第8讲 液晶显示器件的电路驱动

1、第8讲 液晶显示器件的电路驱动I. I. 平面显示器件的基本原理平面显示器件的基本原理字段型液晶显示器的结构示意图字段型液晶显示器的结构示意图 ( a )( b )abcdegfcom000VVV- VBOSCAabcdefgD0D1D2D3BPBPCD4055ICM7211com 1com 1com 2com 2com 3com 3XX1X2YY1Y2ZZ1Z2( a )( b )( c )( a )( b )COM1COM2COM3COM4Seg1Seg2( a )( b )COM1COM2seg1seg2seg3seg4V000VVV0000 V 0 0 V VT100%50%VthVs

2、atVV/2000-V/2 V/2 -V/2 -V/2 V/2 V/2VVV000其余：|V/2|2V/3000-V/3 V/3 -V/3 -V/3 V/3 V/3VVVV/3V/3V/3其余：|V/3|V/3V/3为偏压比为偏压比S000-D D -D -D D DS-DS-DS+DS+DS+DS-D显示单元为被选时的RSM电压可表达为： NDNDSVON22) 1()( 非选择的单元上，行电极被寻址的1/N帧的时间内被加上S - D的电压，其余时间的电压绝对值也是D。于是，显示单元为非选时的RSM电压可表达为： NDNDSOFFV22)1()(定义 VON/ VOFF为选择比，S / D

3、为驱动比，则： 1) 1/(1) 1/(22NDSNDSVVOFFON 为获得选择比的最大值，将上式对S / D微分，令其等于0，则当：NDSopt时，驱动比有最大值： 11NNVVOFFON 对于N=4的情况，S / D =2。考虑到S+D=V，因此，前面所提到的1/3偏压法为最佳的驱动方法。 定义偏压比b为： DVb 则：1NDDSDVboptoptopt 根据电光参数计算LCD器件的最大驱动行数。定义锐度P为：1090VVP 另一方面，电路上要求（如图）：offonVVP TVV10V90VoffVon11NNP即：22211PPNTV04560VoffVon 根据不同视角、不同温度下的

4、电光参数计算LCD器件的最大驱动行数。VVVVttttttttDDS-DDDS+D-D-DD-S-D-D-(S+D)S-S扫描电极、列电极和像素上的电压波形：扫描电极、列电极和像素上的电压波形：为了避免使用双电源，采用抬高电平的方法。正半周电平抬高D：被选非选行电极S+D=V0+D=V/b列电极-D+D=0D+D=2V/b被选非选行电极 -S+S=00+S=(1-1/b)V列电极 D+S=V-D+S= (1-2/b)V负半周电平抬高S：VoVoVoVoVoVoVoVoVoVoVoVoVo-Vo( 1 - 2 / b )( 1 - 2 / b )- ( 1 - 2/b )( 1 - 1 / b

5、)(1 / b )(1 / b )(1 / b )(- 1 / b )(- 1 / b )2 / b 扫描电极、列电极和像素上的电压波形扫描电极、列电极和像素上的电压波形(单电源）单电源）：IIOOCCIn p u tO u tp u tC o n tro l(a)(b)PMOSNMOS(1 1/b)Vo(1 2/b)Vo(2/b)Vo(1/b)VoCLDCPVMCLFRM移 位 寄 存 器锁 存 器电平移动器移位寄存器电平移动器被选被选非选非选供电电路(1 1/b)Vo(1 2/b)Vo(2/b)Vo(1/b)VoCLDCPVMCLFRM移 位 寄 存 器锁 存 器电平移动器移位寄存器电平移

6、动器被选被选非选非选II. LCDII. LCD的驱动的驱动ICIC及其工作原理及其工作原理HD66205行驱动器HD66100列驱动器DICLHD66204列驱动器 行列通用驱动器ST8024的管脚排列图/DISPLAYOFF/DISPLAYOFF/DISPLAYOFF/DISPLAYOFF/DISPLAYOFF/DISPLAYOFF/DISPLAYOFF/DISPLAYOFFMMMMMMMCLCL2CL2CL2CL2CLCLVEECL1CL1CL1CL1VEEVEEV6V4V4V4V4V6V6V5V3V3V3V3V5V5V1V1V1V1V1V1V1GNDGNDGNDGNDGNDGNDGND

7、VCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCSHLSHLSHLSHLSHLSHLSHLDIDIDIX1 - X80Y1 - Y80Y1 - Y80Y1 - Y80Y1 - Y80X1 - X80X1 - X80VccVccVccVccVccVccVccDODODOCARCARCARCARFLMD0 - D3D0 - D3D0 - D3D0 - D3/E/E/E/EVEEVEEVEEVEEIC1IC2IC3IC4HD66204HD66204HD66204HD66204V6V6V6V6V1V1V1V1V3V3V3V3V4V4V4V4LPLPLPLPCPCPCPCPMMMMV1V1V1V5V5V5V2

8、V2V2V6V6V6LPLPLPMMMR1R2R3R4R5VCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCC2k2k2k2k20k151515151 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14LPMFLMLPCPHD66205HD66205HD66205IC5IC6IC7IC8MCOM1COM2COM3COM239COM240SEG1SEG2SEG3SEG319SEG320VEEVADJD0D1D2D3V1V2V3V4V5V6CPU接口电路控制电路其他外设其他外设行驱动电路供电电路列驱动电路矩阵式LCD 显示器挂在总线上的显示器复线寻址技术复线寻址技术 双幅矩阵 双重矩阵D A

9、T AD A T AD A T AC PC LF L M双重矩阵的驱动方法特殊图案的矩阵显示特殊图案的矩阵显示 III. 液晶显示器件的灰度实现液晶显示器件的灰度实现VoVoVoVoVoVoVoVoVoVoVo-Vo( 1 - 2 / b )( 1 - 2 / b )- ( 1 - 2/b )( 1 - 1 / b )(1 / b )(- 1 / b )(- 1 / b )2 / b L P液晶单元的频率响应对显示的影响液晶单元的频率响应对显示的影响 普通驱动方式的缺点：S000-D D -D -D D DS-DS-DS+DS+DS+DS-D 对于STN来说，脉宽调制法可以获得灰度的显示，但列

10、电极上频谱分量向高端移动。考虑到显示屏的低通滤波效应，可以获得的灰度等级有限，不可能实现连续的灰度变化了。 若行驱动信号为Fi（t），列驱动信号为Gj（t），则像素上的电压为Vij（t）：Vij（t）= Fi（t）- Gj（t）像素上的均方根电压为：TijijdttVTV02)(1 利用正交函数系作为行驱动信号能够以幅度调制的方式获得连续变化的灰度显示。无论对于有源LCD还是无源LCD而言，幅度调制方式的最大优点在于频谱变化很小。即：2/100202)()()(2)(1TTjjiTiijdttGdttGtFdttFTV选取正交的行扫描信号，即满足下式的：0;)()(10FdttFtFTTki当

11、i = k;当i k根据Nehring和Kmetz的理论，NiijijtFICtG1,)()(代入到像素电压均方根表达式里，得：Iij= -1（当像素为非选）; Iij= +1（当像素为被选）NmmjijijICCIFV12221 对于二值显示，Iij= -1（当像素为非选时）， Iij= +1（当像素为被选时）。上式即：NCCIFVijij221 定义选择比为Von（ Iij= +1）与Voff（ Iij= -1）之比，并优化之，得常数C的最佳值：NCopt1. 于是选择比的最佳值为：11./NNVVoptoffijonij代入列信号的表达式得：NiijijtFINtG1,)(1)( 考虑到

12、有灰度的情况，Iij在-1与+1之间变化，则像素上的电压均方根值为：NmmjijijICCIFV12221 可见某像素上的电压均方根值与其他像素上的电压有关，即有交叉效应。如果加一行则：2),1(212221jNNmmjijijICICCIFV并令：NmmjjNINI12),1(则：)1 (2ijijCIFV 可见增加一虚拟行就消除了交叉效应。各单元上的灰度只与该单元上电压的RSM有关，而与其它单元上的灰度无关。第N+1行又称为幻影行(Phantom Row) 。 当显示器显示没有灰度的图象时，Iij = 1，虚拟单元取值为0；当显示器显示的图象灰度为50%时，Iij = 0，虚拟单元取最大值：V(N+1)j = N1/2。前面的例子N = 240，则V(N+1)j = 15.5，这个值落在-1 Iij +1之外。但是不要紧，虚拟单元反正是不显示的。 列电压以下式计算：)(1)(1)(1),1(1,tFINtFINtGNjNNiijij灰度显示原理：根据32阶Walsh 函数作出的行信号波形3