平板顯示驅(qū)動技術(shù)題目二

1、平板顯示驅(qū)動技術(shù)報告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 題目二、TFTLCD驅(qū)動技術(shù)1、要求1）查閱相關(guān)資料，基于交叉串?dāng)_、驅(qū)動電壓、響應(yīng)時間、灰度控制和顯示時序等參數(shù)，說明TFTLCD的工作機(jī)理，并與PMLCD進(jìn)行對比。2）TFTLCD如何實(shí)現(xiàn)交流驅(qū)動，并對比點(diǎn)、行、列和幀極性反轉(zhuǎn)對顯示質(zhì)量的影響。1） 從TFT-LCD的切面結(jié)構(gòu)圖可以看到LCD是由二層玻璃基板夾住液晶組成的，形成一個平行板電容器，通過嵌入在下玻璃基板上的TFT對這個電容器和內(nèi)置的存儲電容充電，維持每幅圖像所需要的電壓直到下一幅畫面更新。液晶的彩色都是透明的必須給LCD襯以白色的背光板上才能將五顏六色表達(dá)出來，而要使白色的背光板有反射就

2、需要在四周加上白色燈光。因此在TFT-LCD的底部都組合了燈具，如CCFL或LED。TFT-LCD需要背光，由于LCD面板本身并不發(fā)光，因此需要背光，液晶顯示器就必須加上一個背光板, 來提供一個高亮度，而且亮度分布均勻的光源。LCD實(shí)際上是打開來自其后面光源的光來表現(xiàn)其色彩的。目前的常用背光源是CCFL或LED。同一般液晶顯示器件類似，TFT液晶顯示器件也是在兩塊玻璃之間封入液晶。但是玻璃基板則與普通液晶顯示器不一樣，在下基板上要光刻出行掃描線和列尋址線，構(gòu)成一個矩陣，在其交點(diǎn)上制作出TFT有源器件和像素電極，液晶顯示屏的結(jié)構(gòu)見下圖 。 其等效電路如圖 4-8 所示。同一行中與各像TFT素串聯(lián)

3、的的柵極是連在一起的，故行電極X也稱柵極母線。而信號電極Y將同一列中各TFT的源極連在一起，故列電極也稱漏極母線。 而TFT的漏極則與液晶的像素電極相連。為了增加液晶像素的弛豫時間，還對液晶像素并聯(lián)上一個合適電容。 液晶顯示的原理基于液晶的透光率隨其所施電壓大小而變化的特性。當(dāng)光通過上偏振片后，變成線性偏振光，偏振方向與偏振片振動方向一致，與上下玻璃基板上面液晶分子排列順序一致。當(dāng)光通過液晶層時，由于受液晶折射，線性偏振光被分解為兩束光。又由于這兩束光傳播速度不同（相位相同），因而當(dāng)兩束光合成后，必然使振光的振動方向發(fā)生變化。通過液晶層的光，則被逐漸扭曲。當(dāng)光達(dá)到下偏振片時，其光軸振動方向被扭

4、曲了90度，且與下偏振片的振動方向保持一致。這樣，光線通過下偏振片形成亮場。加上電壓以后，液晶在電場作用下取向，扭曲消失。這時，通過上偏振片的線性偏振光，在液晶層不再旋轉(zhuǎn)，無法通過下偏振片而形成暗場?？梢娨壕П旧聿话l(fā)光，在外光源的調(diào)制下，才能顯示，在整個顯示過程中，液晶起到一個電壓控制的光閥作用。TFT-LCD的工作原理則可簡述為：當(dāng)柵極正向電壓大于施加電壓時，漏源電極導(dǎo)通，當(dāng)柵極正向電壓等于0或負(fù)電壓時，漏源電極斷開。漏電極與ITO象素電極連結(jié)，源電極與源線（列電極）連結(jié)，柵極與柵線（行電極）連結(jié)。這就是TFT-LCD的簡單工作原理。交叉串?dāng)_效應(yīng)采用矩陣結(jié)構(gòu)的顯示器件，由于許多發(fā)光像素都與同

5、一根電極線相連，當(dāng)被尋址的像素上加有信號時，未被尋址的像素通過網(wǎng)絡(luò)上的其他像素也能聯(lián)上信號端，加上部分信號電壓，特別在像素本身無極性的情況更如此，這樣未被尋址的像素也能發(fā)光，產(chǎn)生了交叉效應(yīng)。當(dāng)掃描到某一行時，掃描脈沖使該行上的全部TFT導(dǎo)通。同時各列將信號電壓施加到液晶像素上，即對并聯(lián)的電容器充電。這一行掃描過后，各TFT處于開路狀態(tài)，不管以后列上信號如何變化，對未掃描行上的像素都無影響，即信號電壓可在液晶像素上保持接近一幀時間，使占空比達(dá)到百分之百，而與掃描行數(shù)N無關(guān)，這樣就解決了普通矩陣中交叉效應(yīng)與占空比隨N增加而變小的問題。TFT-LCD屏與PMLCD屏最大的不同在于前者利用TFT最為開

6、關(guān)，將每一個液晶的像素電極與其他的分開，這就解決了PMLCD的交叉串?dāng)_效應(yīng)，并且是普通TN型的工作方式。 驅(qū)動電壓 由于動態(tài)驅(qū)動采用了偏壓法，使輸出驅(qū)動的脈沖序列有四種電壓變化形式，如表3-12所示，行驅(qū)動器是（V1、V5、V6和V2）一組，列驅(qū)動器是（V6、V4、V1和V3）一組。并且行驅(qū)還伴有相位的偏移，因此在驅(qū)動電路中就不能簡單地采用異或門電路。當(dāng)某一瞬間，加在液晶象素上的電壓只能是其中的一個，從4種電壓中選取1種電壓時，一般采取兩組開關(guān)電路。動態(tài)驅(qū)動電路的實(shí)現(xiàn)可以等效為兩組“開關(guān)”電路。如下圖所示。該圖是一個液晶顯示列驅(qū)動器原理圖。M為一個周期是2倍幀周期的方波；當(dāng)方波為高電平時，V6

7、、V4開關(guān)接通，這組電壓接入供各列選用；當(dāng)方波為低電平時，通過非門使V1、V3開關(guān)接通，該組電壓接入。達(dá)到每幀對液晶供電改變極性的目的輯。每根列引線，在掃描某一行時，是接選通電壓，還是接未選通電壓，由顯示數(shù)據(jù)信號，通過邏電路來控制，使連接在每一列上的兩個開關(guān)中一個接通即可。例如，當(dāng)顯示數(shù)據(jù)為“1”時，則驅(qū)動輸出接選擇電壓V1或V6；當(dāng)顯示數(shù)據(jù)為“0”時，則驅(qū)動輸出接未選擇電壓。響應(yīng)時間 響應(yīng)時間定義如下：當(dāng)一個像素電從白色轉(zhuǎn)為黑色，電極電壓從0變?yōu)樽畲笾?，即最大電壓激勵狀態(tài)下，液晶分子迅速轉(zhuǎn)換到新的位置，這一過程所用的時間被稱為上升時間段。當(dāng)一個像素由黑轉(zhuǎn)白，像素所加電壓切斷，液晶分子迅速回到

8、加電前位置，這一過程稱為下降時間。整個響應(yīng)時間過程就是由上升時間加上下降時間獲得的數(shù)值。 響應(yīng)時間愈小愈好，它反應(yīng)了液晶顯示器各象素點(diǎn)對輸入信號反應(yīng)的速度，即pixel由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的速度。響應(yīng)時間越小則使用者在看運(yùn)動畫面時不會出現(xiàn)尾影拖拽的感覺。一般會將反應(yīng)速率分為兩個部份：Rising 和Falling；而表示時以兩者之和為準(zhǔn)。 灰度控制 灰度是圖像從亮到暗之間的層次。要顯示一幅高質(zhì)量的圖像，除了高亮度和高對比度，還要具有足夠的灰度等級?；叶鹊燃壱卜Q灰階，其實(shí)就是亮度等級。PM-LCD在列驅(qū)動器中加入灰度控制電路是液晶產(chǎn)生灰度變化。這種灰度控制的液晶顯示驅(qū)動器通常用于TFT單

9、色或彩色液晶顯示器件的驅(qū)動系統(tǒng)中。這種灰度的控制為驅(qū)動輸出電平幅值的控制，所以稱之為灰度的幅值控制法。TFT-LCD的TN模式可以通過調(diào)節(jié)電壓的大小，顯示介于亮態(tài)和暗態(tài)之間的灰度。在STN模式中一般提供反復(fù)顯示亮態(tài)與暗態(tài)，對亮態(tài)與暗態(tài)進(jìn)行時間平均的方法顯示灰度，這種方法稱為幀頻控制法。2） 同PM-LCD一樣，TFT-LCD屏需交流驅(qū)動。如下圖所示，寫入的電壓由于補(bǔ)償電容Cs和像素等效電容CLC的作用，在撤銷寫入后會自行保持一段時間，可以設(shè)定保持半幀；下半幀時，改變一下輸入極性，即可以保證液晶處于交流驅(qū)動狀態(tài)。 如像素電位的設(shè)置在剛開始時是零電位。液晶要實(shí)現(xiàn)交流驅(qū)動，以后索要設(shè)定的電位，其極性

10、與前一次相反的。 液晶分子的驅(qū)動電壓不能固定在某一個值不變，否則，時間久了，液晶分子會發(fā)生極化現(xiàn)象，從而逐漸失去旋光特性。因此，為了避免液晶分子的特性遭到破壞，液晶分子的驅(qū)動電壓必須進(jìn)行極性變換，這就需要將液晶顯示屏內(nèi)的顯示電壓分成兩種極性，一個是正極性，另一個是負(fù)極性。當(dāng)顯示電極的電壓高于common(公共電極)電極電壓時，就稱為正極性;當(dāng)顯示電極的電壓低于common電極電壓時，就稱為負(fù)極性。不管是正極性或負(fù)極性，都會有一組相同亮度的灰階，所以當(dāng)上下兩層玻璃的壓差絕對值是固定時，所表現(xiàn)出來的灰階是一模一樣的。不過這兩種情況下，液晶分子的轉(zhuǎn)向卻完全相反，也就可以避免上述當(dāng)液晶分子轉(zhuǎn)向一直固定在一個方向時所造成的特性破壞。常見的極性變換方式有四種，即逐幀倒相方式、逐行倒相方式、逐列倒相方式和逐點(diǎn)倒相方式. 對于逐幀倒相方式，在同一幀中，整個畫面所有相鄰的點(diǎn)都擁有相同的極性，而相鄰的幀極性則不同;對于逐行倒相方式，在同一行上擁有相同的極性，而相臨的行極性不同;對于逐列倒相方式，在同一列上擁有相同的極性，而相鄰的列極性不同;對于逐點(diǎn)倒相方式，則是每個點(diǎn)與自己相鄰的上、下、左、右四個點(diǎn)，極性都是不一樣。 Flicker現(xiàn)象是看液晶顯示器畫面時，會感覺畫面有閃爍的感覺。原因是顯示的畫面灰階在每次更新畫面時，會有輕微擾動，讓人眼感