顯示與成像技術(shù)-第一部顯示第三章2_液晶驅(qū)動技術(shù) (1)

1、 3.2 液晶顯示器件的驅(qū)動技術(shù)液晶顯示器件的驅(qū)動技術(shù)液晶顯示的三個特點(diǎn)：液晶顯示的三個特點(diǎn)：n液晶在直流電壓作用下會發(fā)生電解作用，所以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(qū)動，并且限定交流成分中直流分必須用交流驅(qū)動，并且限定交流成分中直流分量不大于幾十毫伏。量不大于幾十毫伏。n液晶透光率的改變只與外加電壓的有效值有關(guān)。液晶透光率的改變只與外加電壓的有效值有關(guān)。n液晶單元是容性負(fù)載，正電壓和負(fù)電壓作用效液晶單元是容性負(fù)載，正電壓和負(fù)電壓作用效果是一樣的。果是一樣的。液晶顯示器件：段形、液晶顯示器件：段形、 點(diǎn)陣型點(diǎn)陣型普通點(diǎn)矩陣（無源矩陣）和有源矩陣普通點(diǎn)矩陣（無源矩陣）和有源矩

2、陣無源矩陣：無源矩陣：使用簡單的網(wǎng)格來給顯示屏上的特定像素供電。使用簡單的網(wǎng)格來給顯示屏上的特定像素供電。有源矩陣：有源矩陣： 每個像素上配置一個有用器件，每個像素獨(dú)立控制。每個像素上配置一個有用器件，每個像素獨(dú)立控制。普通矩陣液晶顯示器件的靜態(tài)驅(qū)動技術(shù)普通矩陣液晶顯示器件的靜態(tài)驅(qū)動技術(shù)直接驅(qū)動法：對于無源矩陣液晶顯示器件，驅(qū)動電直接驅(qū)動法：對于無源矩陣液晶顯示器件，驅(qū)動電壓是直接施加于象素電極上的，使液晶顯示直接對壓是直接施加于象素電極上的，使液晶顯示直接對應(yīng)于所施加驅(qū)動電壓信號的一種驅(qū)動技術(shù)。應(yīng)于所施加驅(qū)動電壓信號的一種驅(qū)動技術(shù)。分為靜分為靜態(tài)驅(qū)動和動態(tài)驅(qū)動態(tài)驅(qū)動和動態(tài)驅(qū)動。三種靜態(tài)驅(qū)動法

3、：三種靜態(tài)驅(qū)動法： 筆段式數(shù)碼顯示筆段式數(shù)碼顯示 棒形模擬顯示棒形模擬顯示 示波器顯示的靜態(tài)驅(qū)動示波器顯示的靜態(tài)驅(qū)動筆段式數(shù)碼顯示筆段式數(shù)碼顯示LCD基本驅(qū)動電路基本驅(qū)動電路由一個異或門組成由一個異或門組成 靜態(tài)顯示不會有亮度、對比度下降和視角變小的靜態(tài)顯示不會有亮度、對比度下降和視角變小的 缺點(diǎn)，缺點(diǎn)，但是對于一般大容量顯示器件卻因?yàn)樗枰獦O多的外電極但是對于一般大容量顯示器件卻因?yàn)樗枰獦O多的外電極而無法實(shí)現(xiàn)。而無法實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)驅(qū)動原理靜態(tài)驅(qū)動原理無源矩陣的動態(tài)驅(qū)動技術(shù)：無源矩陣的動態(tài)驅(qū)動技術(shù)：占空比：每掃描行電極選通占空比：每掃描行電極選通時間與幀周期之比時間與幀周期之比交叉效應(yīng)：顯示中，

4、部分象素的一端與電源相連，處于半選狀態(tài)。交叉效應(yīng)：顯示中，部分象素的一端與電源相連，處于半選狀態(tài)。如果外加電壓足夠高，半選點(diǎn)的象素上的電壓有可能超過閾值電壓，如果外加電壓足夠高，半選點(diǎn)的象素上的電壓有可能超過閾值電壓， 出出現(xiàn)不希望有的干擾?，F(xiàn)不希望有的干擾。行列數(shù)目越大，交叉效應(yīng)的影響越顯著。行列數(shù)目越大，交叉效應(yīng)的影響越顯著。1.平均電壓法平均電壓法2.最佳偏壓法最佳偏壓法改進(jìn)方法改進(jìn)方法分割矩陣法分割矩陣法多重矩陣法多重矩陣法有源矩陣有源矩陣LCD顯示顯示有源矩陣液晶顯示器件的分類有源矩陣液晶顯示器件的分類二端有源器件二端有源器件普通矩陣液晶顯示屏的掃描行數(shù)存在極限的原因之一在于液晶象素

5、的電容性負(fù)載，即具有對稱性，或雙向?qū)ㄐ?。如果在象素上串連一個二極管，使象素具有非線性特性，就可突破上述極限。液晶顯示器件的光電特性曲線的陡度可表示為：1010901VVVVVVVbbb 若 非常接近于1時，可以采用這個電路突破TN液晶屏的掃描極限。 二極管環(huán)尋址矩陣液晶顯示器件二極管環(huán)尋址矩陣液晶顯示器件TFT AMLCD 的分類的分類TFT的工作原理的工作原理柵壓漏源電壓31G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1 SnSource 線儲存電容Gate 線液晶電容TFT面板說明面板說明comITOCLC32G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2 Sn-1 Sn（1）掃描到

6、G1行，該行上的全部FET導(dǎo)通。各列信號電壓施加到液晶像素上，并對并聯(lián)的電容充電。（2）掃描完G1后，G1上全部FET斷開，不管以后列上信號如何變化，對為掃描行上的像素都無影響。（消除了交叉效應(yīng)）（3) 未掃描的G1由于與外界電壓切斷，信號電壓在液晶像素上保持一幀時間33（1）因TFT元件的動作類似一個開關(guān)(Switch)，液晶元件的作用類似一個電容，通過Switch的ON/OFF對電容儲存 的電壓值進(jìn)行更新/保持。（2）SW ON時信號寫入(加入、記錄)在液晶電容上，在以外時間 SW OFF，可防止信號從液晶電容洩漏。（3）在必要時可將保持電容與液晶電容并聯(lián)，以改善其保持特性。保持電容TFT

7、元件加入電壓液晶掃描電壓控制(柵極）34 1.上圖為TFT一個象素的等效電路圖，掃描線連接同一列 所有TFT柵極電極，而信號線連接同一行所有TFT源極 電極。2.當(dāng)ON時信號線的資料寫入液晶電容，此時，TFT元件成 低阻抗(RON)，當(dāng)OFF時TFT元件成高阻抗(ROFF)，可防 止信號線資料的洩漏。3.一般RON與ROFF電阻比至少約為105以上。掃描線信號線RONROFF液晶保持電容GDS硅基硅基TFT高溫多晶硅高溫多晶硅(HTPS)低溫多晶硅低溫多晶硅(LTPS)不同硅材料的不同硅材料的I-V特性（漏極電流隨刪壓變化的轉(zhuǎn)移特性）特性（漏極電流隨刪壓變化的轉(zhuǎn)移特性）TFT 的要求 開關(guān)比1

8、05開口率（開口率（Aperture ratio） ：光線能：光線能透過的有效區(qū)域比例透過的有效區(qū)域比例. 1、LCD source驅(qū)動晶驅(qū)動晶片及片及gate驅(qū)動晶片用的驅(qū)動晶片用的信號走線信號走線 2、TFT本身本身, 還有儲存還有儲存電壓用的儲存電容等等電壓用的儲存電容等等. 這些地方除了不完全透這些地方除了不完全透光外光外, 也由於經(jīng)過這些地也由於經(jīng)過這些地方的光線方的光線 並不受到電壓並不受到電壓的控制的控制,而無法顯示正確而無法顯示正確的灰階的灰階, 所以都需利用所以都需利用black matrix加以遮蔽加以遮蔽, 以免干擾到其他透光區(qū)以免干擾到其他透光區(qū)域的正確亮度域的正確亮度

9、. 3.7 背照燈背照燈n液晶顯示器是被動顯示器件，本身不會發(fā)光，往往工作在透光模式下。n因此，為了了獲得高對比度與全色顯示，需要采用背照明光源。n由于背照光源的功率是整個器件的75%以上，因此體積和功率是首先要考此的因素。 圖3.7 邊光式背光源結(jié)構(gòu)圖n目前采用的背照光源主要有： 1）熱電致發(fā)光板EL 2）平板熒光燈（VFD） 3）冷陰極熒光燈（CCF） 4）發(fā)光二極管（LED)背光照明系統(tǒng) 4）平板場發(fā)射（FED） 5）有機(jī)電致發(fā)光（OEL）等。 照明方式又分為邊光式與背光式兩種。1、發(fā)光二極管（、發(fā)光二極管（LCD)背光照明系統(tǒng)背光照明系統(tǒng)可分為底發(fā)光式和側(cè)發(fā)光式，它由多個可分為底發(fā)光式

10、和側(cè)發(fā)光式，它由多個LED管芯均勻地分管芯均勻地分布在布在PCB板上，各板上，各LED為串連，并聯(lián)或串并聯(lián)。供電后，為串連，并聯(lián)或串并聯(lián)。供電后，LED管芯發(fā)光，通過透明硅膠、反射腔和擴(kuò)散膜的共同作管芯發(fā)光，通過透明硅膠、反射腔和擴(kuò)散膜的共同作用得到亮度均勻的平面發(fā)光效果。用得到亮度均勻的平面發(fā)光效果。2、電致發(fā)光背光照明系統(tǒng)、電致發(fā)光背光照明系統(tǒng)電致發(fā)光是一種面發(fā)光冷光源，是全固態(tài)平板結(jié)構(gòu)、耐震電致發(fā)光是一種面發(fā)光冷光源，是全固態(tài)平板結(jié)構(gòu)、耐震動、薄形、可省掉漫反射導(dǎo)光板。但亮度仍然較低，壽命動、薄形、可省掉漫反射導(dǎo)光板。但亮度仍然較低，壽命僅有僅有5000小時。目前主要應(yīng)用于中小型小時。目

11、前主要應(yīng)用于中小型LCD器件中。器件中。3、冷陰極熒光燈（、冷陰極熒光燈（CCFL)照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)是一種依靠冷陰極氣體放電，激發(fā)熒光粉而發(fā)光的光源。是一種依靠冷陰極氣體放電，激發(fā)熒光粉而發(fā)光的光源。特點(diǎn)：光致發(fā)光的熒光粉品種齊全，轉(zhuǎn)化率高，是一種色特點(diǎn)：光致發(fā)光的熒光粉品種齊全，轉(zhuǎn)化率高，是一種色溫高，亮度高的理想光源?？烧{(diào)制成標(biāo)準(zhǔn)的三基色，溫高，亮度高的理想光源。可調(diào)制成標(biāo)準(zhǔn)的三基色，目前目前是彩色液晶顯示的最佳光源？（是彩色液晶顯示的最佳光源？（能源利用率低其功耗較高能源利用率低其功耗較高 ）反射式：厚度較大、重量和功耗也較大，不符合目前反射式：厚度較大、重量和功耗也較大，不符合目前便攜

12、式設(shè)備輕薄、低功耗的要求，使用量越來越少。便攜式設(shè)備輕薄、低功耗的要求，使用量越來越少。(2) 側(cè)導(dǎo)光式：超薄、重力輕、功耗小、大型液晶顯示側(cè)導(dǎo)光式：超薄、重力輕、功耗小、大型液晶顯示器的首選配套產(chǎn)品。器的首選配套產(chǎn)品。1直下型直下型: 燈管置于導(dǎo)光扳下方,燈管通常是W型.缺點(diǎn)為厚度較厚且溫度較高.2側(cè)邊入光型側(cè)邊入光型: 燈管置于導(dǎo)光扳側(cè)邊,依導(dǎo)光板型式和光學(xué)需求可選用直型燈管,其優(yōu)點(diǎn)是厚度較薄且較無溫度問題.目前公司使用的是此類.側(cè)導(dǎo)光式側(cè)導(dǎo)光式CCFL背光照明系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)背光照明系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)背光板之原理圖背光板之原理圖TIR白色反射片網(wǎng)點(diǎn)引導(dǎo)光板光線的點(diǎn)CCFL及及Reflector擴(kuò)散

13、片導(dǎo)光板寬闊的出光角度70控制出光角度Brightness Enhancement FilmsTopBottomLCD棱鏡板燈管發(fā)光燈管發(fā)光 光線由燈管光線由燈管Reflector反射反射 進(jìn)入導(dǎo)光扳改變光線方向和進(jìn)入導(dǎo)光扳改變光線方向和分布分布 射入下擴(kuò)散片射入下擴(kuò)散片,將點(diǎn)光源擴(kuò)散成面光源將點(diǎn)光源擴(kuò)散成面光源 再經(jīng)由增光片的再經(jīng)由增光片的增光聚光增光聚光 然后是上擴(kuò)散片然后是上擴(kuò)散片,進(jìn)一步將光線擴(kuò)散進(jìn)一步將光線擴(kuò)散.其最終結(jié)果是將光線其最終結(jié)果是將光線均勻化分布均勻化分布平行入射光平行入射光會會被聚焦在焦被聚焦在焦點(diǎn)點(diǎn). 位位于于焦焦點(diǎn)點(diǎn)之光源的之光源的輻輻射光射光會會被被平行反射出去平

14、行反射出去.當(dāng)光當(dāng)光線從線從背光板發(fā)射出來背光板發(fā)射出來, 會依序穿過會依序穿過偏光板偏光板, 玻璃玻璃, 液晶液晶, 彩色彩色濾光片濾光片等等等等. 假設(shè)各個零件的穿透率如以下所示假設(shè)各個零件的穿透率如以下所示: 以上述的穿透率來計(jì)算以上述的穿透率來計(jì)算, 從背光板出發(fā)的光線只會剩下從背光板出發(fā)的光線只會剩下6%！ 偏光板偏光板: 50%(因爲(wèi)其只準(zhǔn)許單方向的因爲(wèi)其只準(zhǔn)許單方向的極極化光波通過化光波通過) 玻璃玻璃:95%(需要計(jì)算上下兩片需要計(jì)算上下兩片) 液晶液晶:95% 開口率開口率:50% (有效透光區(qū)域只有一半有效透光區(qū)域只有一半) 彩色濾光片彩色濾光片:27% (假設(shè)材質(zhì)本身的穿

15、透率爲(wèi)假設(shè)材質(zhì)本身的穿透率爲(wèi)80%,但由於但由於濾光片本身塗濾光片本身塗 有色彩有色彩, 只能容許該色彩的光波通過只能容許該色彩的光波通過. 以以RGB三原色來說三原色來說, 只能容許三種其中一種通過只能容許三種其中一種通過. 所以僅剩下三分之所以僅剩下三分之一的亮度一的亮度. 所以總共只能通過所以總共只能通過80%*33%=27%.) LED背光源LCD的發(fā)展n隨著消費(fèi)者對環(huán)保、超高畫質(zhì)等要求不斷提高，LED電視憑借其在節(jié)能、環(huán)保和色彩表現(xiàn)等方面的絕對優(yōu)勢成為2009年平板發(fā)展的新趨勢。早在年初被稱為消費(fèi)性電子產(chǎn)業(yè)風(fēng)向標(biāo)的CES2009上，索尼、三星等大品牌就紛紛展出了2009年LED和超薄平板的主打產(chǎn)品。而夏普、海信、索尼、三星也在國內(nèi)市場投放了LED背光源的機(jī)型，一時間使LED