小交叉效應(yīng)，獲得良好對(duì)比度的圖象，必須為了減小交叉效應(yīng)，獲得良好對(duì)比度的圖象，必須(常黑模式）常黑模式） thof

22、fsatonVVVV,定義一個(gè)表示工作電壓范圍的裕度定義一個(gè)表示工作電壓范圍的裕度 ：) 1()2() 1(22NbNbVVoffonVsat是顯示像素透是顯示像素透光率剛好達(dá)到飽和光率剛好達(dá)到飽和的電壓的電壓因?yàn)橐驗(yàn)樾袛?shù)行數(shù)N已給定，必有一個(gè)已給定，必有一個(gè)b值使值使 = max。由由b=0可求得：可求得： 1Nb這時(shí)，這時(shí)，11maxNN所以，對(duì)于每一個(gè)最佳偏壓比，使所以，對(duì)于每一個(gè)最佳偏壓比，使 值為最大。值為最大。offonVV/閾值陡度閾值陡度P（掃描行數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)）（掃描行數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)）： thsatVVP/因?yàn)橐驗(yàn)镻 VTHV VSDSDDSGTFT 元件在柵極元件在柵極(G)給

23、于適當(dāng)電壓給于適當(dāng)電壓( (VGSVTH : :起始電壓起始電壓) )使通道感應(yīng)出載流子使通道感應(yīng)出載流子( (電子電子) )而使得源極與漏極間導(dǎo)通而使得源極與漏極間導(dǎo)通。DSGGDSCchargecom VGSVTH 充電要求充電要求： 充電電流充電電流 充放電電流不是恒定電流（充放電電流不是恒定電流（VDS變化），充電電流降變化），充電電流降低比放電時(shí)嚴(yán)重，這時(shí)低比放電時(shí)嚴(yán)重，這時(shí)VGS會(huì)因?yàn)樵礃O電壓變化而變會(huì)因?yàn)樵礃O電壓變化而變化化 充電時(shí)間充電時(shí)間 N行，行，Tf/N。數(shù)據(jù)格式、延遲效應(yīng)。數(shù)據(jù)格式、延遲效應(yīng) 電壓范圍電壓范圍echechechechdVCdtIargargargarg電

24、壓范圍電壓范圍 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)IC電壓范圍電壓范圍 最小灰階控制電壓最小灰階控制電壓:8bit,8mV;6bit,30mV 最大充電電壓范圍最大充電電壓范圍0-10V（極性反轉(zhuǎn)，共電極設(shè)為（極性反轉(zhuǎn)，共電極設(shè)為5V） 共電極電壓（共電極電壓（Vcom）跳變?cè)恚ǎ┨冊(cè)恚ń档徒档虸C的輸出電壓？降低功耗？的輸出電壓？降低功耗？） 公共電極公共電極電壓范圍電壓范圍 公共電極電壓補(bǔ)償公共電極電壓補(bǔ)償 掃描驅(qū)動(dòng)掃描驅(qū)動(dòng)IC的電壓范圍的電壓范圍 開啟電壓開啟電壓Vg=20V，VGS10V 截止電壓截止電壓Vg-5V， VGS=0V221fCVPpower共電極直流電壓驅(qū)動(dòng)與電壓共電極直流電壓驅(qū)動(dòng)與電壓調(diào)變

25、驅(qū)動(dòng)的電壓波形比較調(diào)變驅(qū)動(dòng)的電壓波形比較不會(huì)設(shè)置在對(duì)稱中心不會(huì)設(shè)置在對(duì)稱中心5V，而在，而在4.8V，-0.2V為共電極電壓補(bǔ)償為共電極電壓補(bǔ)償V信號(hào)保持信號(hào)保持 要求要求 其中，其中，dVhold是數(shù)據(jù)信號(hào)的最小電壓差是數(shù)據(jù)信號(hào)的最小電壓差,dthold電壓的保持時(shí)間電壓的保持時(shí)間 漏電的路徑漏電的路徑 液晶電容的漏電液晶電容的漏電 參數(shù)：參數(shù)：LC=3-12，LC=1013cm，符合電位保持的要求，符合電位保持的要求 TFT的漏電：的漏電：10-12-10-13A，不是定值，不是定值 點(diǎn)缺陷型漏電（點(diǎn)缺陷型漏電（缺陷現(xiàn)象？缺陷現(xiàn)象？） 漏電至掃描線、漏電至共電極、漏電至數(shù)據(jù)線、漏電至相鄰像

26、素漏電至掃描線、漏電至共電極、漏電至數(shù)據(jù)線、漏電至相鄰像素 存儲(chǔ)電容存儲(chǔ)電容 作用：減低漏電流（增大作用：減低漏電流（增大Chold），既不能太大（開口率、充電），既不能太大（開口率、充電的要求？），也不能太??？的要求？），也不能太?。?存儲(chǔ)電容的參考電壓（連接方式）存儲(chǔ)電容的參考電壓（連接方式）holdholdholdleakdVCdtI存儲(chǔ)電容的參考電壓存儲(chǔ)電容的參考電壓固定參考電壓固定參考電壓前一條掃描線前一條掃描線共電極電壓共電極電壓提高開口率！提高開口率！3、 像素中的電容耦合效應(yīng)像素中的電容耦合效應(yīng)電容耦合電容耦合 一個(gè)由數(shù)個(gè)電容所組成的電路，所有電容的一個(gè)電極全部連接在一起，一個(gè)

27、由數(shù)個(gè)電容所組成的電路，所有電容的一個(gè)電極全部連接在一起，另一個(gè)電極各自連接到不同的電壓源，在電容相連接的電極沒有任何直另一個(gè)電極各自連接到不同的電壓源，在電容相連接的電極沒有任何直流路徑可以流入或流出的前提下，若其中一個(gè)電容流路徑可以流入或流出的前提下，若其中一個(gè)電容C所連接的電壓源變所連接的電壓源變化了化了V，則在相連接的電極上的電壓變化量為：，則在相連接的電極上的電壓變化量為：CCV像素中的電容像素中的電容 TFT本身的寄生電容本身的寄生電容 像素電極與掃描線間的寄生電容像素電極與掃描線間的寄生電容 像素電極與數(shù)據(jù)線間的寄生電容像素電極與數(shù)據(jù)線間的寄生電容 造成信號(hào)延遲與驅(qū)動(dòng)負(fù)載的寄生電

28、容造成信號(hào)延遲與驅(qū)動(dòng)負(fù)載的寄生電容像素等效電路像素等效電路與像素電極相連的電容與像素電極相連的電容 連接至下極板共電極的存儲(chǔ)電容連接至下極板共電極的存儲(chǔ)電容Cs、接至上極板共電極的液晶電、接至上極板共電極的液晶電容容CLC，TFT的寄生電容的寄生電容Cgd，接至，接至本身數(shù)據(jù)線的電容本身數(shù)據(jù)線的電容Cpd，接至相鄰，接至相鄰數(shù)據(jù)線的電容數(shù)據(jù)線的電容Cpd,接至本身掃描接至本身掃描線的電容線的電容Cpg，接至相鄰掃描線的，接至相鄰掃描線的電容電容Cpg負(fù)載電容負(fù)載電容 掃描線和數(shù)據(jù)線間的電容掃描線和數(shù)據(jù)線間的電容Cx1，下，下極板共電極和數(shù)據(jù)線間的電容極板共電極和數(shù)據(jù)線間的電容Cx2，TFT的寄

29、生電容的寄生電容Cgs，數(shù)據(jù)線和，數(shù)據(jù)線和上極板間的電容上極板間的電容Cd0，掃描線和上，掃描線和上極板間的電容極板間的電容Cg0.掃描線的電容耦合效應(yīng)掃描線的電容耦合效應(yīng) TFT由開變關(guān)，掃描線電壓由由開變關(guān)，掃描線電壓由Von變?yōu)樽優(yōu)閂off，變化量為，變化量為Voff-Von pgpgpdpdgdLCspggdonoffCCCCCCCCCVVV/)(忽略忽略Cpd，C pd，Cpg與與Cpg，得到，得到 gdLCsgdonoffCCCCVVV/)(V V與與Voff-Von成正比，與成正比，與TFTTFT的寄生電容成正比，與的寄生電容成正比，與TFTTFT的寄生電容、存儲(chǔ)電容、液的寄生電

30、容、存儲(chǔ)電容、液晶電容的和成反比晶電容的和成反比VCVCOMT1vv第一場(chǎng)第二場(chǎng)T2VgGV dVP驅(qū)動(dòng)波形圖v1. Vg為掃描線電壓為掃描線電壓，Vd為信號(hào)線電壓為信號(hào)線電壓，分別加在，分別加在TFT 的的柵極柵極，源，源極極。2. 在在T1時(shí)域時(shí)域(水平水平選擇期間選擇期間)TFT ON，像素電極電位像素電極電位Vp會(huì)被充電至信號(hào)電位會(huì)被充電至信號(hào)電位Vd 。在在T2時(shí)時(shí)域域(非非選擇期間選擇期間)TFT OFF，在，在OFF的的瞬間瞬間，Vp 會(huì)下會(huì)下 降降V。兩個(gè)效應(yīng)兩個(gè)效應(yīng)使像素最后顯示的灰階偏離原來(lái)寫入電壓所希望表現(xiàn)的灰階使像素最后顯示的灰階偏離原來(lái)寫入電壓所希望表現(xiàn)的灰階使原來(lái)數(shù)

31、據(jù)線寫入正負(fù)極性大小對(duì)稱的電壓向下偏離而產(chǎn)生直流殘留效應(yīng)使原來(lái)數(shù)據(jù)線寫入正負(fù)極性大小對(duì)稱的電壓向下偏離而產(chǎn)生直流殘留效應(yīng)解決掃描線電容耦合效應(yīng)的方法解決掃描線電容耦合效應(yīng)的方法1、減少變化量、減少變化量,降低降低Cgd，增加總電容，增加總電容2、數(shù)據(jù)線電壓、數(shù)據(jù)線電壓補(bǔ)償補(bǔ)償 將電壓變化量將電壓變化量|V|加在所希望的像素電壓上，即加在所希望的像素電壓上，即Vp+ |V|3、共電極電壓補(bǔ)償、共電極電壓補(bǔ)償（補(bǔ)償平均值）（補(bǔ)償平均值）4、液晶電容的影響，、液晶電容的影響， V有最大值和最小值有最大值和最小值 液晶電容與液晶電容與VLC有關(guān)，因此有關(guān)，因此V（V）與所顯示的灰階有關(guān)）與所顯示的灰階

32、有關(guān)5、制程變化的影響、制程變化的影響 導(dǎo)致各電容變化導(dǎo)致各電容變化compcompLCVVVVVVV)(onoffVV gdLCsgdonoffCCCCVVV/)(不同灰階下變化量和像素電壓的關(guān)系不同灰階下變化量和像素電壓的關(guān)系極性極性灰階灰階對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)電壓電壓/V液晶液晶電容電容/pF儲(chǔ)存儲(chǔ)存電容電容/pFTFT寄寄生電生電容容Voff-Von/VV/V數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線補(bǔ)線補(bǔ)償電償電壓壓/V正極性04.01.20.90.06-20-0.5564.55613.11.00.90.06-20-0.6123.71222.60.90.90.06-20-0.6453.24532.20.80.90.06-20-

33、0.6822.88241.80.70.90.06-20-0.7232.52351.30.60.90.06-20-0.7692.06960.60.50.90.06-20-0.8221.42270.10.30.90.06-20-0.9521.052液晶電容？液晶電容？數(shù)據(jù)線電壓補(bǔ)償？數(shù)據(jù)線電壓補(bǔ)償？共電極電壓補(bǔ)償？共電極電壓補(bǔ)償？ gdLCsgdonoffCVCCCVVV)(/)(存儲(chǔ)電容在掃描線上存儲(chǔ)電容在掃描線上 存儲(chǔ)在前一條或下一條存儲(chǔ)在前一條或下一條掃描線上掃描線上 當(dāng)掃描線愈多時(shí)，相當(dāng)掃描線愈多時(shí)，相鄰掃描線對(duì)液晶電壓鄰掃描線對(duì)液晶電壓均方根值影響愈?。痪礁涤绊懹?；前一條掃描線電容

34、耦前一條掃描線電容耦合效應(yīng)對(duì)液晶電壓直合效應(yīng)對(duì)液晶電壓直流分量影響愈小。適流分量影響愈小。適合高分辨率的合高分辨率的TFT LCD。像素等效電路像素等效電路掃描線三階驅(qū)動(dòng)法掃描線三階驅(qū)動(dòng)法LCsgsgsgcghCCCCVVV/11LCsgssgcCCCCVV2LCsgsgsgcCCCCVV3321VVVVVdatapgsghsgclCVCV1 掃描線數(shù)很多時(shí)，像素電壓在幾條掃描線的時(shí)間比例下，對(duì)掃描線數(shù)很多時(shí)，像素電壓在幾條掃描線的時(shí)間比例下，對(duì)一幀顯示的液晶跨壓均方根與直流成分影響不大一幀顯示的液晶跨壓均方根與直流成分影響不大 無(wú)論在無(wú)論在TFT打開之前的像素電壓如何，打開之前的像素電壓如何

35、，TFT打開后，會(huì)將像素打開后，會(huì)將像素電壓充放電至數(shù)據(jù)電壓電壓充放電至數(shù)據(jù)電壓 只要在只要在TFT的電流小到符合電位保持的需求，的電流小到符合電位保持的需求，TFT關(guān)閉電壓是關(guān)閉電壓是一個(gè)范圍。一個(gè)范圍。 4、 信號(hào)延遲信號(hào)延遲 信號(hào)延遲原理信號(hào)延遲原理 一條有一條有N個(gè)像素單元的掃描線或數(shù)據(jù)線上，假個(gè)像素單元的掃描線或數(shù)據(jù)線上，假設(shè)總電阻和總電容分別為設(shè)總電阻和總電容分別為R和和C，則一條信號(hào)線，則一條信號(hào)線可以視作一維分散型電阻可以視作一維分散型電阻-電容串聯(lián)電路電容串聯(lián)電路掃描線上的信號(hào)延遲掃描線上的信號(hào)延遲 掃描線上的亞像素等效電阻掃描線上的亞像素等效電阻scanscanscansc

36、anscanscanscanscanWLtALRscan掃描線金屬電阻率；掃描線金屬電阻率；Lscan亞像素寬度；亞像素寬度；Ascan掃描線的截面面積；掃描線的截面面積；Wscan掃描線金屬的寬度；掃描線金屬的寬度；tscan掃描線金屬的厚度掃描線金屬的厚度 掃描線上的亞像素等效電容掃描線上的亞像素等效電容LCsgdpgpgTFTgsgxscanCCCCCCCCCC/01ioiTFTdWLC/把除了掃描線本身以外的其它信號(hào)源都視為接地把除了掃描線本身以外的其它信號(hào)源都視為接地?cái)?shù)據(jù)線上的信號(hào)延遲數(shù)據(jù)線上的信號(hào)延遲 數(shù)據(jù)線上的亞像素等效電阻數(shù)據(jù)線上的亞像素等效電阻 數(shù)據(jù)線上的亞像素等效電容數(shù)據(jù)線

37、上的亞像素等效電容掃描線的信號(hào)延遲比數(shù)據(jù)線嚴(yán)重很多。掃描線的信號(hào)延遲比數(shù)據(jù)線嚴(yán)重很多。 數(shù)據(jù)線電阻低、厚度厚，掃描線在行的方向經(jīng)過(guò)的亞像素?cái)?shù)目比數(shù)據(jù)線在數(shù)據(jù)線電阻低、厚度厚，掃描線在行的方向經(jīng)過(guò)的亞像素?cái)?shù)目比數(shù)據(jù)線在列方向多列方向多3倍倍datadatadatadataALRgspdpdTFTdxxdataCCCCCCCC021共電極的信號(hào)延遲共電極的信號(hào)延遲 在像素陣列中的公共電極電壓，可能會(huì)由電容耦在像素陣列中的公共電極電壓，可能會(huì)由電容耦合效應(yīng)而受到其它信號(hào)的影響，而被拉離原來(lái)設(shè)合效應(yīng)而受到其它信號(hào)的影響，而被拉離原來(lái)設(shè)定的直流電壓，此時(shí)需要從公共電極電壓源重新定的直流電壓，此時(shí)需要從公

38、共電極電壓源重新設(shè)定電壓設(shè)定電壓3.3.4 -Si:H TFT LCD的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)掃描驅(qū)動(dòng)電路掃描驅(qū)動(dòng)電路移位寄存器、邏輯單元、電平轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字緩沖放大器移位寄存器、邏輯單元、電平轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字緩沖放大器 雙脈沖掃描預(yù)充電雙脈沖掃描預(yù)充電在幀與行的轉(zhuǎn)換期間，提前進(jìn)行充放電，第二次在幀與行的轉(zhuǎn)換期間，提前進(jìn)行充放電，第二次TFT打開進(jìn)行像素電壓寫入打開進(jìn)行像素電壓寫入預(yù)充電預(yù)充電實(shí)際電壓寫入時(shí)間實(shí)際電壓寫入時(shí)間數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與校正電路校正電路TFT-LCD的模擬數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的模擬數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu) 移位寄存器（移位寄存器（S/R）、數(shù)據(jù)鎖存器（）、數(shù)據(jù)鎖存器（Latch）、電平）、電平轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（L/S）、模擬）、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（數(shù)字轉(zhuǎn)換器（DAC）和模擬）和模擬緩沖放大器以及緩沖放大器以及校正電路校正電路 利用電阻環(huán)分壓形成利用電阻環(huán)分壓形成6比特灰階電壓比特灰階電壓DAC與緩沖放大器的連接方式 電荷分享電路連接方式 時(shí)序控制電路時(shí)序控