TFT-LCD基本原理與設計

課程大綱

TFT-LCD產業

TFT-LCD簡介

TFT-LCD驅動原理

TFT-LCD設計TFT-LCD產業TFT-LCD產業TFT-LCD基本原理與設計

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TFT-LCD產業

TFT-LCD簡介液晶的光電特性

TFTLCDsA/C架構

TFTLCDs模組架構

TFT-LCD驅動原理

TFT-LCD設計主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDsMonitorSystemLCDTimingControllerLCDPanelDataDriverScanDriverRGBDigitalDataGMA1~GMA181818PowerSupplyCircuitBacklightPowerSupplyBacklightR[5:0]G[5:0]B[5:0]HsVsCLKDE+5VGNDData&ScanDriverPowerSupplyDataDriversControlSignalsPCInterfacePCRGBHsVsTFT-LCDModulePCGMA1~GMA184A/DInterfaceorDigitalInterfaceScanControlSignals主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDsPanelStructure主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDsPanelStructure主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDsPanelStructure液晶物質的相變化固體結晶液晶液體加熱加熱冷卻冷卻液晶分子的種類SmecticLC層狀液晶NematicLC線狀液晶CholestericLC膽固醇狀液晶液晶物質主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDsPanelStructureClcTFTSubstrateColorFilterSubstrateRGBClcClcRBG主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDsPanelStructureTN型

LCDs顯示原理TNModeLCDsFieldON入射光偏光板液晶分子玻璃基板出射光之極化狀態解偏板出射光未加電場OFF狀態TN&STN電光轉移曲線V-TCurve100%90%10%VnsSTN

VsSTNVsTNVnsTNVIn-Plane-SwitchModeLCDs偏光版解偏版液晶分子作用電極玻璃基板入射光作用電場方向出射光之極化狀態未加電場"OFF"狀態施加電場"ON"狀態出射光VerticalAlignmentModeLCDs未加電場OFF狀態施加電場ON狀態入射光偏光板液晶分子玻璃基板出射光之極化狀態解偏板出射光ComparisonofLCModesStronglydependentonviewingangle低驅動電壓視角窄小Off(White)On(Black)Slightlydependentonviewingangle廣視角液晶反應速度慢Off(Black)On(White)畫面對比低畫面品質差Slightlydependentonviewingangle畫面對比高廣視角Off(Black)On(White)液晶反應速度快彩色畫面顯像佳TNIPSVA主動矩陣式液晶顯示器

AM-LCDsPanelStructureTFT-LCDModuleTTLLVDSPanelLinkSingalControllerDC/DCDirverICinvertorTFT-LCDBLX-PCDYPCBGammaGen.ComponentEMITFT-LCD基本原理與設計

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TFT-LCD簡介

TFT-LCD驅動原理

DrivingmethodDrivingwaveform

電容效應

TFT-LCD設計TFTCharacteristicId1020Vg10E-610E-1110E-12-5-10TFTLCDs等效電路RowDriversColumnDriver1H1HClcCsCsCsCsCsCsCsCsCsClcClcClcClcClcClcClcClcTimingChartofTFTLCDsFrameTimeGate123N1HL1L2L3DATATFTLCDsDrivingMethodColumnInversionDotInversionRowInversionFrameInversionDirectDrivingofTFTLCDs

DCBiasofCommonGrayScaleVoltageV0V1V2V62V63V63V62V2V1V01Frame/1LineACModulationAddressingofTFTLCDsV0V1V2V62V63V63V62V2V1V0CommonWaveformGraylevelVoltage1Frame/1LineTFTLCDs的電光效應

DirectAddressingTFTLCDs的電光效應

ACAddressingPixelStructureofTFTLCDsClcCsClcCsCommonCommon(N-1)thScanLine(N-1)thScanLineNthScan

LineNthScan

LineCsonCommonModeCsonGateModeCgdCgd液晶電容儲存電容掃描電極資料電極共通電極MthDataLineMthDataLine資料電極掃描電極:Clc:Cs:Common:Cgd寄生電容液晶畫素電容:Clc+CsCsonCommon與CsonGate液晶畫素TFTGateLineDataLineCsCs液晶畫素TFTCommonCommonGateLineDataLineCsCs

CsonCommonCsonGateTFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(一)TFTLCD驅動波形(CsonCommon,Common=DCBias)TFTLCDsDrivingWaveform

CsonCommon(二)TFTLCDsDrivingWaveform

CsonGateTFT電容效應的影響PixelCgdCgsCsdCsdbCsdb二階驅動方式的效應CsClcCgdCsdCgsVctCh(N-1)Ch(N)Vs垂直影像訊號水平掃描訊號Vg水平掃描訊號VgVshVslVstVthVth正極性驅動負極性驅動負極性驅動正極性驅動資料驅動晶片輸出訊號電位液晶畫素電位Vct=Vst-ΔVpΔVpBlack(+)White(+)White(+)Black(+)Black(-)Black(-)White(-)White(-)TFT補償驅動法Ch(N-1)Ch(N)Vst=Vct影像訊號波形Vs水平脈波掃描波形VgeVgeVghl3LevelAddressing3LevelAddressingB(+)W(-)B(-)W(+)正極性負極性Vst=VctB(+)B(-)W(+)W(-)B(+)W(-)B(-)W(+)ΔVp=CgdVghl/Ct正極性負極性正極性Ct=Cs+Clc+Cgd負極性CsVge/CtCsVge/CtTFT-LCD基本原理與設計

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TFT-LCD驅動原理

TFT-LCD設計TFT-LCDModule設計(一)訂定TFT-LCDModuleSpec--Resolution/Power/Dimension.VideoSignalFormat/ScanLinePeriod(Hs)/FramePeriod(Vs)TFT的ION/IOFF電流

ION必須於一條水平掃描線時間將影像電壓充入液晶電容(Clc)IOFF必須使充入液晶電容中的影像電壓維持一個Frame的時間直流漂移(DCOffset)當ScanLine上GatePule關閉時,透過雜散電容(Cgd,Cgs,Cds),對畫素電極(PixelElectrode)所造成的Feedthrough效應.TFT-LCDModule設計(二)水平掃描脈線的RC時間常數高解析度時,必須降低RC時間常數,以利液晶電容之充放電.液晶的電光轉移特性曲線(V-TCurve)必須量測LCDPanel正確之V-TCurve,以利GammaCorrection選擇適合的驅動方式(CsonGateorCOM)考慮FeedThrough效應的補償及VCOM電壓的調整.驅動IC(Scan&Data)的選取針對LCM的解析度及LCDPanel的元件參數選用DriverIC.ControlPCB的設計

針對所選定的DriverIC,ControlPCB提供其所須之控制訊號.大面