TFT-LCD工作原理 谢崇凯(最全版本)LCD驱动必看
TFT-LCD液晶显示器的工作原理
TFT-LCD液晶显示器的工作原理 我一直记得，当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时，常常遇到的困扰，就是不知道怎么跟人家解释，液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境，来解释给人家听。在最早的时候是告诉人家，就是掌上型电动玩具上所用的显示屏，随着笔记型计算机开始普及，就可以告诉人家说，就是使用在笔记型计算机上的显示器。随着手机的流行，又可以告诉人家说，是使用在手机上的显示板。时至今日，液晶显示器，对于一般普罗大众，已经不再是生涩的名词。而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品，更由于其轻薄的特性，因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT，cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广。 如同我前面所提到的，液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器。而今日对液晶显示器这个名称，大多是指使用于笔记型计算机，或是桌上型计算机应用方面的显示器。也就是薄膜晶体管液晶显示器。其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display，简称之TFT LCD。从它的英文名称中我们可以知道，这一种显示器它的构成主要有两个特征，一个是薄膜晶体管，另一个就是液晶本身。我们先谈谈液晶本身。 液晶(LC，liquid crystal)的分类 我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态液态跟气态。其实物质的三态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。
液晶屏驱动板原理维修代换方法
液晶屏驱动板的原理与维修代换方法 1、液晶屏驱动板的原理介绍 液晶屏驱动板常被称为A/D<模拟/数字）板，这从某种意义上反应出驱动板实现的主要功能所在。液晶屏要显示图像需要数字化过的视频信号，液晶屏驱动板正是完成从模拟信号到数字信号<或者从一种数字信号到另外一种数字信号）转换的功能模块，并同时在图像控制单元的控制下去驱动液晶屏显示图像。液晶显示器的驱动板如图1、图2所示。 图1 品牌液晶显示器采用的驱动板 图2部分液晶显示器采用的是通用驱动板 如图3所示，液晶屏驱动板上通常包含主控芯片、MCU微控制器、ROM存储器、电源模块、电源接口、VGA视频信号输入接口、OSD按键板接口、高压板接口、LVDS/TTL驱屏信号接口等部分。 液晶屏驱动板的原理框图如图4所示，从计算机主机显示卡送来的视频信
号，通过驱动板上的VGA视频信号输入接口送入驱动板的主控芯片，主控芯片根据MCU微控制器中有关液晶屏的资料控制液晶屏呈现图像。同时，MCU微控制器实现对整机的电源控制、功能操作等。因此，液晶屏驱动板又被称为液晶显示器的主板。 图3 驱动板上的芯片和接口 液晶屏驱动板损坏，可能造成无法开机、开机黑屏、白屏、花屏、纹波干扰、按键失效等故障现象，在液晶显示器故障中占有较大的比例。 液晶屏驱动板广泛采用了大规模的集成电路和贴片器件，电路元器件布局
紧凑，给查找具体元器件或跑线都造成了很大的困难。在非工厂条件下，它的可修性较小，若驱动板因为供电部分、VGA视频输入接口电路部分损坏等造成的故障，只要有电路知识我们可以轻松解决，对于那些因为MCU微控制器内部的数据损坏造成无法正常工作的驱动板，在拥有数据文件<驱动程序）的前提下，我们可以用液晶显示器编程器对MCU微控制器进行数据烧写，以修复固件损坏引起的故障。早期的驱动板，需要把MCU微控制器拆卸下来进行操作，有一定的难度。目前的驱动板已经普遍开始采用支持ISP<在线编程）的MCU微控制器，这样我们就可以通过ISP工具在线对MCU微控制器内部的数据进行烧写。比如我们使用的EP1112最新液晶显示器编程器就可以完成这样的工作。 图4 驱动板原理框图 在液晶显示器的维修工作中，当驱动板出现故障时，若液晶显示器原本就使用的是通用驱动板，就可以直接找到相应主板代换处理，当然，仍需要在其MCU中写入与液晶屏对应的驱动程序；若驱动板是品牌机主板，我们一般采用市场上常见的“通用驱动板”进行代换方法进行维修； “通用驱动板”也称“万能驱动板”。目前，市场上常见的“通用驱动板”有乐华、鼎科、凯旋、悦康等品牌，如图5所示，尽管这种“通用驱动板”所用元器件与“原装驱动板”不一致，但只要用液晶显示器编程器向“通用驱动板”写入液晶屏对应的驱动程序<购买编程器时会随机送液晶屏驱动程序光盘），再通过简单地改接线路，即可驱动不同的液晶屏，通用性很强，而且维修成本也不高，用户容易接受。
TFT LCD显示原理详解
TFT LCD显示原理详解 <什么是液晶> 我们一般认为物体有三态：固态、液态、气态，其实这只是针对水而言，有一些有机化和物还有介于固态和液态中间的状态就是液晶态，如下图（一）: 图（一）
图（七） b-1:当在不加上电极的时候，当入射的光线经过下面的偏光板(起偏器)时, 会剩下单方向的光波,通过液晶分子时, 由于液晶分子总共旋转了90度, 所以当光波到达上层偏光板时, 光波的极化方向恰好转了90度。下层的偏光板与上层偏光板, 角度也是恰好差异90度。所以光线便可以顺利的通过，如果光打在红色的滤光片上就显示为红色。效果如图（七）中前两个图所示。 b-2:当在加上电极后(最大电极)，液晶分子在受到电场的影响下，都站立着，光路没有改变，光就无法通过上偏光板，也就无法显示，如图（七）蓝色滤光片下面的液晶。 c:TFT-LCD驱动电路。 为了显示任意图形，TFT-LCD用m×n点排列的逐行扫描矩阵显示。在设计驱动电路时，首先要考虑液晶电解会使液晶材料变质，为确保寿命一般都采用交流驱动方式。已经形成的驱动方式有：电压选择方式、斜坡方式、DAC方式和模拟方式等。由于TFT-LCD主要用于笔记本计算机，所以驱动电路大致分成：信号控制电路、电源电路、灰度电压电路、公用电极驱动电路、数据线驱动电路和寻址线驱动电路（栅极驱动IC）。上述驱动电路的主要功能是：信号控制电路将数字信号、控制信号以及时钟信号供给数字IC，并把控制信号和时钟信号供给栅极驱动IC；电源电路将需要的电源电压供给数字IC和栅极驱动IC；灰度电压电路将数字驱动电路产生的10个灰度电压各自供给数据驱动；公用电极驱动电路将公用电压供给相对于象素电极的共享电极；数据线驱动电路将信号控制电路送来的RGB信号的各6个比特显示数据以及时钟信号，定时顺序锁存并续进内部，然后此显示数据以6比特DA变换器转换成模拟信号，再由输出电路变换成阻抗，供给液晶屏的资料线；栅极驱动电路将信号控制电路送来的时钟信号，通过移位寄存器转换动作，将输出电路切换成ON／OFF电压，并顺次加到液晶屏上。最后，将驱动电路装配在TAB （自动焊接柔性线路板）上，用ACF（各向异性导电胶膜）、TCP（驱动电路柔性引带）与液晶显示屏相连接。 d:TFT-LCD工作原理 首先介绍显示原理。液晶显示的原理基于液晶的透光率随其所施电压大小而变化的特性。当光通过上偏振片后，变成线性偏振光，偏振方向与偏振片振动方向一致，与上下玻璃基板上面液晶分子排列顺序一致。当光通过液晶层时，由于受液晶折射，线性偏振光被分解为两束光。又由于这两束光传播速度不同（相位相同），因而当两束光合成后，必然使振光的振动方向发生变化。通过液晶层的光，则被逐渐扭曲。当光达到下偏振片时，其光轴振动方向被扭曲了90度，且与下偏振片的振动方向保持一致。这样，光线通过下偏振片形成亮场。加上电压以后，液晶在电场作用下取向，扭曲消失。这时，通过上偏振片的线性偏振光，在液晶层不再旋转，无法通过下偏振片而形成暗场。可见液晶本身不发光，在外光源的调制下，才能显示，在整个显示过程中，液晶起到一个电压控制的光阀作用。TFT-LCD的工作原理则可简述为：当栅极正向电压大于施加电压时，漏源电极导通，当栅极正向电压等于0或负电压时，漏源电极断开。漏电极与ITO象素电极连结，源电极与源线（列电极）连结，栅极与栅线（行电极）连结。这就是TFT-LCD的简单工作原理
TFT LCD液晶显示器的驱动原理
TFT LCD液晶显示器的驱动原理 我们针对feed through电压,以及二阶驱动的原理来做介绍.简单来说Feed through电压主要是由于面板上的寄生电容而产生的,而所谓三阶驱动的原理就是为了解决此一问题而发展出来的解决方式,不过我们这次只介绍二阶驱动,至于三阶驱动甚至是四阶驱动则留到下一次再介绍.在介绍feed through电压之前,我们先解释驱动系统中gate driver所送出波形的timing图. SVGA分辨率的二阶驱动波形 我们常见的1024*768分辨率的屏幕,就是我们通常称之为SVGA分辨率的屏幕.它的组成顾名思义就是以1024*768=786432个pixel来组成一个画面的数据.以液晶显示器来说,共需要1024*768*3个点(乘3是因为一个pixel需要蓝色,绿色,红色三个点来组成.)来显示一个画面.通常在面板的规划,把一个平面分成X-Y轴来说,在X轴上会有1024*3=3072列.这3072列就由8颗384输出channel的source driver 来负责推动.而在Y轴上,会有768行.这768行,就由3颗256输出channel的gate driver来负责驱动.图1就是SVGA分辨率的gate driver输出波形的timing图.图中gate 1 ~ 768分别代表着768个gate
driver的输出.以SVGA的分辨率,60Hz的画面更新频率来计算,一个frame的周期约为16.67 ms.对gate 1来说,它的启动时间周期一样为16.67ms.而在这16.67 ms之间,分别需要让gate 1 ~ 768共768条输出线,依序打开再关闭.所以分配到每条线打开的时间仅有16.67ms/768=21.7us而已.所以每一条gate d river打开的时间相对于整个frame是很短的,而在这短短的打开时间之内,source driver再将相对应的显示电极充电到所需的电压. 而所谓的二阶驱动就是指gate driver的输出电压仅有两种数值,一为打开电压,一为关闭电压.而对于common电压不变的驱动方式,不管何时何地,电压都是固定不动的.但是对于common电压变动的驱动方式,在每一个frame开始的第一条gate 1打开之前,就必须把电压改变一次.为什么要将这些输出电压的t iming介绍过一次呢?因为我们接下来要讨论的feed through电压,它的成因主要是因为面板上其它电压的变化,经由寄生电容或是储存电容,影响到显示电极电压的正确性.在LCD面板上主要的电压变化来源有3个,分别是gate driver电压变化,source driver电压变化,以及common电压变化.而这其中影响最大的就是gate driver电压变化(经由Cgd或是Cs),以及common电压变化(经由Clc或是Cs+Clc). Cs on common架构且common电压固定不动的feed through电压 我们刚才提到,造成有feed through电压的主因有两个.而在common电压固定不动的架构下,造成f eed through电压的主因就只有gate driver的电压变化了.在图2中,就是显示电极电压因为feed thro ugh电压影响,而造成电压变化的波形图.在图中,请注意到gate driver打开的时间,相对于每个frame 的时间比例是不正确的.在此我们是为了能仔细解释每个frame的动作,所以将gate driver打开的时间画的比较大.请记住,正确的gate driver打开时间是如同图1所示,需要在一个frame的时间内,依序将7
TFT LCD 原理详解
TFT LCD液晶显示器的驱动原理 TFT LCD液晶显示器的驱动原理（一） 我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于Cs(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. Cs(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs.
图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短,(以1024*768分辨率, 60Hz更新频率的面板来说. 一条gate走线打开的时间约为20us, 而显示画面更新的时间约为16ms, 所以相对而言, 影响有限.) 所以当下一条gate走线关闭, 回复到原先的电压, 则Cs储存电容的电压, 也会随之恢复到正常. 这也是为什么, 大多数的储存电容设计都是采用Cs on gate 的方式的原因. 至于common走线, 我们在这边也需要顺便介绍一下. 从图2中我们可以发现, 不管您采用怎样的储存电容架构, Clc的两端都是分别接到显示电极与common. 既然液晶是充满在上下两片玻璃之间, 而显示电极与TFT都是位在同一片玻璃上, 则common电极很明显
led液晶显示器的驱动原理
led液晶显示器的驱动原理 LED液晶显示器的驱动原理 艾布纳科技有限公司 前两次跟大家介绍有关液晶显示器操作的基本原理, 那是针对液晶本身的特性,与 TFT LCD 本身结构上的操作原理来做介绍. 这次我们针对 TFT LCD 的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于 Cs(storage capacitor)储存 电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. Cs(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在 CMOS 的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs.
图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT 的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 , 便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短,(以1024*768分辨率, 60Hz更新频率的面板来说. 一条gate走线打开的时间约为20us, 而显示画面更新的时间约为16ms, 所以相对而言, 影响有限.) 所以当下一条gate走线关闭, 回复到原先的电压, 则Cs储存电容的电压, 也会随之恢复到正常. 这也是为什么, 大多数的储存电容设计都是采用Cs on gate的方式的原因.
TFT液晶显示屏原理
传统电视机采用CRT作为图像的显示器件，它体积大、重量重、屏幕尺寸受限制等缺点，目前在电视机上的应用已经逐步被薄而轻的液晶和等离子显示屏取代，这样我们从事电视维修的技术人员就必须尽快的掌握被称为平板电视的液晶、等离子电视的维修技术。 目前在家庭中；液晶电视和CRT电视一样；一般是用来接收电视台播放的模拟电视节目；把接收下来的模拟电视节目，经过处理；由显示器重现图像。但是作为液晶电视机和CRT电视机的本身，两者则有巨大的区别： 首先图像显示器件：CRT电视采用的是一个体积较大、厚度大的显像管；液晶电视则采用的是一块显示面积较大，厚度很薄的液晶显示屏，厚度小于10公分；可以悬挂在墙上所以也成为平板电视。 在电视机的信号处理电路上：除高频头电路、中频放大电路、视频检波电路以外；视频小信号处理电路已经完全不同了，普通的CRT电视机一般采用的是模拟电路来处模拟信号（高清CRT除外）；液晶电视是采用数字的方式来处理模拟信号。并且计算机软件技术、总线技术及大规模数字集成电路的大量应用等，电视机的电原理图越来越计算机化，我们原来的维修人员基本上缺乏数字电路的知识，对图纸也越来越看不懂。也无法去分析故障。 在开关电源电路上；为了克服CRT电视机开关电源电流波形的畸变而引起的电磁干扰（EMC）和电磁兼容（EMI）问题，目前生产的液晶电视均采用了PFC 技术，这样具有PFC功能的开关电源其电路原理及结构异常复杂。而且对于属于被动发光的液晶显示屏，还要有一个对液晶显示屏背光灯供电的背光高压板，这两项也是我们维修人员必须要过的一道门槛。 在所用的元器件上：比较突出的是在开关电源等大功率电路中采用了性能优秀的MOS管，取代过去常用的大功率晶体三极管作为开关管应用，电源部分的故障率大大降低，但是由于MOS管和普通大功率晶体三极管特性的不同，激励及周边电路也完全不同。对我们维修人员也是一个新的课题。 从上述看；要掌握液晶电视的维修除了要了解液晶屏成像的简单道理外，最主要的还是要掌握CRT电视机原来没有应用过的新技术、新电路、新元器件的知识，看懂电路并能分析电路原理，并掌握新型元器件的结构、性能、正确的应用方法，了解一下数字电路的基本知识，这样，修理液晶电视和原来修理显像管电视机一样得心应手，甚至还要简单。 本文重点就是前期CRT电视没有的新技术、新知识入手入以通俗语言全面详细介绍，最后以典型液晶电视进行整机电路分析及故障检查、故障分析乃至故障排除方法及典型案例。引导大家逐步掌握液晶电视机的维修技能。本书的目的是；从原理的讲解为主；以提高维修人员分析问题及处理问题的能力为目的，认识到基层知识的重要性，逐步改善，不按原理分析故障、盲目修机的现象。本书的特点是；复杂的原理均配以大量的图片；以“看图识字”的方式学习新知识、新技术。 在介绍液晶显示屏的工作原理之前，先把液晶究竟是什么，液晶控制光线的道理是什么简单的介绍一下 1、液晶是什么？ 液晶是一种有机化合物，是液体；但是其分子具有固体水晶（水晶石）分子的特性，水晶石的分子对光具有优秀的投射和折射性能（用水晶石制造的镜片、镜头都是性能优秀、昂贵的）。 液晶的分子除了对光有优秀的特性以外；并且对电场有极其敏感的特性；把
TFT显示原理
我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于Cs(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. Cs(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs. 图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由
LED液晶显示器的驱动原理
LED液晶显示器的驱动原理 艾布纳科技有限公司 前两次跟大家介绍有关液晶显示器操作的基本原理, 那是针对液晶本身的特性,与TFT LCD 本身结构上的操作原理来做介绍. 这次我们针对TFT LCD 的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于Cs(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. Cs(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之 中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs. For personal use only in study and research; not for commercial use
图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因 素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方 式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT 的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显 示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时, 便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短,(以1024*768分辨率, 60Hz更新频率的面板来说. 一条gate走线打开的时间约为20us, 而显示画面更新的时间约为16ms, 所以相对而言, 影响有限.) 所以当下一条gate走线关闭, 回复到原先的电压, 则Cs储存电容的电压, 也会随之恢复到正常. 这也是为什么, 大多数的储存电容设计都是采用Cs on gate的方式的原因. For personal use only in study and research; not for commercial use
液晶显示驱动原理1
TFT LCD液晶显示器的驱动原理(一) 谢崇凯 前两次跟大家介绍有关液晶显示器操作的基本原理, 那是针对液晶本身的特性,与TFT LCD本身结构上的操作原理来做介绍. 这次我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于CS(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. CS(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是cs on gate与cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容CS. 图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, cs on gate由于不必像cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因
素. 所以现今面板的设计大多使用cs on gate的方式. 但是由于cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的cs on gate 与cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短,(以1024*768分辨率, 60Hz更新频率的面板来说. 一条gate走线打开的时间约为20us, 而显示画面更新的时间约为16ms, 所以相对而言, 影响有限.) 所以当下一条gate 走线关闭, 回复到原先的电压, 则cs储存电容的电压, 也会随之恢复到正常. 这也是为什么, 大多数的储存电容设计都是采用cs on gate的方式的原因. 至于common走线, 我们在这边也需要顺便介绍一下. 从图2中我们可以发现, 不管您采用怎样的储存电容架构, Clc的两端都是分别接到显示电极与common. 既然液晶是充满在上下两片玻璃之间, 而显示电极与TFT都是位在同一片玻璃上, 则common电极很明显的就是位在另一片玻璃之上. 如此一来, 由液晶所形成的平行板电容Clc, 便是由上下两片玻璃的显示电极与common电极所形成. 而位于cs储存电容上的common电极, 则是另外利用位于与显示电极同 一片玻璃上的走线, 这跟Clc上的common电极是不一样的, 只不过它们最后都是接到相同的电压就是了.
HT1621液晶显示驱动详细原理及程序
Ht1621液晶显示详细驱动使用说明以及程序 1．概述 HT1621是128点内存映象和多功能的LCD驱动器，HT1621的软件配置特性使它适用于多种LCD应用场合，包括LCD模块和显示子系统。用于连接主控制器和 HT1621的管脚只有4或5条，HT1621还有一个节电命令用于降低系统功耗。 在虎风所做的这个系统中ht1621用于驱动一个静态的LCD液晶显示器。液晶显示的方式分为静态显示和动态显示。静态与动态的区别在于静态显示是持续供电的，而动态显示是利用人的视觉停留效果，快速扫描数码管各个段，让人在视觉上感觉到数码管是同时显示的。 2．HT1621接线原理图 3．静态LCD结构图
4．几个曾经纠结的概念 Time base：时基，即时间基准，可以用来输出，作为外部时钟的时间基准。 占空比：将所有公共电极（COM）各施加一次扫描电压的时间叫一帧,单位时间内扫描多少帧的频率叫帧频,将扫描公共电极（COM）选通的时间与帧周期之比叫占空比。通常占空比等于公共电极数N的倒数,即1/N。这就是说假如你要驱动4个液晶，就需要4个COM，那么你的占空比就要设定为1/4。 偏压比：指的是液晶的偏压系数，可以看看专业技术文章，偏压目的是克服交叉效应，通过把半选择点与非选择点的电压平均，适度提高非选择点的电压来抵消半选择点上的一部分电压，使半选择点上的电压下降，从而提高显示对比度；最终行半选择点和非选择点上的电压均为显示电压的1/a，1/a就称为偏压系数，也称为偏压。此方法称为1/a偏压的平均电压法，简称为1/a偏压法。 VLCD(LCD驱动电压): LCD的驱动电压为加在点亮部分的段电压与公共电压之差(峰-峰值)。 5．关于RAM地址映射的概念 为了这个问题困扰了很久，虎风太愚钝啦…… Ht1621有一个32*4的LCD驱动，映射到32*4的RAM地址。
TFT LCD操作原理(上)--液晶简介.simple
TFT LCD液晶显示器的操作原理(上) -- 液晶(Liquid crystal)简介 谢崇凯 我一直记得, 当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时, 常常遇到的困扰, 就是不知道怎么跟人家解释, 液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境, 来解释给人家听. 在最早的时候是告诉人家, 就是掌上型电动玩具上所用的显示屏, 随着笔记型计算机开始普及, 就可以告诉人家说, 就是使用在笔记型计算机上的显示器. 随着手机的流行, 又可以告诉人家说, 是使用在手机上的显示板. 时至 今日, 液晶显示器, 对于一般普罗大众, 已经不再是生涩的名词. 而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品, 更由于其轻薄的特性, 因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT, cathode-ray tube)所作成的显 示器更多更广. 如同我前面所提到的, 液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器. 而今日对液晶显示器这个名称, 大多是指使用于笔记型计算机, 或是桌上型计算机应用方面的显示器. 也就是薄膜晶体管液晶显示器. 其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display, 简称之TFT LCD. 从它的英文名称中我们可以知道, 这一种显示器它的构成主要有两个特征, 一个是薄膜晶体管, 另一个就是液晶本身. 我们先谈谈液晶本身. 液晶(LC, liquid crystal)的分类 我们一般都认为物质像水一样都有三态, 分别是固态液态跟气态. 其实物质的三态是针对水而言, 对于不同的物质, 可能有其它不同的状态存在. 以我们要谈到的液晶态而言, 它是介于固体跟液体之间的一种状态, 其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程(请见图1), 只要材料具有上述的过程, 即在固态及液态间有 此一状态存在, 物理学家便称之为液态晶体. 这种液态晶体的首次发现, 距今已经度过一百多个年头了. 在公元1888年, 被奥地利的植物学家Friedrich Reinitzer所发现, 其在观察从植物中分离精制出的安息香酸胆固醇(cholesteryl benzoate)的融解行为时发现, 此化合物加热至145.5度℃时, 固体会熔化,呈现一种介于固相和液相间之半熔融流动白浊状液体. 这种状 况会一直维持温度升高到178.5度℃, 才形成清澈的等方性液态(isotropic liquid). 隔年, 在1889年, 研究相转移及热力学平衡的德国物理学家O.Lehmann, 对此化合物作更详细的分析. 他在偏光显微镜下发现, 此黏稠之半流动性白浊液体化合物,具有异方性结晶所特有的双折射率(birefringence)之光学性质, 即光学异相性(optical anisotropic). 故将这种似晶体的液体命名为液晶. 此后, 科学家将此一新发现的性质, 称为物质的第四态-液晶(liquid crystal). 它在某一特定温度的范围内, 会具有同时液体及固体的特性. 一般以水而言, 固体中的晶格因为加热, 开始吸热而破坏晶格, 当温度超过熔点
液晶显示屏背光驱动集成电路工作原理
液晶显示屏背光驱动集成电路工作原理
对“剖析液晶屏逻辑板TFT偏压电路”一文的一点看法（此文为技术探讨） 在国内某知名刊物2010年12月份期刊看到一篇关于介绍液晶屏逻辑板TFT偏压电路的文章，文章的标题是：“剖析液晶屏逻辑板TFT偏压电路”这是一篇选题极好的文章、目前液晶电视出现的极大部分屏幕故障例如：图像花屏、彩色失真、灰度失真、对比度不良、亮度暗淡、图像灰暗等等故障都与此电路有关，维修人员在维修此类故障时往往的面对液晶屏图像束手无策，而介绍此电路、无疑对类似故障的分析提供了极大的帮助，目前在一般的期刊书籍介绍分析此电路的文章极少。 什么是TFT屏偏压电路？现代的液晶电视都是采用TFT屏作为图像终端显示屏，由于我们现在的电视信号（包括各种视频信号）是专门为CRT显示而设计的，液晶屏和CRT的显示成像方式完全不同，液晶屏要显示专门为CRT而设计的电视信号，就必须对信号的结构、像素排列顺序、时间关系进行转换，以便液晶屏能正确显示。 图像信号的转换，这是一个极其复杂、精确的过程；先对信号进行存储，然后根据信号的标准及液晶屏的各项参数进行分析计算，根据计算的结果在按规定从存储器中读取预存的像素信号，并按照计算的要求重新组合排列读取的像素信号，成为液晶屏显示适应的信号。这个过程把信号的时间过程、排列顺序都进行了重新的编排，并且要产生控制各个电路工作的辅助信号。重新编
排的像素信号在辅助信号的协调下，施加于液晶屏正确的重现图像。 每一个液晶屏都必须有一个这样的转换电路，这个电路就是我们常说的“时序控制电路”或“T-CON（提康）电路”，也有称为“逻辑板电路”的。这个电路包括液晶屏周边的“行、列驱动电路”构成了一个液晶屏的驱动系统。也是一个独立的整体。这个独立的整体是由时序电路、存储电路、移位寄存器、锁存电路、D/A变换电路、译码电路、伽马（Gamma）电路（灰阶电压）等组成，这些电路的正常工作也需要各种不同的工作电压，并且还要有一定的上电时序关系，不同的屏，不同的供电电压。为了保证此电路正常工作，一般对这个独立的驱动系统单独的设计了一个独立的开关电源供电（这个向液晶屏驱动系统供电的开关电源一般就称为：TFT偏压电路）；由整机的主开关电源提供一个5V或12V电压，给这个开关电源供电，并由CPU控制这个开关电源工作；产生这个独立的驱动系统电路提供所需的各种电压，就好像我们的电视机是一个独立的系统他有一个单独的开关电源，DVD机是一个独立的系统他也有一个单独的开关电源一样。是非常重要也是故障率极高的部分（开关电源都是故障率最高的部分，要重点考虑）。图1所示是液晶屏驱动系统框图。从图中可以看出，其中的“TFT偏压供电开关电源”就是这个独立系统电路的供电电源它产生这个驱动系统电路需要的各种电压，有VDD、VDA、VGL和VGH电压供各电路用。
液晶显示驱动原理3
TFT LCD液晶显示器的驱动原理(三) 上次跟大家介绍液晶显示器的二阶驱动原理，以及因为feed through电压所造成的影响。为了解决这些现象，于是有了三阶驱动甚至于四阶驱动的设计。接下来我们先针对三阶驱动的原理作介绍。 三阶驱动的原理(Three level addressing method) 二阶驱动的原理中，虽然有各种不同的feed through电压，但是影响最大的仍是经由Cgd所产生的feed through电压。也因此在二阶驱动时需要调整common电压，以改进灰阶品质。但是由于Clc并非是一个固定的参数，让调整common电压以便改进影像品质目的不易达成。因此便有了三阶驱动的设计，期望在不必变动common电压的情形下，将feed through电压给补偿回来。 三阶驱动的基本原理是这样的，利用经由Cs的feed through电压，来补偿经由Cgd 所产生的feed though电压。也就是因为需要利用Cs来补偿，所以三阶驱动的方法只能使用在面板架构为Cs on gate的方式。图1就是三阶驱动gate driver电压的波形， 从这个三阶驱动的波形中我们可以知道，三阶驱动波形跟二阶驱动不一样的是，它的gate driver驱动波形之中，会有三种不一样的电压。当gate driver关闭时，会将电压拉到最低的电压，等到下一条的gater driver走线也关闭后，再将电压拉回。而这个拉回的电压，就是为了去补偿下一条线的feed through电压。也就是说，每一条gate driver走线关闭时，经由Cgd所产生的feed through电压，是由上一条走线将电压拉回时，经由Cs所产生的feed through电压来补偿的。既然是经由拉回的电压来补偿，那拉回电压的大小要如何计算呢? 上次我们有提到feed through电压的
LED显示屏的的工作原理及驱动电路
LED点阵显示控制 1原理与方案 1.1原理 对于点阵型LED显示可以采用共阴极或共阳极，本系统采用共阳极，其硬件电路如图1所示。当行上有一正选通信号时，列选端四位数据为0的发光二极管便导通点亮。这样只需要将图形或文字的显示编码作为列信号跟对应的行信号进行逐次扫描，就可以逐行点亮点阵。只要扫描速度大于24 Hz，由于扫描时间很快，人眼的视觉有暂留效应，就可以看到显示的是完整的图形或文字。 图1 硬件电路 本次设计要完成基于单片机的LED点阵显示控制的设计，总体方案是以单片机为控制核心，通过行列驱动电路，在LED点阵屏上以左移方式显示文字。在设计过程中驱动电路运用动态扫描显示，动态扫描简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套列驱动器。由于动态扫描显示（并行传输）的局限性，故采用动态扫描显示（串行传输），显示模式用LED点阵屏模块作显示屏。 1.2 总体方案 本次设计单片机采用AT89C51，行电路使用逐行扫描的方式，列电路使用串入并出的数据传输方式，显示屏使用由16x16的点阵LED组成的点阵模块。使用到的芯片有传入并出移位寄存器74LS595、4线-16线译码器74LS154和三极管8550。总体设计框图如图2所示。
2.3 复位电路 AT89C51的复位引脚（RESET）是第9脚，当此引脚连接高电平超过2个机器周期时，即可产生复位的动作。以24 MHz的时钟脉冲为例，每个时钟脉冲为05μs，两个机器周期为1 μs，因此，在第9脚上连接1个2μs的高电平脉冲，即可产生复位动作。最简单的就是只有1个电阻跟1个电容就可构成可靠复位的电路，电阻选择10 kΩ，电容选择10μF，如图4所示。 图4 复位电路 2.4 点阵显示驱动电路设计 采取分立元件三极管作驱动电路，驱动电路如图5所示。 图5 点阵显示驱动电路 3 系统软件设计 显示屏软件的主要功能是向显示屏提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。 根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向点阵屏传送特定组合的显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号，配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由显示子程序实现；系统环境设置（初始化）由系统初始化程序完成；显示效果处理等工作，则由主程序通过调用子程序来实现。
TFT-LCD显示原理及基本构成
TFT-LCD显示原理及基本构成 TFT-LCD百度百科 TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜场效应晶体管LCD，是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种。液晶平板显示器，特别TFT-LCD，是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件，它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，发展空间广阔，将迅速成为新世纪的主流产品，是21 世纪全球经济增长的一个亮点。 目录 TFT型液晶显示器结构 TFT型液晶显示器原理 TFT-LCD玻璃基板制造方法 各代线的应用 主要特点 和TN技术不同的是，TFT的显示采用“背透式”照射方式——假想的光源路径不是像TN液晶那样从上至下，而是从下向上。这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，故TFT俗称“真彩”。 相对于DSTN而言，TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立，并可以
进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应速度，同时也可以精确控制显示灰度，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。应用 目前，绝大部分笔记本电脑厂商的产品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本电脑的制造。尽管在当时TFT相对于DSTN具有极大的优势，但是由于技术上的原因，TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的CRT显示器还有很大的差距。加上极低的成品率导致其高昂的价格，使得桌面型的TFT-LCD成为遥不可及的尤物。 不过，随着技术的不断发展，良品率不断提高，加上一些新技术的出现，使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度方面有了很大的进步，拉近了与传统CRT显示器的差距。如今，大多数主流LCD显示器的响应时间都提高到16ms以下，这些都为LCD走向主流铺平了道路。 LCD的应用市场应该说是潜力巨大。但就液晶面板生产能力而言，全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是LCD面板研发及生产制造的中心，而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。主流的TFT面板目前主流的TFT面板有a,Si(非晶硅薄膜晶体管)TFT技术和LTPS TFT(低温复晶硅)TFT技术。 在a-Si方面，三个生产基地的技术各有千秋。日本厂商曾经研制出分辨率高达2560×2048的LCD产品。因此，有些人认为，a,Si TFT技术完全可满足高分辨率的产品需要，但是，由于技术的不成熟，它还不能满足高速视频影像或动画等的需要。LTPS TFT相对可以节约成本，这对于TFT LCD的推广有着重要意义。目前，日本厂商已经有量产12.1英寸LTPS TFT LCD的能力。而中国台湾已开发完成LTPS组件制造技术与LTPS SXGA面板技术。韩国在这方面缺少专门的设计人员和研发专家，但像三星等主要企业已经推出了LTPS产品，显示出韩国厂商的实