LCD制程原理.doc_咨信网zixin.com.cn

资源描述

LCD制程原理一、模组组成 1、模组架构偏光板 TFT 框膠 TAB Driver LSI 扩散板 Spacer 分光片反射板偏光板画素电极儲存電容液晶配向膜共通電極 overcoat Color filter Black matrix 玻璃基板 2、 TFT LCD的面板构造 Source PWB 面板液晶注入口封口處間隔橡膠 flexible 電路板 Gate PWB Source 信號 Gate 信號 ASIC Connecter Control PWB 3、 Array面板说明 G1 G2 G3 Gm Gm-1 S1 S2 S3 Sn-1 Sn Source 線儲存電容 Gate 線液晶電容 TFT 二、基本驱动原理面板的各种极性变换方式：由于液晶分子还有一种特性，就是不能够一直固定在某一个电压不变，不然时间久了，即使将电压取消掉，液晶分子会因为特性的破坏而无法再因应电场的变化来转动，以形成不同的灰阶。所以每隔一段时间，就必须将电压恢复原状，以避免液晶分子的特性遭到破坏。但是如果画面一直不动，也就是说画面一直显示同一个灰阶的时候怎么办？所以液晶显示器内的显示电压就分成了两种极性，一个是正极性，而另一个是负极性。当显示电极的电压高于common电极电压时，就称之为正极性。而当显示电极的电压低于common电极的电压时，就称之为负极性。不管是正极性或是负极性，都会有一组相同亮度的灰阶。所以当上下两层玻璃的压差绝对值是固定时，不管是显示电极的电压高，或是common电极的电压高，所表现出来的灰阶是一模一样的。不过这两种情况下，液晶分子的转向却是完全相反，也就可以避免掉上述当液晶分子转向一直固定在一个方向时，所造成的特性破坏。也就是说，当显示画面一直不动时，我们仍然可以藉由正负极性不停的交替，达到显示画面不动，同时液晶分子不被破坏掉特性的结果。所以当您所看到的液晶显示器画面虽然静止不动，其实里面的电压正在不停的作更换，而其中的液晶分子正不停的一次往这边转，另一次往反方向转呢！面板有各种不同极性的变换方式，虽然有这么多种的转换方式，它们有一个共通点，都是在下一次更换画面数据的时候来改变极性。以60Hz的更新频率来说，亦即每16ms更改一次画面的极性。也就是说，对于同一点而言，它的极性是不停的变换的。而相邻的点是否拥有相同的极性，那可就依照不同的极性转换方式来决定了。首先是frame inversion，其整个画面所有相邻的点，都是拥有相同的极性；而row inversion与column inversion则各自在相邻的行与列上拥有相同的极性；另外在dot inversion上，则是每个点与自己相邻的上下左右四个点，是不一样的极性；最后是delta inversion，由于它的排列比较不一样，所以它是以RGB三个点所形成的pixel作为一个基本单位，当以pixel为单位时，它就与dot inversion很相似了，也就是每个pixel与自己上下左右相邻的pixel，是使用不同的极性来显示的。 (b)电路图 1.△V的大小关系如下: CGD:闸极与汲极间电容 CLC:液晶电容 CST:保持电路 2.此下降电压△V与影像信号的极性无关，永远比画素电位VP 下降此一电压值。因此，只要将彩色滤光片的共享电极电位VCOM设定成相对于信号线的中心电压VC 低一偏移值△V，便可以使加在画素电极上的电压成为正负对称的波形，使直流位准的电压降误差到最小值。 Source 線 G D S Gate 線 Cst CLC Com VG Vs Cgd flicker 三、各种面板极性变换的比较现在常见使用在个人计算机上的液晶显示器，所使用的面板极性变换方式大部分都是dot inversion。为什么呢？原因无它，因为dot inversion的显示品质相对于其它的面板极性变换方式好太多了。所谓Flicker的现象，就是当你看液晶显示器的画面上时，画面会有闪烁的感觉。它并不是故意让显示画面一亮一灭来做出闪烁的视觉效果，而是因为显示的画面灰阶在每次更新画面时，会有些微的变动，让人眼感受到画面在闪烁。这种情况最容易发生在使用frame inversion的极性变换方式，因为frame inversion整个画面都是同一极性，当这次画面是正极性时，下次整个画面就都变成了是负极性。假若使用common电压固定的方式来驱动，而common电压又有了一点误差，这时候正负极性的同一灰阶电压便会有差别，当然灰阶的感觉也就不一样。在不停切换画面的情况下，由于正负极性画面交替出现，就会感觉到Flicker的存在。而其它面板的极性变换方式虽然也会有此flicker的现象，但由于不像frame inversion是同时整个画面一齐变换极性，只有一行或是一列，甚至是一个点变化极性而已，以人眼的感觉来说，比较不明显。至于crosstalk的现象，就是相邻的点之间要显示的资料会影响到对方，以致于显示的画面会有不正确的状况。虽然crosstalk的现象成因有很多种，只要相邻点的极性不一样，便可以减低此一现象的发生。综合这些特性可知，为何大多数人都使用dot inversion了。面板极性变换方式，对于耗电也有不同的影响。不过它在耗电上需要考量其搭配的common电极驱动方式。一般来说，common电极电压若是固定，其驱动common电极的耗电会比较小。但是由于搭配common电压固定方式的source driver其所需的电压比较高，反而在source driver的耗电会比较大。但如果使用相同的common电极驱动方式，source driver的耗电就要考量其输出电压的变动频率与变动电压大小。在此种情形下，source driver的耗电会有dot inversion＞row inversion＞column inversion＞frame inversion的状况。不过现今由于dot inversion的source driver多是使用PN型的OP，而不是像row inversion是使用rail to rail OP，在source driver中OP的耗电就会比较小。也就是说由于source driver在结构及电路上的改进，虽然先天上它的输出电压变动频率最高也最大(变动电压最大接近10伏特，而row inversion面板由于多是使用common电极电压变动的方式，其source driver的变动电压最大只有5伏特，耗电上会比较小)，但dot inversion面板的整体耗电已经减低很多了。这也就是为什么大多数的液晶显示器都是使用dot inversion的方式。四、 Driver IC介绍 Shift Register部份的主要功用是为了来选择输入的input data要送到哪一个channel的sample register之用。一般而言，虽然一颗source driver的输出高达384~480 channels，但是它的输入往往只有1~2 pixel而已。所以才需要Shift register来enable不同channel内的sample register，好让sample register从data bus上抓取相对应于此channel的data。 DO/I 64 bits bidirection shift register Sample Register Hold Registers D/A Converter (DAC) Output Buffer DI/O CLK U/D Serial Video Data Bus Transfer POL V0 to V9 OUT1 OUT384 OUT2 Data latch的功用就是要将所输入的data，不管其是3.3 volt CMOS的输入信号，或是RSDS的输入信号，都能正确的抓取下来，然后放到内部的data bus上，以便各个channel的sample registers能从内部的data bus上抓到相对应的data。接下来就是hold register了。以一个XGA分辨率(1024 x 768)的液晶屏幕而言，假使它是用384 output channel的source driver，则总共需要8颗的source driver。也就是说data input需要将这8颗的source driver；总共8 x 384 = 3072个channel数目内的sample register依序填满，再利用latch signal将所有填满的sample register同时送入hold register之中，由hold register来提供output buffer所要输出的相对应灰阶。但是hold register毕竟是属于3.3 volt的digital电路，并不像输出部份需要用到高达10~15 volt的电压，所以这两部份电路(digital and analog circuit)的衔接便藉由level shifter来完成。五、 VESA Timing Sync time Back Porch Top/Left Border Address Video Bottom/Right Border Front Porch Sync Sync Definition of Vertical Back Porch Vertical Blank Time Vertical addr time Active Video Vertical synchrony XG01 Timing Chart 六、ASIC(time controller) MAKE CLKV MAKE STV MAKE STH MAKE LP MAKE POL HD/VD AUTO DETECTIVE MAKE CLK (INNER)/CLKH DL DCLK HD VD PNCLKH DENA DENA Make control signal LP STH CLKV STV POL CLK (inner clock) HDD/VDD high active CLKH DATA control/Polarity inversion DATA phase shift ODDIB[7:0] ODDIG[7:0] ODDIR[7:0] EVENIB[7:0] EVENIG[7:0] EVENIR[7:0] EVENBO[7:0] EVENGO[7:0] EVENRO[7:0] ODDBO[7:0] ODDGO[7:0] ODDRO[7:0] EVENINVO ODDINVO TCON ASIC(time controller) 七、DC/DC Power 基本电路不同的电源需求，可延伸出许多不同型态的直流对直流转换器，但其皆源自于以下两种基本的电路拓扑: (1).降压式转换器(Buck/Step Down Converter) (2).升压式转换器(Boost/Step Up Converter)

展开阅读全文