第9讲 有源矩阵及其驱动

1、 第第9 9讲讲 有源矩阵液晶显示器有源矩阵液晶显示器及相关技术及相关技术 锐度值P=V90/V10 锐度P = (V90+VAR)/(V10+VAR) 22211PNPRVCVRLCDCLCDVARVLCDIVAR亮度电压电压Vsat| |VAR + VsatVAR + Vth亮度|Vth|串联非线性电阻的有源矩阵LCDLCDLCDLCDLCDLCDLCDLCDLCDRAVRAVRAVRAVRAVRAVRAVRAVRAV行扫描波形列信号波形像素上所加电压液晶单元保持的电压V +V +V-V-V -V (a)(b)(c)(d)0000+ V+V- V-V+V -V LCDLCDLCDLCDAR

2、ARARARthth另一种思路：VARVLCDLCDLCDLCDLCDLCDLCDLCDLCDLCDRAVRAVRAVRAVRAVRAVRAVRAVRAVVLCDVARPtPta-Si:HITO 基片n+a-Si:H电极绝缘层PIN结构 ITO 基片电极 PIN结构 ITO 基片（a）（b）利用二极管的反向特性利用二极管的反向特性利用二极管的正向特性利用二极管的正向特性VIab二极管环二极管环背对背二极管背对背二极管实际非线性元件的实际非线性元件的V-IV-I特性特性IVVVR1R2ARrITOTaTa2O5TaTa或Cr ITO 玻璃基片Ta或CrITOMIM结构：MetalMetalIns

3、ulatorVIkVeITOTaTa2O5TaTa或Cr ITO 玻璃基片Ta或CrITOPI边沿MIM结构：聚酰亚胺金属Cr钽5氧化2钽正向行反向行列电极行扫描驱动电路列 信 号 驱 动 电 路（ a）（ b)Lechner二极管结构：I. 三端子有源矩阵的工作原理行电极行电极列电极列电极LCDLCD电控开关FET串联开关的LCD，以提高占空比。行电极列电极LCDTFTCLCDTFTCLCDTFTCLCDTFTC扫描方向TNVCIonLCon/2 注意到，被选择时间乘以平均电流为电容器上的电荷q 。同理有： TCVTNNCVILConLConoff/) 1/(ononoffonVNVIISW

4、R/ ) 1(2/用开关比SWR说明对TFT的性能要求 按TFT-LCD的典型参数计算：N 500，Von 5 V，V0.5V，Ion = 310-7A，Ioff = 310-11A，则SWR 104。考虑到温度和介电各向异性的因素后，一般要求SWR 105106。 onLConVCqNTI2;V / q C由：得：所以：CgsCdsCLCDCs0V0V1V5V6V10V11V15VVpVpVpVdVcomVmVg)/(sLCDgsggspCCCVCVVcom行电极波形上部像素下部像素中部像素虚线为列电极波形TFT漏电所造成的亮度倾斜 由于TFT的漏电、杂散电容等因素的影响，TFTLCD的特性

5、有许多值得改进的地方，于是就有了图形引擎IC。各个公司的图形引擎IC对像质的改进作出了很大的贡献，图形引擎成为公司的核心，为数字电路的工作者提供了机会。RRRGGGBBBT FT像 素单 元液 晶滤 色 器行电极列 电 极下基板上基板有源矩阵的液晶显示器结构偏振片偏振片滤色膜基片基片ITO公共电极液晶像素ITO电极TFT有源矩阵的液晶显示器结构(a)(b)(c)(d):金属绝缘层非晶硅n+非晶硅图中：栅极栅极栅极栅极源极源极源极源极漏极漏极漏极漏极TFT的结构示意图源极漏极列电极ITO像素 栅绝缘膜底下为行电极TFT在有源矩阵中的位置( a )( b )( c )( d )( e ):金 属绝

6、 缘 层n+非 晶 硅I T O 像 素 电 极本 征 非 晶 硅栅 极 氧 化 物制造TFT的五次光刻法的主要工艺流程TFT-LCD使用的宽视角技术使用的宽视角技术 1. MVA模式 从灰到白依视角而变只有灰色不依视角变n = 0n 0n 0n 0n = 0 &n 0n 0 &n = 0(a)(b)2. IPS和FFS模式 P1P1P2P2xxxxxxyyyyyy无场时没有光透过有场时光透过电场方向P1与P2垂直（a）（b）TFT行电极列电极公共电极基片ITO公共电极ITO像素电极绝缘层电力线II. II. 有源矩阵的电路驱动技术有源矩阵的电路驱动技术C PC PLPLPLS

7、V oV oV oA S 1A S 2C samCkpTsamO EO U T P U T取样保持电路1S W 1S W 2S W 3S W 4STsamCCm 1m 2A m pVideo取样保持电路2CPCPTL Ssa mD 0D 1D 2D 3VVV取样保持电路3C PC PTL Ssa mD 0D 1D 2D 3D 4D 549T M x V8 N取样保持电路4VVVVVVVVV6 4081 62 43 24 04 85 6D 0D 1D 2D 3D 4D 5T MT MT MT M0123FPD03784FPD03784FPD03784TVV0V1Vn. . . .典型的LCD的电光特性。V0至Vn的不均匀分布获得了透过率的均匀分布，实现了校正。FP