液晶显示器件驱动基础ppt课件

1、1液晶显示模块的根本构造液晶显示模块的根本构造n液晶显示模块液晶显示模块LCMLCM是一种将液晶显示器件、衔接件、集是一种将液晶显示器件、衔接件、集成电路、成电路、PCBPCB、背光源、构造件装配在一同的组件。、背光源、构造件装配在一同的组件。n液晶显示器件：外表蒸镀有液晶显示器件：外表蒸镀有ITOITO导电的玻璃基板、液晶、偏导电的玻璃基板、液晶、偏振片。振片。 n衔接件：导电橡胶、热压导电胶带、衔接件：导电橡胶、热压导电胶带、TABTAB。n集成电路：控制器、行和列驱动器等。集成电路：控制器、行和列驱动器等。nPCBPCB：电源、控制器、行和列驱动器等的衔接电路。：电源、控制器、行和列驱动

2、器等的衔接电路。n背光源：背光源：LEDLED、CCFLCCFL、EL EL 。n构造件：将上面各部件装配在一同的构造件。构造件：将上面各部件装配在一同的构造件。2液晶显示器件驱动根底液晶显示器件驱动根底nLCD类型虽然很多，构造也千差万别，但它们的显示原理是类型虽然很多，构造也千差万别，但它们的显示原理是根本一样的，驱动方法也是根本一致的。根本一样的，驱动方法也是根本一致的。n可以经过对液晶施加电场，使它的分子陈列发生改动，从而可以经过对液晶施加电场，使它的分子陈列发生改动，从而使液晶的光学性质发生变化。这样，就将电信号转变为人眼使液晶的光学性质发生变化。这样，就将电信号转变为人眼可见的光信

3、号。可见的光信号。n由于液晶是有机化合物，在固定的电场作用下将发生电化学由于液晶是有机化合物，在固定的电场作用下将发生电化学反响，从而导致液晶资料的老化及失效。反响，从而导致液晶资料的老化及失效。n因此，施加在液晶上的电场应为交流电场，从而将电化学反因此，施加在液晶上的电场应为交流电场，从而将电化学反响抵消掉或降到最低限制。这就大大添加了难度。研讨阐明，响抵消掉或降到最低限制。这就大大添加了难度。研讨阐明，长期运用条件下，电信号的直流分量应小于长期运用条件下，电信号的直流分量应小于50mV。n设计者需求具有模拟电路、数字电路和单片机的根本知识。设计者需求具有模拟电路、数字电路和单片机的根本知识

4、。 3典型液晶显示器件写入机理典型液晶显示器件写入机理器件类别写入机理写入特点在被写入象素的两电极间施加一大于阈值(Vth)的交流电压信号，使象素电极之间的液晶分子由沿面排列变为垂面排列；从而使两正交偏光片不透光，象素变成黑色低电压、微功耗。视角小，响应速度慢；电光响应曲线陡度低，因此不适于多路驱动；多用于段码及低路数驱动的字符显示在被写入象素的两电极间施加一大于阈值的交流电压，使在电极之间掺有离子杂质，排列整齐的液晶在离子流的驱动下形成一个个的液晶涡流（畴），由于这些涡流对外界光有强烈的散射作用，从而使原来透明的象素变成乳白色的散射象素属电流效应，电流较大；响应速度慢，电光响应曲线陡度低，不

5、适于多路驱动；因其功耗较大，现已很少用4典型液晶显示器件写入机理典型液晶显示器件写入机理器件类别写入机理写入特点在被写入象素的两电极间施加一大于阈值(Vth)的交流电压信号，使掺有二向色染料，并呈平行沿面排列的液晶分子和染料分子变为垂直于玻璃表面，由于二向色染料从不同方向看颜色不同，顾可使象素部位改变颜色基本特性同TN型，电压稍高，可实现单彩色显示在被写入象素的两电极间施加一大于阈值的交流电压，使在电极之间原来呈散射态的平面焦锥结构排列的胆甾相液晶转变为透明态的垂面排列的向列相液晶，从而实现显示有存储性能，响应快，对比度低5器件类别写入机理写入特点在被写入象素的两电极间施加不同幅值的交流电压，

6、会使电极间原来排列整齐的液晶分子出现不同程度的倾斜，因双折射效应会使透过液晶盒的线偏振光变成椭圆偏振光，并与检偏振片产生干涉，呈现出随写入电压而改变的干涉色没有阈值，可随驱动电压值改变颜色用一束足够强的激光射向器件表面，使被射部分的液晶分子升温至各向同性，在去除激光时，将该处极冷，则该处液晶分子呈焦锥结构排列，呈乳白散射态，若在撤除激光时将该处渐冷，则此处液晶分子呈沿面或垂面排列，为透明态可用激光写入，有存储功能典型液晶显示器件写入机理典型液晶显示器件写入机理6器件类别写入机理写入特点在被写入象素的两电极间施加不同幅值的交流电压，使电极之间原来呈180270度沿玻璃表面扭曲排列的液晶分子层中间

7、部分的液晶分子变为倾斜垂面排列，从而使透过该处的线偏振光变为椭圆偏振光，并在检偏处形成干涉色，实现显示电光响应曲线陡度高，适用于多路动态驱动显示；为有色显示模式，经滤色或使用延迟片后也可实现黑白显示在被写人像索前后电极之间施加上一个足够大的交变电压，使在电极间固化在聚合物中的液晶微珠中液晶分子按电场方向重新排列。从而使原呈乳白散射状的像素，变成透明态驱动电压较高，响应速度可以很快，没有明显阈值，不适宜多路驱动典型液晶显示器件写入机理典型液晶显示器件写入机理7器件类别写入机理写入特点在被写人像素电极上施加一个电压脉冲，使在前后电极间原来呈近晶Cm相，且沿玻璃面排列的液晶态旋转一个角，从而使通过的

8、线偏振光被检偏振片检出，达到显示目的;因液晶的初始排列和旋转角度后的排列都是稳定态，故使器件具有双稳存储特性具有双稳态存储特性和磁滞曲线性响应曲线。响应速度快;具有一个记忆阈值，电光响应陡度高。适宜实现高路数动态驱动以行扫描信号和列寻址信号控制作用于被写人像素电极上的薄膜晶体管有源电路，使有源电路产生足够大的通断比(Ron/Roff)，从而间接控制像素电极间呈TN型的液晶分子排列。达到显示目的经TFT有源电路间接控制的TN型器件像素，可实现高路数多路显示和视频图像显示典型液晶显示器件写入机理典型液晶显示器件写入机理8LCD驱动方式驱动方式直接驱动法直接驱动法 (Direction Addres

9、sing)静态驱动法静态驱动法 (Static Addressing)多工驱动法多工驱动法 (Multiplex Addressing)有源矩阵驱动法有源矩阵驱动法 (Active Addressing)9直接驱动法 直接驱动法,是指驱动电压直接施加于像素电极上,使液晶显示直接对应于所施加驱动电压信号的一种驱动方法.由于它相对于有源驱动法中驱动电压是施加于TFT等有源电路上，在间接对像素电极提供驱动电压信号，故称为直接驱动法。10静态驱动法 静态驱动是指在像素前后电极上施加电压信号时那么呈显示形状，不施加电压时那么呈非显示形状。11静态驱动法静态驱动法n静态驱动法是获得最正确显示质量的最根本的

10、方法。它适用静态驱动法是获得最正确显示质量的最根本的方法。它适用于笔段型液晶显示器件的驱动。于笔段型液晶显示器件的驱动。n每段的背电极每段的背电极BPBP衔接在一块，而段电极相互独立；衔接在一块，而段电极相互独立；n振荡器的信号经分频后加到背电极振荡器的信号经分频后加到背电极BPBP上，而段电极的脉冲信上，而段电极的脉冲信号由显示选择信号号由显示选择信号A A与时序脉冲经过逻辑异或产生；与时序脉冲经过逻辑异或产生；nA=“0A=“0时，段电极信号与时，段电极信号与BPBP信号同相，该像素上电场为零；信号同相，该像素上电场为零；A=“1A=“1时，段电极信号与时，段电极信号与BPBP信号反相，该

11、像素上建立了交流信号反相，该像素上建立了交流电场，从而实现了显示；电场，从而实现了显示；n适当调整脉冲电压，可改动对比度。适当调整脉冲电压，可改动对比度。12序号异或门B端（LCD的COM）异或门A端（控制端）异或门输出端（LCD的段端）1000210130114110AB13静态驱动法静态驱动法14静态驱动法15静态驱动法16棒状模拟显示静态驱动法17动态驱动法n当液晶显示器件上显示像素众多时，把程度一组显示像素的当液晶显示器件上显示像素众多时，把程度一组显示像素的背电极都连在一同引出，称之为扫描电极，把纵向一组显示背电极都连在一同引出，称之为扫描电极，把纵向一组显示像素的段电极都衔接起来一

12、同引出，称之为信号电极。像素的段电极都衔接起来一同引出，称之为信号电极。n驱动方式上那么采用类似于驱动方式上那么采用类似于CRTCRT的扫描方法。的扫描方法。 n液晶显示器件上的每一个显示像素都由其所在的行与列的位液晶显示器件上的每一个显示像素都由其所在的行与列的位置独一确定。置独一确定。n液晶显示的扫描方法是循环地逐行给行电极施加选择脉冲，液晶显示的扫描方法是循环地逐行给行电极施加选择脉冲，同时在列电极上给出该行显示数据转换成的选通或非选通的同时在列电极上给出该行显示数据转换成的选通或非选通的驱动信号，从而实现该行一切显示像素的显示。驱动信号，从而实现该行一切显示像素的显示。n这种扫描驱动方

13、式就是动态驱动法。这种扫描驱动方式就是动态驱动法。18占空比 我们把一切扫描行电极各施加一次扫描电压的时间叫一帧。 假设一帧的扫描行数为N，扫描时间为1，那么一行所占有选择时间为一帧时间的1/N。这就是液晶显示驱动的占空比系数，也称为占空比Duty ，普通占空比等于扫描电极数N的倒数，即1/N。19交叉效应 在动态驱动方式下,某一液晶像素(选择点)呈显示效果是由施加在行电极上的选择电压与施加在列电极上的选择电压的合成实现的. 与该像素不在同一行和同一列的像素(非选点)都处在非选形状下，与该像素在同一行或同一列的像素均有选择电压的参与，称之为半选择点。 该点的电场电压处于液晶的阈值电压附近时，屏

14、上将出现不应有的半显景象，使得显示对比度下降，这种景象叫做“交叉效应20平均电压法21平均电压法22偏压 行半选点和非选点上的电压均为显示电压VLCD的1/a。这1/a就称为偏压系数，也称为偏压Bias 显示亮度显示亮度平均电压法驱开任务电压范围平均电压法驱开任务电压范围23最正确偏压法作为选择点时，在一帧时间内，只需一行的时间施加电压为V0，其他N1行时间内施加电压为 ，所以作为全选择点的均方电压为01VafttfrmsdtVtV02111)(11222020200NaaVNaVNVNVn341)(1212220202020aaNaVNaVNVaaNVff作为非选择点时，在一帧时间内，总有一

15、行的时间处于半选择点，施加的电压为 ，其他N1行时间内施加电压为 ，所以作为半选择点的均方电压为01Va02Vaa24最正确偏压法 由于液晶对比度是透过率之比，透过率又正比于施加有效电压值，所以让我们用施加有效电压比值来分析一下对比度(显示质量的重要标志)与驱动路数N和偏压比a之间的关系。12122NaNaVVoffon25最正确偏压法 我们由上式作出有效电压比Von/Voff和偏压比a的关系曲线26最正确偏压法1Na这就是有效电压比Von/Voff最大时，偏压比a必需满足的条件我们把a代入前式，得11NNVVoffon27最正确偏压法 我们把这个比值称为优值我们把这个比值称为优值。显然，优值

16、与驱动路数关系亲。显然，优值与驱动路数关系亲密，以下图为优值密，以下图为优值与驱动路数与驱动路数N之间的关系曲线之间的关系曲线28最正确偏压法 从上图可以看出不同占空比情况下分别对应不同的最正确偏压，所以我们称之为最正确偏压法。公式 被称为多路驱动铁的定律。1Na 从上面的关系可以看出随着驱动路数N的添加，有效电压比会减小，如上图所示，它将急骤趋近于1。此时，显示对比度将趋于0，使其不能识别。 为此，只需提高液晶显示器件的阈值特性的陡度。由于只需在液晶显示器件电光呼应曲线很陡的情况下，中选通有效电压Von/非选通有效电压Voff即使趋于1时，其电光效应的通/断透过值才干拉得很开，呈现好的对比度

17、。29最正确偏压法 为此，又引进阈值陡度P:P=Vsa/Vth由前面的公式可以求出最大驱动路数由前面的公式可以求出最大驱动路数Nmax与陡度与陡度P的关系的关系222max11PPN 由于液晶阈值和饱和电压普通均由产品阐明中给出，所以，该公式是设计点阵液晶显示器件的主要根据。在液晶产品阐明书中有时并不是Vsa, Vth，而是V10,V50,V90，它们分别代表了光电呼应10%,50%,90%时的电压。而P值也不再用Vsa/Vth表示，而是用V90/V10表示。30常用偏压法 偏压法 这是钟表上常用的一种动态驱动法。由于钟表普通使 用3位笔段形显示，像素点不多，又是低压驱动，所以 运用两路驱动即

18、可以满足要求。此时N为2,占空比为1/2， 虽然用1/2偏压不会实现最正确有效电压比，但l/2偏压却使 设置更简约、更适宜于手表的低电压。此外，因液晶的 阈值陡度已远远超越两路驱动的要求，所以运用1/2偏压 是完全适宜的。31常用偏压法 1/3偏压法 作为计算器和仪表用液晶显示器，普通都是多位笔段式显示，有时位数多达10位以上，因此多用三路驱动、四路驱动方式。从最正确偏压法得知，偏压比为1/3时，本应是1/4占空比才是最正确偏压，但由于1/3占空比时的三路电极排布要比四路排布容易得多，而且三路电极排布还可以比四路电极排布多获得一个显示像素，所以普通均通用1/3偏压,1/3占空比驱动法。32常用

19、偏压法 5级、6级偏压法 作为点矩阵液晶显示器件的驱动，所需行扫描占空比远比1/2,1/3要高得多，有时达100线至几百线以上。以100线为例，其最正确偏压比应为1/11,因此假设严厉按最正确偏压比设计，不仅会使行驱动与列驱动器驱动电压相差很远，而且会添加电源电压级别，这对行、列驱动器的设计、制造增添了费事，添加了本钱，对电源的设计也会带来费事。所以,对这种多路点阵液晶普通都偏离最正确偏压法，运用5级或6级偏压，并用极性倒相方式使行、列驱动电压实现平衡。33灰度显示法灰度显示法灰度显示法空间灰度调制空间灰度调制时间灰度调制时间灰度调制面积灰度调制面积灰度调制帧灰度调制帧灰度调制脉冲灰度调制脉冲

20、灰度调制34灰度显示法 空间灰度调制 将一个像素划分为假设干个单独可控的“子像素，控制子像素被选通数量，便可实现灰度显示。35灰度显示法这种方法是不需求特殊的驱动、控制技巧，但有很大的缺陷：不能够将一个像素分割成很多个子像素，因此不能够不能够将一个像素分割成很多个子像素，因此不能够 产生很多的灰度级；产生很多的灰度级；添加了微细加工的本钱，或者以牺牲分辨率为代价；添加了微细加工的本钱，或者以牺牲分辨率为代价；添加驱动、控制电路数量。添加驱动、控制电路数量。36 时间灰度调制 在一个时间单位内，控制显示像素选通、截止的时间长短，从而实现灰度显示。灰度显示法帧灰度调制 以数帧为一个时间单元，控制显

21、示像素选通的帧数，即可实现灰度调制。例如，取4帧为一个时间单位，从全部选通到全部不选通可以实现5个灰度级别。 这种方法的缺陷是会引起灰度级别的闪烁，由于液晶相应速度慢，不能够用添加帧频来处理，所以必然导致活动图象显示变得慢。37灰度显示法帧灰度调制 调制数据脉冲的宽度，即可以实现一个个像素上的灰度调制。由于液晶对过窄的脉冲不能呼应，所以普通限于以4位移位存放器调制16级灰度，即列信号的宽度有16种组合。38提高大容量液晶显示器件图象质量的方法 分割矩阵法39 多重矩阵法提高大容量液晶显示器件图象质量的方法40 线反转技术提高大容量液晶显示器件图象质量的方法41 双频驱动法提高大容量液晶显示器件

22、图象质量的方法介电常数和42提高大容量液晶显示器件图象质量的方法43有源矩阵驱动法 有源矩阵的驱动与前面所讲直接驱动方式不同。由于在有源矩阵液晶显示器件每个像素点上都制造了一套有源器件，所以对这种器件的驱动是对每个像素点上有源器件的驱动，它的驱动原理与直接驱动法是不同的。 有源矩阵液晶显示器件根据其有源器件的种类不同有三端型和两端型，而且每一类型又因所用资料、工艺不同还可以分出假设干类型。不过比较常用的，技术开展最成熟的是一种用薄膜晶体控制造的三端型有源矩阵型器件，通常称为TFT液晶显示器件。我们将以TFT为例引见有源矩阵驱动法。44有源矩阵驱动法NNP金属漏极栅极源极绝缘氧化物半导体GDS关断时导通时45有源矩阵驱动法归纳起来场效应管的任务特性如下：属于电压控制型；源极S和漏极D特性一样，功能可以互换，源极S和漏极D之间电流方向随它们之间电场方向的变化而变化。源极和漏极是在运用电路中被定义的，普通将输入信号端称为源极S，将输出信号端称为漏极D。在TFT液晶显示器中，普通将接数据驱动器端称源极S，接像素端称漏极D。导