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LCD相关资料 开发部 钟永新20130221 1 目录 一 显示器分类二 TFTLCD的组成三 信号部分四 驱动部分五 参数部分六 部品简介 2 一 显示器分类 现在的显示器有以下几种 1 CRT显示器 阴极射线管 CathodeRayTube 工作原理是由灯丝 阴极 控制栅组成电子枪 通电后灯丝发热 阴极被激发 发射出电子流 电子流受到带有高电压的内部金属层的加速 经过透镜聚焦形成极细的电子束 打在荧光屏上 使荧光粉发光 2 LED显示器 发光二极管 LightEmittingDiode LED显示器是一种应用很普遍的显示器件 常见的LED显示器件是将发光二级管制作成线状或点状 若干个发光二级管按一定的规律排列而成 当某一个发光二极管导通时 相应的线或点被点亮 控制不同组合的二极管导通 就能显示出各种不同字符或简单图形 在单片机应用系统中通常使用的是七段LED 安徽显示屏也是如此分段 根据发光二极管的接法 LED可以分为共阳极和共阴极两种结构 其工作原理分别是 a 共阳极接法 发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极 引脚为各二极管阴极 公共阳极接 5V 引脚输入低电平时 对应的二极管管段导通发光 而输入高电平的段不发光 b 共阴极接法 发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极 引脚为各二极管阳极 公共阴极接地 引脚输入高电平时 对应的二极管段导通发光 而输入低电平的段不发光 提供显示代码 显示代码的编码格式是和硬件连接有关的 一般将输出端口的最高位D7接小数点位dp 而将D0 D6对应接LED的a g 组成一个字节 LED显示屏正是通过这样的原理来工作的 3 一 显示器分类 3 PDP显示器 等离子显示板 PlasmaDisplayPanel 在显示平面上安装数以十万计的等离子管作为发光体象素 每个发光管有两个玻璃电极 内部充满氦 氖等惰性气体 其中一个玻璃电极上涂有三原色荧光粉 当两个电极间加上高电压时 引发惰性气体放电 产生等离子体 等离子产生的紫外线激发涂有荧光粉的电极而发出不同分量的由三原色混合的可见光 4 TFT显示器 薄膜晶体管 薄膜工艺 thinfilmtransistor 由于液晶分子自身是无法发光的 因此若想出现画面 液晶显示器需要专门的发光源来提供光线 然后经过液晶分子的偏转来产生不同的颜色 5 OLED显示器 有机发光二极管 OrganicLightEmittingDiode 的發光原理為利用材料特性 外加電壓於OLED元件 電子由陰極 電洞由陽極注入元件 部份注入的電子 電洞在發光層相互結合 並藉由放出光來釋出能量 4 二 TFTLCD的组成 5 二 TFTLCD的组成 TFTLCD PANEL TOP BLU 1 液晶 2 上下配向膜 3 上下透明电极 4 彩色滤光片 5 上下玻璃衬底 6 上下POLARIZER 1 光源类LEDBAR LAMP 2 SHEET类R D P 3 LGP 4 MOLD类MOLDFRAME MOLDSIDE 5 PRESS类BOTTOM CHASSISBAR CASE 6 回路类PBA INVERTER 7 副资材类TAPE SCREW 6 PANEL的结构图 7 BLU的结构图 MOLDMIDDLE SHEETDIFFUSER SHEETPRISM SHEETDIFFUSER MOLDSIDE LAMPCCFL SUPPORTLAMP SHEETREFLECTOR BOTTOMCHASSIS C PBA SHIELDCASEINVERTER INVERTER SHIELDCASEPBA 8 三 信号部分 9 三 信号部分 1 什么是LVDSLVDS中文解释 低压差分信号 LVDS传输速率一般在155Mbps 大约77MHZ 以上 推荐最大速率为655Mbps 理论极限速率为1 923Mbps LVDS分为单通道 双通道 位数有6位 8位的 LVDS接口相应的有6位4组差分和8位5组差分 数据线的名称为 RX0 RX0 RX1 RX1 RX2 RX2 CLK CLK RX3 RX3 如果是6位的屏没有RX3这组信号 LVDS的直流偏置电平是1 2V 振幅为 400mv LVDS接口 比较常见的接口 有14针插接口 20P针插 30针插和片插等多为LVDS接口LVDS常用的驱动板 2023 支持17寸以下含17寸的所有LVDS屏VGA烧录模式 2025 支持19寸以下含19寸以下的所有LVDS屏VGA烧录模式 NTA91B 支持22寸或1680 1050以下的所有LVDS屏VGA烧录模式 2621免程序驱动板 直接跳线就可支持14 19等LVDS屏免烧录 10 三 信号部分 2 什么是RSDS 中文解释为 低摆副差分信号 标称摆副为200mvRSDS信号接口是9对 对应每个基色分3对 分别是R0N R0P R1N R1P R2N R2P G0N G0P G1N G1P G2N G2P B0N B0P B1N B1P B2N B2P 时钟数据CLKN CLKP RSDS按传行模式传送数据 信号触发是双沿的 RSDS接口 单50软排线 双40软排线 50 30 软排线一般为RSDS接口 驱动板 MA4B 支持双4030 50单50软排线RSDS专用驱动板现在很多的型号的液晶屏接受的是LVDS信号 而DriverIC收到的是RSDS信号 这中间就是由TCON实现的转换 不少屏是RSDS接口的 是PANEL厂家为了减少PANEL成本 省掉了TCON芯片 因为目前的很多驱动板IC都可以直接处理RSDS信号了 11 三 信号部分 3 TTL接口 与LVDS的屏线区别TTL的屏线相对较多 TTL屏要求驱动板输入单或双6位 8位的三基色的TTL电平 所以连接线用得比较多 一般有31扣41扣30软排线 40软排线60扣70扣80扣等 特点线比较多驱动板 RTMC7B 新款TTL驱动板支持所有TTL接口协议还可支持TMDSTCON接口屏代替201325332033等驱动板 鼎科2033V免程序驱动板4 TMDS接口 不常用 是一种类似于LVDS的接口 该接口在液晶发展中属于昙花一现 典型的有三星公司出的LT181E2 131 LT170E2 131 日立的TX38D21V LG的LP141X1等 12 5 T CONT CON是时序控制器 是逻辑板上的主心片 有逻辑板的屏 功能是实现将主板 数字板上输出的LVDS信号转换成能直接驱动TFT LCD的源极和门极驱动IC 即是将LVDS信号转换为RSDS信号 6 液晶屏的电极扫描电极 又叫门极 是连接TFT的控制G极的透明电极线 是控制TFT开关的控制线 当某行电极电平为高时 则连接该行的TFT都被打开 例如一张屏的分辨率是1024 768 则该屏的扫描电极就有1024条 列电极 又叫源极 信号驱动极 是连接液晶屏TFT的D极 该电极的作用是通过TFT的导通对屏电容充电 充电电压的多少由该点的亮度等级来决定 从而控制液晶分子的偏转角度 COM电极 公共电极 是镀在另外一块玻璃基片上的透明电极 三 信号部分 13 三 信号部分 常见LVDS屏接口定义讲解 常见LVDS屏接口定义讲解 常见LVDS屏接口定义讲解 知道了屏的型号和接口了 还不知道这个是多少位的屏和多少的供电 拿一个单6位LVDS的屏来解析一下 此款屏的型号为 LP141X3 20针插接口 屏接口定义在液晶屏的规格书里面都有这一个页面在屏的接口定义中我们看出液晶屏的供电为3 3V供电出现了RIN单组数据中有0正0负1正1负2正2负单组6条数据线的接口所以我们说这个就是20针单6位的屏 14 三 信号部分 一个30片插双8位的屏接口定义列CLAA170EA02 这里面出现了两组数据每组中都有一对时钟信号 这个屏我们就能看出这是一个30针双8位屏 屏的供电为5V 常见的LVDS接口定义20PIN单6定义 1 电源2 电源3 地4 地5 R0 6 R0 7 地8 R1 9 R1 10 地11 R2 12 R2 13 地14 CLK 15 CLK 16空17空18空19空20空 每组信号线之间电阻为 数字表100欧左右 指针表20 100欧左右 4组相同阻值 20PIN双6定义 1 电源2 电源3 地4 地5 R0 6 R0 7 R1 8 R1 9 R2 10 R2 11 CLK 12 CLK 13 RO1 14 RO1 15 RO2 16 RO2 17 RO3 18 RO3 19 CLK1 20 CLK1 每组信号线之间电阻为 数字表100欧左右 指针表20 100欧左右 8组相同阻值 20PIN单8定义 1 电源2 电源3 地4 地5 R0 6 R0 7 地8 R1 9 R1 10 地11 R2 12 R2 13 地14 CLK 15 CLK 16 R3 17 R3 每组信号线之间电阻为 数字表100欧左右 指针表20 100欧左右 5组相同阻值 一般14PIN 20PIN 30PIN为LVDS接口 15寸 含15寸 以下多为3 3V供电17 含17 以上多为5V供电 15 三 信号部分 常见TTL的屏接口定义41扣TTL的屏接口来看看与LVDS的屏有什么区别 屏型号为M121 53DS41扣单六位TTL屏 知识点 TTL接口的屏线明显比LVDS的屏线多常见31扣41扣30 5060扣70扣80扣TTL的屏也有单组数据和双组数据之分以此类推就可以了常见TTL屏线D6T 单6位TTL 31扣针 41扣针 对应屏的尺寸主要为笔记本液晶屏 8寸 10寸 11寸 12寸 还有部分台式机屏15寸为41扣针接口 S6T 双6位TTL 30 45针软排线 60扣针 70扣针 80扣针 主要为台式机的14寸 15寸液晶屏 S8T 双8位TTL 有 很少见80扣针 14寸 15寸 16 LCD8BIT与6BIT的差异液晶面板部份与液晶显示器有相当密切的联系 它的产量 优劣以及市场环境等多种因素都关系着液晶显示器自身的质量 价格和市场走向 因为一台液晶显示器其80 左右的成本都集中在了面板上 不仅液晶面板价格的走势直接影响到液晶显示器的价格 而且液晶面板质量 技术的好坏也关系着液晶显示器整体性能的高低 另外对于液晶面板还有一个不可获缺的技术是液晶面板能否达到真彩显示的16 7M色彩 因为从色彩的角度来看 LCD显示器包含了真彩显示这一概念 其含义是指在R G B 红绿蓝 三个色彩通道都具有在物理上显示256级灰阶的能力 液晶显示器并不是所有液晶面板产品都能具备物理上显示真彩显示 如果具备在物理上可显示16777216种颜色的能力 也就是我们目前所说到的16 7M色彩 这样每个色彩通道上能显示256 2的8次方 256 级灰阶 所以达到16 7M色彩为8bit面板 而反之如果采用16 2M色彩的液晶面板色彩还原能力相对较弱 通过硬件抖动来加以实现 虽然也能达到16 7M色彩 不过毕竟是通过一些技术环节来加以实现色彩并不真实 所以每个通道上只能显示64 2的6次方 64 级灰阶 这样只能为6bit面板 这也就是伪真彩面板 两种面板与以比较 6bit面板只能显示262144种色彩 64 64 64 262144 而8bit面板可以显示16777216种颜色 256 256 256 16777216 在物理角度来看 6bit面板能显示的色彩还不到8bit面板的2 三 信号部分 17 三 信号部分 LVDS Low VoltageDifferentialSignaling低压差分信号1994年由美国国家半导体公司提出的一种信号传输模式 是一种电平标准 广泛应用于液晶屏接口 它在提供高数据传输率的同时会有很低的功耗 另外它还有许多其他的优势 1 低电压电源的兼容性2 低噪声3 高噪声抑制能力4 可靠的信号传输5 能够集成到系统级IC内使用LVDS技术的的产品数据速率可以从几百Mbps到2Gbps 它是电流驱动的 通过在接收端放置一个负载而得到电压 当电流正向流动 接收端输出为1 反之为0他的摆幅为250mv 450mv 18 三 信号部分 编辑本段简介LVDS即低压差分信号传输 是一种满足当今高性能数据传输应用的新型技术 由于其可Lvds使系统供电电压低至2V 因此它还能满足未来应用的需要 此技术基于ANSI TIA EIA 644LVDS接口标准 LVDS技术拥有330mV的低压差分信号 250mVMINand450mVMAX 和快速过渡时间 这可以让产品达到自100Mbps至超过1Gbps的高数据速率 此外 这种低压摆幅可以降低功耗消散 同时具备差分传输的优点 LVDS技术用于简单的线路驱动器和接收器物理层器件以及比较复杂的接口通信芯片组 通道链路芯片组多路复用和解多路复用慢速TTL信号线路以提供窄式高速低功耗LVDS接口 这些芯片组可以大幅节省系统的电缆和连接器成本 并且可以减少连接器所占面积所需的物理空间 LVDS解决方案为设计人员解决高速I O接口问题提供了新选择 LVDS为当今和未来的高带宽数据传输应用提供毫瓦每千兆位的方案 19 三 信号部分 更先进的总线LVDS BLVDS 是在LVDS基础上面发展起来的 总线LVDS BLVDS 是基于LVDS技术的总线接口电路的一个新系列 专门用于实现多点电缆或背板应用 它不同于标准的LVDS 提供增强的驱动电流 以处理多点应用中所需的双重传输 BLVDS具备大约250mV的低压差分信号以及快速的过渡时间 这可以让产品达到自100Mbps至超过1Gbps的高数据传输速率 此外 低电压摆幅可以降低功耗和噪声至最小化 差分数据传输配置提供有源总线的 1V 共模范围和热插拔器件 BLVDS产品有两种类型 可以为所有总线配置提供最优化的接口器件 两个系列分别是 线路驱动器和接收器和串行器 解串器芯片组 总线LVDS可以解决高速总线设计中面临的许多挑战 BLVDS无需特殊的终端上拉轨 它无需有源终端器件 利用常见的供电轨 3 3V或5V 采用简单的终端配置 使接口器件的功耗最小化 产生很少的噪声 支持业务卡热插拔和以100Mbps的速率驱动重载多点总线 总线LVDS产品为设计人员解决高速多点总线接口问题提供了一个新选择 编辑本段LVDS接口主板上的一个数字信号接口 一般在工业领域或行业内部使用 20 三 信号部分 DVB C求助编辑百科名片DVB C机顶盒DVB 数字视频广播DigitalVideoBroadcasting的缩写 是由DVB项目维护的一系列国际承认的数字电视公开标准 DVB项目是一个由300多个成员组成的工业组织 它是由欧洲电信标准化组织EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute ETSI 欧洲电子标准化组织EuropeanCommitteeforElectrotechnicalStandardization CENELEC 和欧洲广播联盟EuropeanBroadcastingUnion EBU 联合组成的联合专家组JointTechnicalCommittee JTC 发起的 这些标准在注册后可以从ETSI网站自由下载 目录编辑本段概述几项DVB子标准的关系在DVB指南 DVB Cook 中进行描述 DVB系统传输方式有如下几种 卫星 DVB S及DVB S2 地面无线 DVB T 手持地面无线 DVB H 21 三 信号部分 这些标准定义了传输系统的物理层与数据链路层 设备通过同步并行接口synchronousparallelinterface SPI 同步串行接口synchronousserialinterface SSI 或异步串行接口asynchronousserialinterface ASI 与物理层交互 数据以MPEG 2传输流的方式传输 并要求符合更严格的限制 DVB MPEG 对移动终端即时压缩传输数据的标准 DVB H 目前正处于测试之中 这些传输方式的主要区别在于使用的调制方式 因为不同它们应用的频率带宽的要求不同 利用高频载波的DVB S使用QPSK调制方式 利用低频载波的DVB C使用QAM 64调制方式 而利用VHF及UHF载波的DVB T使用COFDM调制方式 编辑本段内容除音频与视频传输外 DVB也定义了带回传通道 DVB RC 的数据通信标准 DVB DATA 它支持几种媒介 包括 DECT GSM PSTN ISDN等 也支持一些协议 包括 DVB IPI InternetProtocol DVB NPI networkprotocolindependent 为使升级更方便 DVB标准也支持以往的技术 例如图文信息 DVB TXT DVB VBI 数据 但DVB提供了替代的技术 例如DVB SUB 加密与描述信息条件接收系统 DVB CA 定义了通用加扰算法 DVB CSA 和获取加扰内容的通用接口 DVB CI DVB系统提供商根据这些标准开发各自的条件接收系统 DVB系统传送被称为SI DVB SI 的描述信息 它们描述了不同的基础流elementarystreams如何组成节目 并对电子节目指南提供了描述 软件平台 22 三 信号部分 DVB多媒体家庭平台 DVB MHP 定义了一个基于Java语言的平台 用于支持视频系统应用 它提供了对众多DVB及MPEG 2概念的抽象 另外还支持其他一些特性 如网卡控制 应用下载 分层图像显示等 回传通道 DVB在DVB S T C基础商标准化了一系列回传通道 用于建立双向通信 其中的卫星回传通道RCS ReturnChannelSatellite 定义了在C Ku 和Ka波段的回传通道 其带宽可以达到最多2Mbit s DVB S和DVB C在1994年发布 DVB T在1997年发布 第一个商用的DVB T广播系统是由英国的DigitalTerrestrialGroup DTG 在1998年建立的 在2003年 德国柏林成为第一个彻底停播模拟电视信号的地区 许多欧洲国家准备在2010年停播PAL SECAM 实现全面数字电视化 在其发源地欧洲 在澳大利亚 南非和印度 DVB已经或正在普及 在多数的亚洲 非洲及南美国家 有线和卫星采用了DVB标准 但许多国家的地面广播标准 DTTV 尚未确定 阿根廷 韩国则采用了DVB的替代标准 ATSC标准 在日本 除SkyPerfect公司外 都采用了另外的数字电视标准 ISDB 它同DVB标准很类似 SkyPerfect是一家卫星供应商 利用卫星提供DVB业务 在北美 主要使用DVB S作为卫星传输的标准 有线也大规模采用DVB标准 不过地面数字电视广播采用8VSB调制的ATSC标准 在2004年 DVB T电视接收机仍然比模拟电视机价格昂贵 这延缓了用户使用数字电视业务 不过数字电视机的价格期望能在短时间内下降 目前内置DVB接收机的电视机也还没有被广泛采用 23 四 驱动部分 24 四 驱动部分 PANEL驱动原理基本思想 在相对应的一对电极间连续外加电场或不外加电场 如图1所示 驱动电路原理 如图2所示 图1 LCD静态驱动示意图图2 驱动电路原理图 25 四 驱动部分 根据此电信号 笔段波形不是与公用波形同相就是反相 同相时液晶上无电场 LCD处于非选通状态 反相时 液晶上施加了一矩形波 当矩形波的电压比液晶阈值高很多时 LCD处于选通状态图3 静态波形图4 电极阵列 驱动波形 26 四 驱动部分 当液晶显示器件上显示像素众多时 如点阵型液晶显示器件 为了节省庞大的硬件驱动电路 在液晶显示器件电极的制作与排列上作了加工 实施了矩阵型的结构 即把水平一组显示像素的背电极都连在一起引出 称之为行电极 把纵向一组显示像素的段电极都连接起来一起引出 称之为列电极 在液晶显示器上每一个显示像素都由其所在的列与行的位置唯一确定 在驱动方式上相应地采用了类同于CRT的光栅扫描方法 液晶显示的动态驱动法是循环地给行电极施加选择脉冲 同时所有为显示数据的列电极给出相应的选择或非选择的驱动脉冲 从而实现某行所有显示像素的显示功能 这种行扫描是逐行顺序进行的 循环周期很短 使得液晶显示屏上呈现出稳定的图象 我们把液晶显示的扫描驱动方式称为动态驱动法 动态驱动 27 四 驱动部分 动态驱动 28 四 驱动部分 动态驱动 电压平均化 从多路驱动的基本思想可以看出 不仅选通相素上施加有电压 非选通相素上也施加了电压 非选通时波形电压与选通时波形电压之比为偏压比Bias 1 a 为了使选通相素之间及非选通相素之间显示状态一致 必须要求选点电压Von一致 非选点电压Voff一致 为了使相素在选通电压作用下被选通 而在非选通电压作用下不选通 必须要求LCD的光电性能有阈值特性 且越陡越好 但由于材料和模式的限制 LCD电光曲线陡度总是有限的 因而反过来要求Von Voff拉得越开越好 即Von Voff越大越好 经理论计算 当Duty Bias满足以下关系时 Von Voff取极大值 满足下式的a 即为驱动路数为N的最佳偏压值 29 五 参数部分 30 五 参数部分 1 点距和可视面积 液晶显示器的点距和可视面积有很直接的对应关系 是可以很容易直接通过计算得出的 以14寸的液晶显示器为例 可视面积一般为285 7mm 214 3mm 而14寸的液晶显示器的最佳 也就是最大可显示 分辨率为1024 768 就是说该液晶显示板在水平方向上有1024个像素 垂直方向有768个像素 由此 我们可以很容易的计算出此液晶显示器的点距是285 7 1024 0 279mm或者214 3 768 0 279mm 目前LCD屏幕的点距多半为0 32 0 297 mm左右 仔细看LCD屏幕的表面 可以看出一颗一颗的小光点 31 五 参数部分 2 最佳分辨率 真实分辨率 LCD的分辨率一般不能任意调整 它是制造商所设置和规定的 分辨率是指屏幕上每行有多少像素点 每列有多少像素点 一般用矩阵行列式来表示 其中每个像素点都能被计算机单独访问 液晶显示器属于 数字 显示方式 其显示原理是直接把显卡输出的模拟信号处理为带具体 地址 信息的显示信号 任何一个像素的色彩和亮度信息都是跟屏幕上的像素点直接对应的 正是由于这种显示原理 所以液晶显示器不能象CRT显示器那样支持多个显示模式 液晶显示器只有在显示跟该液晶显示板的分辨率完全一样的画面时才能达到最佳效果 在分辨率上 VGA 640 480 SVGA 800 600 XGA 1024 768 SXGA 1280 1024 UXGA 1600 1200 32 五 参数部分 响应时间是液晶显示器的一个重要的参数 指的是液晶显示器对于输入信号的反应时间 组成整块液晶显示板的最基本的像素单元 液晶盒 在接受到驱动信号后从最亮到最暗的转换是需要一段时间的 而且液晶显示器从接收到显卡输出信号后 处理信号 把驱动信息加到晶体驱动管也是需要一段时间 在大屏幕液晶显示器上尤为明显 目前市面上销售的15寸液晶显示器响应时间一般在50ms左右 3 响应时间 33 五 参数部分 视角简单地说就是显示图案能看得清楚的角度 它是由定向层的摩擦方向决定 不能通过旋转偏光片改变 视角以时针的钟点来命名 如6 00视角 12 00视角等等 6 00视角就是指在6点时针的平面方向到法线方向这个区域LCD显示效果理想 12 00视角是指12点时针的玉米面到法线方向区域显示理想 LCD的视角是由LCD显示屏在仪器上的位置来确定 例如计算器一般放在桌上或拿在手上使用 LCD做成6 00视角最好 有些仪器上的LCD屏装在低于人眼视线以下 一般做成12 00视角 汽车上的时钟一般装在驾驶员的右边 做成9 00的视角最佳 4 可视角度 34 五 参数部分 液晶显示器的显示功能主要是有一个背光的光源 这个光源的亮度决定整台LCD的画面亮度及色彩的饱和度 理论上来说 液晶显示器的亮度是越高越好 亮度的测量单位为cd m2 每平方米烛光 也叫NIT流明 目前TFT屏幕的亮度大部分都是从150Nits开始起步 通常情况下200Nits才能表现出比较好的画面 对比度是直接体现该液晶显示器能否体现丰富的色阶的参数 对比度越高 还原的画面层次感就越好 目前市面上的液晶显示器的对比度普遍在150 1到350 1 高端的液晶显示器还远远不止这个数 5 亮度和对比度 35 五 参数部分 6 最大显示色彩数液晶显示器的色彩表现能力当然是消费者最关心的一个重要指标 市面上的13 14 15寸的液晶显示器像素一般是1024 768个 每个像素由RGB三基色组成 低端的液晶显示板 各个基色只能表现6位色 即2的6次方 64种颜色 可以很简单的得出 每个独立像素可以表现的最大颜色数是64 64 64