LCD显示器电路原理解说
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LCD 原理及驱动方法简介1、LCD 显示器原理LCD 是一种被动式显示器,其本身不发光,只是调节光的亮度。
LCD 利用液晶的扭曲-向列效应制成,这是一种电场效应,夹在两片导电玻璃电极间的液晶经过一定的处理,它内部的分子呈90°的扭曲,当线性偏振光透过时其偏振面便会旋转90。
当在玻璃电极上加上电压后,在电场作用上,液晶的扭曲结构消失,其旋光作用也消失,偏振光便可直接通过。
当去掉电场后,液晶分子又恢复其扭曲结构。
把这样的液晶置于两偏振片之间,改变偏振相对位置就可得到字的显示形式。
LCD 七段显示器有a~g 七段外,还有一个公共极COM 。
可用静态方式驱动,也可用动态方式驱动。
前者加直流信号,后者加交流信号。
今天所讲的LCD 驱动也是用动态方式驱动的。
当加在a~g 七段中的某一电极的方波与公共电极COM 上的方波信号同相时,相对电压为0,则该段不显示;当加在某段电极上的方波与公共电极COM 的非选通点上加只有选通点电压的少交叉效应的影响,这就是上面仅仅是COM口的驱动波形,那么SEG口的驱动波形又是怎样的呢?对应上面的6个时段,在COM口为高电平时,如果该段需要显示,则对应的SEG口输出低电平;反之,则输出高电平。
根据同LED的有关段显示的规则,得出如下表所示的段码表。
段码表:L C D码表(4位半-18.8.8.8)com1 seg1com2seg2c o m3s e g3com1seg4com2seg5c o m3s e g6digit f a b e g c dp d s f a b e g c d dp s 0000010101111101100 1110110111001001000 2100001101011110100 3100100101011011100 40101001111010110005001100101110011100 6001000101110111100 7100110111011001000 8000000101111111100 9000100101111011100a000000111111111000b011000101100111100c001011101110110100d110000101001111100e111111111000000000不显示f111101111000010000显示“-”3、程式流程图如下图所示:4、程式如下1;title:通用I/O口驱动LCD范例程式2;MCU:EM78P447BS,clock:2,crystal:4MHz3;LCD规格:1/2Bias,1/3duty4;writer:RenBin5;date:2005-5-2311:276;*****************************************************************7;程式说明:本程式是用通用I/O口驱动LCD的程式,用一个I/O口作COM口及SEG口8;9;-------------------10;port611;port64com112;port65com213;port66com314;port515;port504b/4c16;port514a/4g/4d17;port524f/4e/dp318;port543b/3c/s219;port553a/3g/3d20;port563f/3e/dp221;port722;port702b/2c/s123;port712a/2g/2d24;port722f/2e/dp125;port741b/1c/1h26;port751a/1g/1d27;port761f/1e28;---------------------------------29include<em78p447.inc>1C;*****************************************************;2C;Tilte:EM78447include file;3C;Description:The Definition of EM78x447Registers;4C;Company:ELAN 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LCD工作原理液晶显示(LCD)是一种广泛应用于电子设备中的平板显示技术,包括电视机、计算机显示器、手机、平板电脑等。
LCD显示器采用液晶作为显示介质,通过在液晶分子中施加电场来控制光的透射和反射,从而实现图像显示。
下面将详细介绍LCD工作原理。
液晶是一种特殊的有机分子,可以通过施加电场改变其在空间中的方向。
液晶分子由长链构成,链上有许多刚性大体积的苯环,使得液晶分子在一定温度范围内具有液态和晶态的特性。
当液晶分子排列有序时,会形成液晶相,这种排列可以通过施加电场来改变。
液晶显示器通常由两种玻璃基板构成,中间夹有一层液晶分子。
每个像素由红、绿、蓝三个子像素组成,每个子像素都由一个透明电极和液晶分子构成。
在背光的照射下,液晶分子的排列会受电场的影响而改变,进而控制光的透射和反射,实现图像的显示。
液晶显示器主要包含以下几个组件:透明电极、液晶层、玻璃基板、偏振片和背光源。
1.透明电极:液晶分子需要施加电场来控制光的透射,透明电极通常由透明导电材料(如氧化铟锡、氧化铟锌)制成,覆盖在玻璃基板上,作为液晶层的电极。
2.液晶层:液晶显示器中的液晶层由液晶分子构成,液晶分子在电场作用下会发生定向排列。
液晶分子的排列状态决定了不同亮度的透射光。
3.玻璃基板:液晶层被夹在两块玻璃基板之间,玻璃基板上的透明电极与外界电路连接,通过施加电场来控制液晶分子的排列。
4.偏振片:偏振片负责过滤光的方向。
液晶显示器通常需要两个偏振片,一个位于液晶层的上方,一个位于液晶层的下方。
这两个偏振片的偏振方向一般相互垂直,以达到控制光透射的效果。
5.背光源:背光源提供显示器的光源。
大多数液晶显示器采用冷阴极荧光灯(CCFL)作为背光源,近年来也有一些采用LED背光源的液晶显示器。
具体的工作原理如下:1.偏振:背光源发出的光被第一个偏振片过滤后成为线偏振光,光的振动方向与第一个偏振片的偏振方向垂直。
2.电场控制:当液晶层施加电场时,液晶分子会发生定向排列。
LCD像素电路原理1. 概述液晶显示器(Liquid Crystal Display,简称LCD)是一种利用液晶材料的光学特性来显示图像的设备。
在LCD中,每个像素都由一个液晶单元控制,液晶单元的工作原理是通过控制液晶分子的排列来改变光的透过性,从而显示出不同的图像。
LCD像素电路是液晶显示器中最基本的单元,它由液晶分子、透明电极、色彩滤光片、背光源等组成。
液晶分子通过施加电场来改变其排列状态,从而控制光的透过性。
液晶显示器的分辨率和色彩表现能力取决于像素电路的设计和控制方式。
本文将详细介绍LCD像素电路的基本原理,包括液晶分子的排列、电场的作用、像素电路的结构和工作原理等内容。
2. 液晶分子的排列液晶是一种介于液体和固体之间的物质,具有自由流动性和定向性。
液晶分子的排列状态决定了光的透过性,从而影响像素的显示效果。
液晶分子通常具有长而细长的形状,可以分为两种主要的排列方式:向列(nematic)和向列(smectic)。
在液晶显示器中,最常用的是向列液晶。
向列液晶的分子排列方式如下图所示:在向列液晶中,分子的长轴在没有电场作用时呈现近似平行排列。
液晶分子的排列状态可以通过施加电场来改变,从而控制光的透过性。
3. 电场的作用电场是控制液晶分子排列的关键因素。
通过在液晶层上施加电场,可以改变液晶分子的排列状态,从而控制像素的显示效果。
当没有电场作用时,液晶分子呈现近似平行排列,光无法通过。
而当施加电场时,液晶分子会发生扭曲,使光得以透过。
这是因为电场作用使液晶分子的旋转能降低,从而改变了分子间的相互作用力,使分子排列发生变化。
液晶显示器通常使用薄膜晶体管(TFT)作为电场源。
TFT是一种具有高电子迁移率的半导体材料,可以通过控制电流来产生电场。
4. 像素电路的结构像素电路是液晶显示器中最基本的单元,由液晶分子、透明电极、色彩滤光片、背光源等组成。
一个典型的LCD像素电路由以下几个部分组成:4.1 透明电极透明电极是液晶显示器中的关键组件之一,用于施加电场。
lcd显示屏显示原理
LCD(液晶显示器)是一种常见的平面显示技术,它使用液晶分子的光学特性来显示图像和文字。
LCD显示屏的显示原理可以简单地描述为以下几个步骤:
1. 偏振:在LCD显示屏的顶部和底部分别放置一对偏振片,它们的偏振方向相互垂直。
当没有电流通过时,偏振片之间的光会被第一个偏振片阻挡,因此屏幕上没有显示。
2. 液晶分子排列:在两个偏振片之间,涂覆了一层液晶材料。
液晶分子会根据电场的方向来改变它们的排列方式。
液晶材料通常是在两个玻璃基板之间形成的,其中一个基板上有一组透明电极。
3. 电场控制:当LCD显示屏接收到电信号时,液晶分子会根据电场的方向进行排列。
这些电场是通过透明电极产生的,电极的位置由驱动芯片控制。
通过改变电场的方向和强度,液晶分子的排列方式也会相应地发生变化。
4. 光的旋转:当电场施加在液晶分子上时,它们会旋转偏振光的方向。
当光通过第一个偏振片时,如果液晶分子的排列方向与偏振方向一致,那么光将能够通过第二个偏振片并显示在屏幕上。
5. 显示图像:通过控制驱动芯片的电信号和电场方向,可以精确地控制液晶分子的排列,从而实现像素级的图像控制。
通过在不同的像素位置上创建不同的电场,液晶分子的旋转程度也会有所不同,从而形成图像或文字。
总结起来,LCD显示屏的显示原理主要涉及了偏振、液晶分子排
列、电场控制和光的旋转等步骤。
通过这些步骤的组合和控制,LCD 显示屏可以实现高质量的图像和文字显示。
lcd屏幕驱动原理1.引言1.1 概述引言部分旨在介绍本篇文章的主要内容和背景。
本文将详细讨论LCD (Liquid Crystal Display,液晶显示器)屏幕的驱动原理。
LCD屏幕作为现代电子产品中广泛应用的显示器件之一,具有节能、清晰、轻薄等特点,被广泛应用于智能手机、平板电脑、电视、计算机显示器等设备中。
在本文中,我们将首先介绍LCD屏幕的基本原理,包括液晶分子的排列结构、光的透射和偏振特性等。
了解这些基本原理将为后续的驱动工作原理提供必要的背景知识。
接下来,本文将重点探讨LCD屏幕的驱动工作原理。
作为一种主动矩阵显示技术,LCD屏幕的驱动原理涉及到电场调控液晶分子的排列状态,从而实现像素点的显示。
我们将详细解释液晶分子在不同电压下的排列方式,以及如何通过电路信号的控制来实现各种显示效果。
通过对LCD屏幕的驱动原理进行深入的研究和探索,我们可以更好地理解其工作原理,为设计和优化LCD驱动电路提供指导和参考。
同时,我们也可以借此机会探讨一些新兴的LCD驱动技术和未来的发展趋势。
在本篇文章的后续章节中,我们将按照以上提到的大纲,分别介绍LCD 屏幕的基本原理和驱动工作原理,并在结论部分对所讨论的内容进行总结和展望。
希望通过本文的阅读,读者能够对LCD屏幕的驱动原理有一个更清晰的认识,并对相关技术的研究和应用提供一些启发和帮助。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分旨在介绍本文的整体结构和每个部分的主要内容,以便读者能够更好地理解和阅读本文。
本文分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分主要是对整篇文章进行概括性介绍。
首先,我们会简要概述LCD屏幕驱动原理的背景和重要性。
然后,我们将介绍文章的结构和每个部分的主要内容,以便读者能够有一个整体的把握。
正文部分是本文的主体部分,包括了LCD屏幕的基本原理和LCD屏幕驱动的工作原理。
在2.1小节中,我们将详细介绍LCD屏幕的基本原理,包括LCD的构造和LCD显示原理。
lcd显示模块工作原理
LCD显示模块是一种将电信号转化为可见光的装置,其工作
原理主要是利用液晶分子在电场作用下的排列变化来实现图像显示。
LCD显示模块首先由若干层不同的材料组成,包括两层偏振
片之间的液晶层、两层玻璃基板以及导电层等。
当液晶显示器模块接收到来自计算机或其他设备的图像信号时,电路会根据信号的控制来控制模块中的液晶分子排列。
液晶分子在无电场作用下呈现一种无序排列的状态,光线穿过液晶层后会被其随机分布的分子转向,无法通过第二层偏振片,因而无法看清屏幕上的图像。
当电场被加入,电场强度高时,液晶分子会排列成垂直于基板的方向,这种排列状态下的液晶分子能够使光线经过第一层偏振片进入液晶层后,继续保持同样的方向,然后透过第二层偏振片出射,从而显示出图像。
而当电场强度低或无电场时,液晶分子就会呈现无序排列的状态,光线会被其随机分布的分子转向,无法通过第二层偏振片,屏幕上的图像也就不可见。
因此,通过控制电场的强度,LCD显示模块能够实现不同像
素的液晶分子排列状态,从而显示出丰富的图像。
最详细的TFTLCD液晶显示器结构及原理TFT-LCD(Tin Film Transistor Liquid Crystal Display)是一种常见的液晶显示技术,广泛应用于电子设备中,包括智能手机、电视、电子游戏等。
本文将详细介绍TFT-LCD液晶显示器的结构和工作原理。
TFT-LCD液晶显示器的结构主要由下面几个部分组成:背光装置、液晶模组、控制电路和驱动芯片。
首先是背光装置,它通常由冷阴极荧光灯(CCFL)或LED背光源组成。
背光装置产生光线,并通过背面照亮整个显示面板。
接下来是液晶模组,它包含两片玻璃基板和液晶材料。
其中液晶材料由液晶分子组成,这些分子具有光学特性,可以通过外部电场的作用来调节光的透过程度。
液晶材料位于两片玻璃基板之间,其中的每个像素点由一个液晶分子和一个电极组成。
然后是控制电路,它负责接收从电源和信号源传来的信号,并将这些信号转换为控制信号来控制液晶分子。
控制电路通常由硅晶圆制成,包括存储器、时钟、逻辑电路等。
最后是驱动芯片,它与控制电路紧密结合,用于控制每个像素点的液晶分子的状态。
驱动芯片通常包括行驱动器和列驱动器,分别用于控制液晶分子的行扫描和列选择。
TFT-LCD液晶显示器的工作原理如下:1.电压施加:控制电路将电压信号发送到驱动芯片,然后驱动芯片发送适当的电压信号到液晶模组中的每个像素点。
2.电场影响:液晶分子在电场的作用下发生变化。
当电场施加到一个像素点时,液晶分子会重新排列,导致光的透过程度发生变化。
3.光的透过:背光照射在液晶模组后,根据液晶分子的排列方式,光线可以透过模组的一些区域,被观察者看到。
4.彩色显示:在一些液晶显示器中,为了显示彩色,每个像素点通常由红、绿、蓝三个亚像素组成,其中每个亚像素有一个滤光片来控制光的通道。
通过调整不同颜色亚像素的透光度,可以实现彩色显示。
总结起来,TFT-LCD液晶显示器的结构和原理主要涉及背光装置、液晶模组、控制电路和驱动芯片。
TFTLCD液晶显示器的工作原理TFTLCD由若干个像素组成,每个像素由红、绿、蓝三个亚像素构成。
每个亚像素由一个薄膜晶体管和一个液晶分子组成。
晶体管负责控制亚像素的亮度,而液晶分子负责确定各亚像素之间的相对光透过率。
当亚像素的亮度和透明度被准确控制时,TFTLCD可以显示高质量的图像。
TFTLCD基本的工作原理如下所述:首先,当传递出一个行扫描信号时,液晶显示器的电路将会寻找并激活该行扫描信号所对应的各个像素。
然后,电荷信号被传递给每一个亚像素,通过薄膜晶体管的控制,来调整亚像素相对于传递的电荷的光强度。
TFTLCD的背光模块是通过液晶材料构成的,它由两块平行的玻璃基板夹心,基板上涂有透明电极。
这些电极连接到导线,与一个控制器相连,通过控制器的输出信号,可以为每个像素提供相对应的电压。
当电压施加到液晶分子上时,分子将排列成其中一种方式,改变光透过的方式。
在TFTLCD中,液晶分子是通过薄膜晶体管来进行控制的。
每一个像素有一个薄膜晶体管和一个液晶分子组成,以控制这个像素的亮度。
薄膜晶体管通常是由硅和金属氧化物构成的。
晶体管的操作由控制电路的信号驱动,这些信号控制晶体管的开关状态,以及电压施加的方式。
在液晶分子层中,液晶分子会受到施加在它们上面的电场的影响。
通过改变电场的方向和强度,液晶分子的取向也会相应改变。
当电场施加在液晶分子上时,液晶分子将在薄膜晶体管的控制下排列成特定的方式,从而改变光的传输方式。
在TFTLCD中,每一个像素的亚像素的排列方式可以改变光的透过率。
当电场施加在像素上时,液晶分子的排列方式将会改变,根据分子的排列方式,光的透过率也将会发生变化。
通过改变不同亚像素排列的方式,TFTLCD可以产生不同亮度和颜色的像素,从而显示出高质量的图像。
综上所述,TFTLCD的工作原理主要涉及到薄膜晶体管和液晶分子的相互作用。
液晶分子通过电场的影响改变光的透过率,而薄膜晶体管通过控制电场的施加方式来控制液晶分子的排列方式。
LCD液晶显示器原理LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示器是一种广泛应用于电子设备中的平板显示技术。
它的原理基于液晶分子的电光效应,通过控制液晶分子在电场作用下的排列状态来显示图像。
下面将详细介绍LCD液晶显示器的工作原理。
LCD液晶显示器主要使用两种液晶分子:向列型液晶和向行型液晶。
其中,向列型液晶分子是由长链分子构成的,可以通过电场的作用来调整其排列方向;向行型液晶分子则是由平面分子构成的,可以通过电场的作用来调整其排列方向。
液晶分子的排列状态决定了光的透过程度以及所显示的图像。
当液晶分子处于正常状态时,它们排列得整齐且平行,此时光线可以通过液晶分子并透过液晶屏幕。
但当液晶分子受到电场的作用时,它们会发生扭曲或旋转,光线无法透过液晶分子从而被屏幕阻挡。
为了控制液晶分子的排列状态,液晶显示器使用了两个交叉的平面电极。
其中一个电极是透明的,位于液晶屏幕的后面,称为背电极;另一个电极则位于液晶屏幕的前面,称为前电极。
当前电极上的电场极性和背电极上的电场极性相同时,液晶分子会平行排列;当两个极性相反时,液晶分子会发生扭曲或旋转。
液晶屏幕上的每个液晶单元都与一个透明的色素滤光器相连,色素滤光器用于过滤液晶分子的透过光的颜色。
液晶单元排列得更加平行时,光线可以通过整个液晶屏幕并在色素滤光器上形成颜色。
相反,当液晶单元被扭曲或旋转时,光线被阻挡,液晶屏幕看起来是黑暗的。
为了显示图像,液晶显示器需要一个控制电路。
控制电路通过在液晶屏幕上加电场来控制液晶分子的排列状态。
通常使用的方法是将液晶显示器划分为一个个像素,并为每个像素提供一个独立的电场。
当需要显示特定颜色的像素时,控制电路会根据颜色的RGB值来调整对应像素上的电场极性和强度。
总结一下,LCD液晶显示器的原理是基于液晶分子的电光效应。
通过控制液晶分子的排列状态,液晶显示器可以控制光的透过与阻挡从而显示图像。
通过在液晶屏幕上划分像素并使用控制电路来控制电场,液晶显示器可以实现高分辨率和丰富的颜色显示。
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.整块面板的电路架构从图3中我们可以看到整片面板的等效电路, 其中每一个TFT与Clc跟Cs所并联的电容, 代表一个显示的点. 而一个基本的显示单元pixel,则需要三个这样显示的点,分别来代表RGB三原色. 以一个1024*768分辨率的TFT LCD来说, 共需要1024*768*3个这样的点组合而成. 整片面板的大致结构就是这样, 然后再藉由如图3中 gate driver所送出的波形, 依序将每一行的TFT打开, 好让整排的source driver同时将一整行的显示点, 充电到各自所需的电压, 显示不同的灰阶. 当这一行充好电时, gate driver便将电压关闭, 然后下一行的gate driver便将电压打开, 再由相同的一排source driver对下一行的显示点进行充放电. 如此依序下去, 当充好了最后一行的显示点, 便又回过来从头从第一行再开始充电. 以一个1024*768 SVGA分辨率的液晶显示器来说, 总共会有768行的g ate走线, 而source走线则共需要1024*3=3072条. 以一般的液晶显示器多为60Hz的更新频率来说, 每一个画面的显示时间约为1/6 0=16.67ms. 由于画面的组成为768行的gate走线, 所以分配给每一条gate走线的开关时间约为16.67ms/768=21.7us. 所以在图3 g ate driver送出的波形中, 我们就可以看到, 这些波形为一个接着一个宽度为21.7us的脉波, 依序打开每一行的TFT. 而sourcedriver则在这21.7us的时间内, 经由source走线, 将显示电极充放电到所需的电压, 好显示出相对应的灰阶.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, 你即使将电压取消掉, 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c ommon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!图4就是面板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, 也就是每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, 它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.Common电极的驱动方式图5及图6为两种不同的Common电极的电压驱动方式, 图5中Common电极的电压是一直固定不动的, 而显示电极的电压却是依照其灰阶的不同, 不停的上下变动. 图5中是256灰阶的显示电极波形变化, 以V0这个灰阶而言, 如果您要在面板上一直显示V0这个灰阶的话, 则显示电极的电压就必须一次很高, 但是另一次却很低的这种方式来变化. 为什么要这么复杂呢? 就如同我们前面所提到的原因一样, 就是为了让液晶分子不会一直保持在同一个转向, 而导致物理特性的永久破坏. 因此在不同的frame中, 以V0这个灰阶来说, 它的显示电极与common电极的压差绝对值是固定的, 所以它的灰阶也一直不曾更动. 只不过位在Clc两端的电压, 一次是正的, 称之为正极性, 而另一次是负的, 称之为负极性. 而为了达到极性不停变换这个目的, 我们也可以让common电压不停的变动, 同样也可以达到让Clc两端的压差绝对值固定不变, 而灰阶也不会变化的效果, 而这种方法, 就是图6所显示的波形变化. 这个方法只是将common电压 一次很大, 一次很小的变化. 当然啦, 它一定要比灰阶中最大的电压还大, 而电压小的时候则要比灰阶中最小的电压还要小才行. 而各灰阶的电压与图5中的一样, 仍然要一次大一次小的变化.这两种不同的Common驱动方式影响最大的就是source driver的使用. 以图7中的不同Common电压驱动方式的穿透率来说, 我们可以看到, 当common电极的电压是固定不变的时候, 显示电极的最高电压, 需要到达common电极电压的两倍以上. 而显示电极电压的提供, 则是来自于source driver. 以图七中common电极电压若是固定于5伏特的话, 则source driver所能提供的工作电压范围就要到10伏特以上. 但是如果common电极的电压是变动的话, 假使common电极电压最大为5伏特, 则source driver的最大工作电压也只要为5伏特就可以了. 就source driver的设计制造来说, 需要越高电压的工作范围, 制程与电路的复杂度相对会提高, 成本也会因此而加高.面板极性变换与common电极驱动方式的选用并不是所有的面板极性转换方式都可以搭配上述两种common电极的驱动方式. 当common电极电压固定不变时, 可以使用所有的面板极性转换. 但是如果common电压是变动的话, 则面板极性转换就只能选用frame inversion与row inversion.(请见表1) 也就是说, 如果你想使用column inversion或是dot inversion的话, 你就只能选用 common电极电压固定不动的驱动方式. 为什么呢? 之前我们曾经提到 common电极是位于跟显示电极不同的玻璃上, 在实际的制作上时, 其实这一整片玻璃都是common电极. 也就是说, 在面板上所有的显示点, 它们的common电压是全部接在一起的. 其次由于gate driver的操作方式是将同一行的所有TFT打开,好让source driver去充电, 而这一行的所有显示点, 它的common电极都是接在一起的, 所以如果你是选用common电极电压是可变动的方式的话, 是无法在一行TFT上, 来同时做到显示正极性与负极性的. 而column inversion与dot inversion的极性变换方式, 在一行的显示点上, 是要求每个相邻的点拥有不同的正负极性的. 这也就是为什么 common电极电压变动的方式仅能适用于frame inv ersion与row inversion的缘故. 而common电极电压固定的方式, 就没有这些限制. 因为其common电压一直固定, 只要source dri ver能将电压充到比common大就可以得到正极性, 比common电压小就可以得到负极性, 所以common电极电压固定的方式, 可以适用于各种面板极性的变换方式.表1面板极性变换方式 可使用的common电极驱动方式Frame inversion固定与变动Row inversion固定与变动Column inversion只能使用固定的common电极电压Dot inversion只能使用固定的common电极电压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, 只因为dot inversion的显示品质相对于其它的面板极性变换方式, 要来的好太多了. 表2是各种面板极性变换方式的比较表. 所谓F licker的现象, 就是当你看液晶显示器的画面上时, 你会感觉到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. 假若你是使用common电压固定的方式来驱动, 而common电压又有了一点误差(请见图8),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,你就会感觉到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, 但由于它不像frame inversion 是同时整个画面一齐变换极性, 只有一行或是一列, 甚至于是一个点变化极性而已. 以人眼的感觉来说, 就会比较不明显. 至于crosstalk 的现象, 它指的就是相邻的点之间, 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, 我们就可以知道, 为何大多数人都使用dot inve rsion了. 表2面板极性变换方式 Flicker的现象 Crosstalk的现象Frame inversion明显 垂直与水平方向都易发生Row inversion不明显 水平方向容易发生Column inversion不明显 垂直方向容易发生Dot inversion几乎没有 不易发生面板极性变换方式, 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. 但是如果使用相同的common电极驱动方式, 在source driver的耗电来说,就要考量其输出电压的变动频率与变动电压大小. 一般来说, 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 inversi on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.TFT LCD液晶显示器的驱动原理(二)上次跟大家介绍液晶显示器的驱动原理中有关储存电容架构,面板极性变换方式,以及common电压的驱动方式.这次我们延续上次的内容,继续针对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=7864 32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76 8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 driver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timing介绍过一次呢?因为我们接下来要讨论的feed thr ough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feed 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 through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f rame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768个gate driver走线打开的.所以每个gate走线打开的时间,相对于一个frame的时间,是很短的.当gate走线打开或关闭的那一瞬间,电压的变化是最激烈的,大约会有30~40伏特,再经由Cgd的寄生电容,影响到显示电极的电压.在图3中,我们可以看到Cgd寄生电容的存在位置.其实Cgd的发生,跟一般的CMOS电路一样,是位于MOS的gate 与drain端的寄生电容.但是由于在TFT LCD面板上gate端是接到gate driver输出的走线,因此一但在gate driver输出走在线的电压有了激烈变化,便会影响到显示电极上的电压.在图2之中,当Frame N的gate走线打开时,会产生一个向上的feed through电压到显示电极之上.不过此时由于gate走线打开的缘故,source driver会对显示电极开始充电,因此即便一开始的电压不对(因为feed through电压的影响),source driver仍会将显示电极充电到正确的电压,影响便不会太大.但是如果当gate走线关闭的时候,由于source driver已经不再对显示电极充电,所以gate driver关闭时的电压压降(30~40伏特),便会经由Cgd寄生电容feed through到显示电极之上,造成显示电极电压有一个feed through的电压压降,而影响到灰阶显示的正确性.而且这个feed through电压不像gate走线打开时的feed through电压一样,只影响一下子,由于此时source driver已经不再对显示电极充放电,feed through电压压降会一值影响显示电极的电压,直到下一次gate driver走在线的电压再打开的时后.所以这个feed through电压对于显示画面的灰阶的影响,人眼是可以明确的感觉到它的存在的.而在Frame N+1的时候,刚开始当gate driver走线打开的那一瞬间,也会对显示电极产生一个向上的feed through电压,不过这时候由于gate已经打开的缘故,source driver会开始对显示电极充电,因此这个向上的feed through电压影响的时间便不会太长.但是当gate走线再度关闭的时候,向下的feed through电压便会让处在负极性的显示电极电压再往下降,而且受到影响的负极性显示电压会一直维持到下一次gate走线再打开的时候.所以整体来说,显示电极上的有效电压,会比source driver的输出电压要低.而减少的电压大小刚好为gate走线电压变化经由Cgd的feed through电压.这个电压有多大呢?在图4中,我们以电荷不灭定律,可以推导出feed through电压为 (Vg2 – Vg1) * Cgd / (Cgd + Clc + Cs) .假设Cg d=0.05pF,而Clc=0.1pF, Cs=0.5pF且gate走线从打开到关闭的电压为 –35伏特的话. 则feed through电压为 –35*0.0 5 / (0.05+0.1+0.5) = 2.69伏特. 一般一个灰阶与另一个灰阶的电压差约仅有30到50 mV而已(这是以6 bit的分辨率而言,若是8 bit分辨率则仅有3到5 mV而已).因此feed through电压影响灰阶是很严重的.以normal white的偏光板配置来说,会造成正极性的灰阶会比原先预期的来得更亮,而负极型的灰阶会比原先预期的来得更暗.不过恰好feed through电压的方向有一致性,所以我们只要将common电压向下调整即可.从图2中我们可以看到,修正后的common电压与原先的comm on电压的压差恰好等于feed through电压.Cs on common架构且common电压变动的feed through电压图5为Cs on common且common电压变动的电压波形,由于其common电压是随着每一个frame而变动的,因此跟common 电压固定的波形比较起来.其产生的feed through电压来源会再多增加一个,那就是common电压的变化.这个common电压的变化,经由Clc+Cs的电容,便会影响到显示电极的电压.且由于整个LCD面板上所有显示点的Clc与Cs都是接到common电压,所以一但common电压有了变化,受影响的就是整个面板的所有点.跟前面gate电压变化不一样的是,gate电压变化影响到的只是一整行的显示点而已.不过Common电压变化虽然对显示电极的电压有影响,但是对于灰阶的影响却没有像gate电压变化来的大.怎么说呢?如果我们使用跟前面一样的电容参数值,再套用图6所推导出来的公式,再假设Common电压由0伏特变到5伏特,则common电压变化所产生的feed through电压为(5 -0)*(0.1pF+ 0.5pF) / (0.05pF + 0.1pF +0.5pF) = 5 * 0.6 /0.65=4.62伏特.虽然显示电极增加这么多电压,但是common电极也增加了5伏特.因此在Clc两端,也就是液晶的两端,所看到的压差变化,就只有4.62-5=0.38伏特而已.跟之前gate走线电压变化所产生的feed through电压2.69伏特比较起来要小的多了,所以对灰阶的影响也小多了.且由于它所产生的feed through电压有对称性,不像Gate走线所产生的feedthrough电压是一律往下,所以就同一个显示点来说,在视觉对灰阶的表现影响会比较小.当然啦,虽然比较小,但是由于对整个LCD面板的横向的768行来说, common电压变化所发生的时间点,跟gate走线打开的时间间隔并不一致,所以对整个画面的灰阶影响是不一样的.这样一来,就很难做调整以便改进画面品质,这也是为什么common电压变动的驱动方式,越来越少人使用的缘故.Cs on gate架构且common电压固定不动的feed through电压图7是Cs on gate且common电压固定不动的电压波形图.它并没有common电压变化所造成的feed through电压,它只有由于gate电压变化所造成的feed through电压.不过它跟Cs on common不一样的是,由gate电压变化所造成的feed th rough电压来源有两个地方,一个是自己这一条gate走线打开经由Cgd产生的feed through电压,另一个则是上一条gate 走线打开时,经由Cs所产生的feed through电压.经由Cgd的feed through电压跟前面所讨论过的状况是一样的,在这边就不再提了.但是经由Cs的feed through电压,是因为Cs on gate的关系,如图3所示.Cs on gate的架构,它的储存电容另一端并不是接到common电压,而是接到前一条gate走线,因此在我们这一条gate走线打开之前,也就是前一条gate走线打开时,在前一条gate走线的电压变化,便会经由Cs对我们的显示电极造成feed through电压.依照图8的公式,同时套用前面的电容参数与gate电压变化值,我们可得到此一feed through电压约为 35*0.5pF/(0.5pF+0.1pF+0.05pF)=26.92伏特.这样的feed through电压是很大的,不过当前一条gate走线关闭时,这个feed through电压也会随之消失.而且前一条gat e走线从打开到关闭,以SVGA分辨率的屏幕来说,约只有21.7us的时间而已.相对于一个frame的时间16.67ms是很短的.再者当前一条gate走线的feed through电压影响显示电极后,我们这一条的gate走线也随之打开,source driver立刻将显示电极的电压充放电到所要的目标值.从这种种的结果看来,前一条gate走线的电压变化,对于我们的显示电极所表现的灰阶,几乎是没有影响的.因此对于Cs on gate且common电压固定不动的驱动方式来说,影响最大的仍然是gate走在线电压变化经由Cgd产生的feed through电压,而其解决方式跟前面几个一样,只需将common电压往下调整即可.Cs on gate架构且common电压变动的feed through电压图9是Cs on gate架构且common电压变动的feed through电压波形图.这样子的架构,刚好有了前面3种架构的所有缺点,那就是 gate走线经由Cgd的feed through电压,和前一条gate走线经由Cs的feed through电压,以及Common电压变化经由Clc的feed through电压.可想而知,在实际的面板设计上几乎是没有人使用这种架构的.而这4种架构中最常用的就是 Cs on gate架构且common电压固定不动的架构.因为它只需要考虑经由Cgd的feed through电压,而Cs on gate的架构可得到较大的开口率的缘故.。
lcd显示工作原理LCD(Liquid Crystal Display)是一种应用广泛的高质量平视显示器。
它在各种电子设备中得到了广泛的应用,例如电视、计算机显示器、智能手机、平板电脑等。
LCD显示的工作原理是基于液晶分子的光学现象。
首先,我们来了解一下液晶的特性。
液晶分子是一种具有类似液体和固体结构特点的有机分子,它们具有非常特殊的属性。
液晶分子在电场的作用下可以发生定向排列,这种排列的方式决定了光是否可以通过。
LCD显示器由液晶层、控制电路和光源组成。
液晶层包含着液晶分子,它位于两片透明的玻璃基板之间。
每个像素都包含着三个亚像素,分别是红色、绿色、蓝色。
这三个亚像素通过控制电路可以独立控制。
整个LCD显示过程中,液晶分子的排列方式是关键。
当没有电场作用时,液晶分子会呈现扭曲排列的状态,这时光无法通过。
而当电场作用于液晶分子时,液晶分子会平行排列,使得光能够通过。
当控制电路对某个像素施加电压时,该像素就会产生电场。
这个电场作用于液晶分子,使得液晶分子定向排列。
根据液晶分子排列的方位,光的偏振方向会发生改变。
具体来说,当电场作用于液晶分子时,液晶分子会使得光的偏振方向旋转90度。
这个旋转后的光可以通过另一片透明的玻璃基板,并最终被观察者看到。
同时,每个亚像素上放置了一个偏振片。
偏振片的方向与液晶分子的排列方式垂直。
当光通过液晶分子后,其偏振方向发生了旋转。
这旋转后的光先经过偏振片,然后再通过另一个偏振片。
这两个偏振片的方向正好相互垂直。
当光通过第一个偏振片时,如果它的偏振方向与偏振片的方向一致,那么它可以通过。
而当光通过第二个偏振片时,如果它的偏振方向与偏振片的方向垂直,那么它也可以通过。
因此,当电场作用于液晶分子时,液晶分子使得光的偏振方向发生了旋转,旋转后的光与第一个偏振片的方向一致,可以通过。
然而,当没有电场作用于液晶分子时,光无法通过。
通过控制每个像素的电场,可以实现对光的控制。
当某个像素施加电场时,该像素就会变得透明,光可以通过,而当没有电场作用时,该像素会呈现不透明的状态,光无法通过。
lcd屏显示原理
液晶显示器(LCD)是一种利用液晶的光学特性来显示图像的设备。
它由液晶层、玻璃基板、电极膜和背光源等部分组成。
液晶层是LCD的核心部分,在两块玻璃基板之间填充液晶物质。
这些液晶物质可以通过电场的作用改变其分子排列方式,进而改变光的透射性。
液晶分子的排列方式分为两种:平行排列和垂直排列。
当液晶分子是平行排列时,光线无法通过液晶层,显示器呈现黑色。
而当液晶分子垂直排列时,光线可以透过液晶层,显示器呈现亮色。
电极膜是液晶层中的两个电极,它们通过电信号控制液晶层中液晶分子的排列方式。
一个电极是透明电极,用来作为显示屏幕的触控面板。
另一个电极是传输电极,用来生成电场。
当电场作用在液晶层上时,液晶分子会根据电场的强弱和极性发生变化,从而改变液晶层的透光性。
传输电极和透明电极之间的电场通过透明电极的触点控制。
当电场强时,液晶分子垂直排列,使光线可以透过液晶层。
而当电场弱或者不存在时,液晶分子平行排列,光线则被阻挡,显示器呈现黑色。
在LCD的背后还有一个背光源,通常是冷阴极荧光灯(CCFL)或LED。
背光源的作用是照亮液晶屏幕,使得图像能够被观
察者看到。
背光源通常位于LCD的背后或者背光模块中,通
过液晶屏幕的透光性将光线传递到前方。
当电场发生变化时,液晶层的透光性也会相应变化。
通过在不
同位置施加电场,液晶分子的排列方式会因此改变,从而显示出不同的图像或字母。
总的来说,液晶屏显示原理是通过控制电场改变液晶层中液晶分子的排列方式,透过背光源照亮液晶屏幕,从而形成图片或文字的显示。
LCD结构和显示原理LCD(Liquid Crystal Display)又称为液晶显示器,是一种通过控制液晶分子排列来实现图像显示的技术。
液晶是一种处于液态和固态之间的物质,具有很好的光学性能。
LCD结构可以分为液晶层、驱动电路和背光源三个部分,下面将详细介绍液晶的结构和显示原理。
1.液晶层结构:液晶层是LCD显示器的关键部分,通常由两层平行排列的玻璃基板构成,中间注入了液晶材料。
每个基板上有数以百万计的液晶单元,每个液晶单元相当于一个微小的光阀门。
液晶单元由液晶分子和电极组成,通过电压的变化来控制液晶分子的排列状态,从而改变光的透过程度。
2.驱动电路结构:驱动电路是控制LCD显示的关键组成部分,主要由扫描电路和数据电路组成。
扫描电路负责按行选定液晶单元,数据电路负责向液晶单元提供电压,决定液晶单元的亮度和颜色。
驱动电路的设计和性能对于显示质量和响应速度有着重要影响。
3.背光源结构:背光源是提供LCD亮度的光源,常用的背光源有冷阴极管(CCFL)和LED(Light Emitting Diode)两种。
冷阴极管背光源是早期使用较多的技术,通过高压放电使气体产生紫外线,进而激发荧光粉产生可见光。
而LED背光源则使用LED作为发光材料,具有更高的亮度和寿命,同时能够实现背光的局部调节。
液晶显示的原理是利用液晶分子的排列状态来改变光的透过程度,从而显示出不同的图像。
液晶分子有两种基本的排列状态,即平行排列和垂直排列。
当液晶分子垂直排列时,光无法穿过液晶层而呈现黑色;当液晶分子平行排列时,光可以透过液晶层而呈现亮色。
当外加电压加在液晶单元上时,液晶分子会发生形变,从而改变排列状态。
通过控制电压的大小和频率,可以使液晶分子处于平行排列或垂直排列的状态,从而实现不同亮度的显示。
具体的显示过程如下:1.扫描电路逐行选中液晶单元,并向数据电路发送需要显示的图像信号。
2.数据电路根据接收到的信号,产生相应的电压,通过驱动电极加在液晶单元上。
LCD驱动方式及显示原理LCD (Liquid Crystal Display)是一种平板显示器技术,广泛应用于电子设备的显示屏上。
LCD驱动方式及显示原理是如何实现LCD屏幕的像素控制和图像显示的关键。
下面将详细介绍LCD驱动方式及显示原理。
1.LCD驱动方式:(1)数字式驱动数字式驱动是最常用的驱动方式,通过数字信号来对LCD显示器的像素进行控制。
-静态驱动:使用固定的电压,例如使用一个稳定的电压源,用于控制LCD屏幕的每个像素。
-动态驱动:分类为1/240、1/480、1/960、1/1200等等格式。
它在特定的时钟频率下,快速切换电压,使液晶分子在两种状态之间变化。
(2)模拟式驱动模拟式驱动是通过模拟信号来控制LCD显示器的像素。
它通常用于LCD屏幕上像素点较少的低分辨率显示设备。
-逐行驱动:按照行顺序逐个驱动LCD的所有像素点。
-平面驱动:将整个屏幕划分为很多平面,并且同时驱动每个平面的像素。
2.LCD显示原理:LCD显示原理涉及到电光效应和液晶分子的操控。
(1)电光效应当电压施加在液晶材料上时,其分子将发生旋转或重新排列,从而改变透过的光的方向,从而改变液晶材料的透过性。
液晶显示屏架构中的液晶分子通常被安排成两个平行的玻璃衬底之间的夹层。
当无电压施加在液晶分子上时,它们会形成同心圆状。
而当电压施加在液晶分子上时,它们会改变形状,通常是旋转成平行或垂直的状态。
(2)液晶分子的操控液晶显示屏的构造中包含两片玻璃衬底,每个衬底上都有一个导电层。
当电压施加在导电层上时,它会在液晶分子中产生电场。
根据电场的大小和方向,液晶分子将旋转或重新排列,改变透光的方向,并实现对光的控制。
3.LCD驱动流程:(1)数据输入:控制器将图像数据(RGB值)传输到LCD驱动电路。
(2)数据解码:LCD驱动电路将输入的图像数据转换为液晶分子可理解的电信号。
(3)电场操控:通过电信号操控液晶分子的排列,将其使之平行或垂直。
lcd像素电路原理摘要:一、引言二、LCD 像素电路原理1.像素结构2.背光模组3.液晶材料4.驱动电路三、LCD 显示技术的发展历程四、LCD 像素电路的应用领域五、LCD 像素电路的未来发展趋势正文:一、引言随着科技的发展,显示技术在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
其中,液晶显示器(LCD)凭借其低功耗、高对比度等优点,成为显示技术领域的一大重要分支。
本文将详细介绍LCD 像素电路的原理,以帮助大家更好地了解这一技术。
二、LCD 像素电路原理1.像素结构LCD 像素电路的基本单元是像素,像素由红、绿、蓝(RGB)三基色组成。
每个基色都由一个液晶盒子和一个彩色滤光片组成。
在液晶盒子中,两片玻璃板之间填充了液晶材料。
通过电压调节液晶分子的排列,可以控制光的透过与否,从而实现图像的显示。
2.背光模组背光模组是像素电路中提供光源的部分。
它通常由LED 或CCFL 等光源组成,为液晶盒子提供均匀且明亮的光线。
背光模组的设计和性能对整个LCD 显示器的功耗和显示效果具有重要影响。
3.液晶材料液晶是一种介于固体和液体之间的物质,具有各向异性的性质。
在LCD 像素电路中,液晶分子的排列方式可以通过电压来调节。
当电压施加到液晶分子上时,它们会改变方向,从而改变光的透过性质。
4.驱动电路驱动电路是像素电路中负责控制电压的部分。
它根据输入的图像信号,控制液晶盒子的电压,从而实现图像的显示。
常见的驱动电路有TFT(薄膜晶体管)和IPS(面内切换)等。
三、LCD 显示技术的发展历程LCD 显示技术自20 世纪60 年代开始发展,经历了从单色到彩色、从低分辨率到高分辨率、从反射式到主动式等多次变革。
随着技术的进步,LCD 显示器的性能和功耗得到了显著改善,应用领域也不断拓展。
四、LCD 像素电路的应用领域LCD 像素电路广泛应用于各种电子设备,如电视、电脑、手机等。
在医疗、交通、工业控制等领域,LCD 显示器也发挥着重要作用。
简述lcd的显示原理液晶显示器(LCD)是目前广泛应用于数字产品中的一种显示技术,像手机、电视、电脑等设备都可以使用LCD技术,这是因为LCD具有低功耗、低辐射、显示效果好等优点。
下面就来简单介绍一下LCD的显示原理。
LCD显示原理一般来说,光学显示系统原理都是基于透光性原理实现的,LCD也不例外。
LCD的显示原理就是在两块透明电极之间,夹杂着一层液晶薄膜,通过改变液晶分子排列的方式,使液晶分子间的电场彼此作用,控制透光性来实现显示的过程。
下面我们来详细解释一下它的原理过程:1. 液晶的极性液晶是能够在电场的作用下改变其光学特性的有机分子,具有正极性与负极性之分,根据不同的液晶类型,其极性也会有所区别,但大多数情况下都是关于主轴对称的。
因为液晶分子的选择性吸收特性,使其在不同定向方式下,具有不同的折射率。
这两种特性都是制作液晶显示器时不可或缺的。
2. 偏振偏振光指将光沿特定方向震动的光线。
由于与液晶分子不同定向相互作用时的折射率不同,会引起整束光线的偏转。
在没有电场的影响下,液晶分子的简单排列方案是连续的和上下建筑相间的平行,给偏振光发送的是几乎所有方向的光线,导致通过液晶样片的光线被解偏后,是毫无价值的。
3. 电场作用在液晶两电极之间加上外电场,在电场的作用下,液晶分子会沿着电场方向发生定向改变,并且在改变的同时产生一个基本的折射率变化。
在电场的作用下,液晶分子可以被分成两类,一种是沿电场方向对齐的液晶分子,另一种则是垂向电场方向对齐的液晶分子。
不同类型的液晶分子具有明显的折射率变化,在电场作用下,液晶分子的折射率和光学性质也会发生改变,导致透过样品的光线得到正确的解偏。
4. 显示当外加电场改变后,液晶分子的排列状态会发生改变,导致透过液晶样片的偏振光会发生改变,并在相应区域形成明暗的显示。
总之,“液晶”是通过控制电场来控制其透光特性,间接地影响吸收、透射或反射光的偏振方向和光的强度,以实现显示的过程的。
LCD显示器电路原理解说一、LCD电源板的工作原理:1.LM2596系列有LM2596S-3.3 LM2596S-5.0 LM2596S-12. LM2596S-ADJ功能脚:PIN1.VIN:最大输入电压为40V.PIN2.OUT: 5V.3.3V.12V可调整1.2V-37V电压输出.PIN3.GNDPIN5.ON/OFF控制。
当Pin5电位<1.3V时ON. 当Pin5电位>1.3时OFF。
2.AIC1084-33C输出+3.3V。
功能脚:PIN1.GND PIN2.Vout PIN3.VIN3.3842构成稳压源输出+12V。
AOC液晶显示器为适用于世界不同国家与地区的交流电压种类和频率的需要,其稳压电源电路都采用UC3842PWM脉宽调制型开关电源集成控制器。
UC3842的工作原理: 7脚为电压输入端,其启动电压范围为16—30V,在电源启动时,如果Vcc 小于16V时输入电压施密特比较器输出为0,此时无基准电压产生,电路不工作,当Vcc大于16V时,输入电压施密特比较器高电平到5V基准稳压器,产生5V基准电压,此电方面供内部电路工作,另一方面通过8脚向外部提供参考电压。
当施密特比较器翻转为高电平(即IC启动之后),Vcc可以在10—34V范围内变化而不影响的工作状态,当Vcc低于10V时,施密特比较器又翻转为低电平,电路停止工作。
当基准稳压源有5V基准电压输出时,基准电压检测逻辑比较器即送出高电平信号到输出电路,同时,振荡器将根据4脚外接Rt、Ct的参数振荡信号,引信号一路直接加到图腾柱式电路的输入端,另一路加到PWM脉冲宽度控制器RS触发器的置位端,RS型PWM脉宽调制器的R接电流检测比较器输出端,R端为占空比调节控制器,当R电压上升时,Q输出端脉冲加宽,同时6脚送出脉冲也加宽(占空比增大);当R电压下降时,Q输出端脉宽变窄,同时6脚送出的脉冲变窄(上空比减小)。
2脚一般接输出电压取样信号,也称反馈信号,当2脚电压上升时,1脚电压将下降,R端随之下降,从而脉宽变窄;反之6脚脉冲变宽。
3脚为电流传感端,通常在功率管的源极式发射极串入一小阻值的取样电阻,将流过开关管的电流转换为电压,并将此电压引入3脚,当负载短路或其它原因引起功率管电流增加,并使取样电阻的电压超过1V时,6脚输出被关掉。
1、稳压原理:由R936、R937构成对输出电压的取样,取样电压的改变将引起IC905 K 端电压的变化,这种变化通过IC903的有传输,使IC901 2 脚电压随之变化,从而改IC901 6 脚输出的脉宽而改变输出电压的目的。
稳压的过程是一个负反馈过程,即输出电压发生升高时,反馈使IC901输出脉冲宽度变窄,从而达到降低输出电压的目的,达到稳压作用。
TL431的内部含有一个2.5V的基准电压,所以当在REF端引入输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。
如图3所示的电路中,当R1和R2的阻值确定时,两者对Vo的分压引入反馈,若Vo增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加,从而又导致Vo下降。
显见,这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定,此时Vo=(1+R1/R2)Vref。
选择不同的R1和R2的什可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出,特别的,和当R1=R2时。
Vo=5V.需要注意的是,在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1mA。
2. 保护电路:使电路输出端关闭有两种方法1)将3脚电压上升1v以上. 2)将1脚电压下降1v以下上述两种情况都是电流测定比较器输出高电平,PWM锁存器复位关闭了输出端,直到下一个时钟脉冲将PWM锁存器位置为止。
1.过压保护:当取样误差放大或脉宽调整等电路发生故障时,由于开关调整Q02导通时间过长会引起输出电压急剧上升,输出电压过高会使负载过压而损坏,电源必须停止工作,这里用D03 2ENER管设定检测点,当C04两端电压超过20v时稳压管奇纳特性可控硅V01被触发导通,从而使3842Pin1为0v。
2.过流保护:当负载短路,开关调整管Q02导通时间及电流增大,很容易因过流损坏,过流保护取样电阻由R09组成,当负载短路时流过Q02、R09电流增大,R09两端压降升增大,当3442Pin3升高到1v以时保护动作。
3.软启动回路:驱动脉冲逐渐增加宽度到设定值,使输出电压慢慢建立这个过程叫软启动。
为了限制启动电流,必须使启动中导通占空比慢慢增加,VC3842Pin1就是决定导通占空比大小的,软启动电路是由Q01、G1、D02、R13组成电源启动时VC3842Pin8 5v基准电压,经的R13对C11充电,控制Q01导通量,使3842Pin1电压缓慢升高。
4.开关干扰抑制:在反激励变换器中,开关调整管Q02由饱和转向截止时,由于输出端的整流二级管D13存在着截止转为导通恢复时间,再加上变压器的漏感等,会使开关管的集电板与发射极间出现过冲,这个尖峰脉冲不仅会造成干扰,而且有击穿开关管,另外由于漏感,引线电感和分布电容的存在,将在电路中产生振铃干扰。
在80AL15-3-LI电源板中采取以下措施,使干扰减少:在电源输入端加装一个滤波器,滤波器由电感T01与电容C01、C27、C26组成,用它防止开关电源高次谐波通过电网干扰其它设备和防止外部用电设备对开关电源干扰,在变压器T02 4、5两端并一个缓冲网络由D01、C06、R03组成,Q2导通时Vu电压加在T02 4、5上,由于D01反偏阻止C06的充电,所以VC06=0,当Q2关断时,由于反激作用,Q2集电极电压快速上升,但由于D01此时有正偏压而导通,即Q2集电极电压对R03、C06分流,VC06电压逐渐上升,而且错位在2Vs数值上,从而把Q2集电极上升的尖峰电压的顶部削,在周期的剩下的时间里,随着R03放电电流减小,C06的电压降会返回到原来值,多作的反激电能会被R06消耗掉.二、INVERTER(升压)板工作原理:产生Panel灯管所需启动时1600V高压和正常工作时600V~700电压。
1.CON1各脚功能:1)pin1为+12V电源输入脚(Vin)。
2)pin2为接地脚(GND)。
3)pin3为软开关也称为背景灯开关(ENB)脚(Blalk Hight--EN)。
正常工作状态下CPU Pin8输出高电位,使Q1、Q2导通,12V电源输入U1的Pin2 U1进入工作状态,Panel背景灯亮,当切换画面或进入节能状态时,CPU Pin8变为低电平,Q1、Q2截止,U1供电断开,Panel背景灯关掉。
4)pin4为Panel亮度控制输入脚。
5)Pin5为空脚。
2.U1各脚功能:1)Pin1为PWM输出脚。
2)Pin2为IC电源+12V供电输入脚。
3)Pin3为比较输出脚。
4)Pin4为INVERTER电源输出反馈脚。
5)Pin5为电路短路保护脚。
6)Pin6为死区时间控制脚。
7)Pin7为振荡器外接电阻脚。
8)Pin8为接地脚。
3.TL5001工作原理:1)INVERTER输出反馈:TL5001第4脚为INVERTER输出反馈电路,反馈回路由R17、R18、D3、C5、R5构成,负载信息通过该回路取样反馈到IC内部的比较器。
空裁保护:当CON3和CON2没有接Panel背景灯管负载时,TL5001第4脚没有反馈电压,这时IC内部误差放大器输出为高电位,即Comp(IC Pin3)为高电位,并超出DTC电压值,使输出关掉,即IC Pin1 PWM输出关掉,同时,由于Comp电位的升高,通过内部电路SCP comparator1的比较,使输出为低电位,内部基准2.5V为SCP外接电容充电,当电位升到大于1V时,SCP comparator2动作也同样使输出关掉。
2)DTC(dead tine control)死区时间控制:TL5001第6脚为DTC,该脚电位取决于外接电阻(IC内部一个恒流源在DTC外接形成固定电压)。
3)OSC振荡器:TL5001内部集成一个振荡频率从20k~500K的可以改变振荡频率的振荡器,振荡频率取决于IC第3脚RT外接电阻,外接电阻从15K到250K。
公司INVERTER外接电阻为33K,振荡频率为185KHZ,振荡三角波Vpp值从0.7到1.3V之间,CompOSC DTC三路比较生成PWM波形,通过改变flybaeh的值可以线性的改善Q3(14431)S极的输出电压,从而改变Panel背景灯的亮度,达到panel画面亮度的目的。
4)SCP(short circuit protection):Tl5001内部有防止输出短路的保护回路,当输出对地短路时,内部基准电压对SCP外接电容充电达到1V时,关掉1脚输出的PWM。
5)UVLO(低电压保护undervoltage-wckout protection):TL5001内部带有低电压保护,当输入供电太低时,保护回路将PWM输出关掉。
6)Error Crmphfier(误差放大):TL5001第3 、4脚内部带一个误差放大器,4脚为FB反馈信号同误差放大器+端1V基准电压比较,输出的3脚COMP同4脚FB输入是一种反相的关系,4脚输入若为线性增大,COMP输出为线性减小。
TL5001第1脚外接的Q4、Q5构成一个推挽放大器,加速Q3的导通,改善PWM的tr时间,Q3(S14431)外接8个脚,主要目的为散热作用。
4.INVERTER的其它原理:1)D2、R12、Q6、R9构成过压保护电路,当负载电压过高时,D2压穿,Q6导通,R9并入RS,大大降低DTC的电压,使ComP电压远远超过DTC值,达到关掉输出之目的。
2)高压产生及输出:Q7、Q8周围元件构成一个振荡,当电路工作时,Q7、Q8交替导通,产生一个如图2的电压波形:图2 图3该电压小波形频率约为96KHZ,Vpp为12V该电压通过PT1的耦合升压到正常工作Vpp为600~700V,该值取决于PT1的初、次级的匝数比,级过耦合之后,输的电压波形变为如图3该波形频率为48KHZ 为初级波形的1/2(如图3):三、Gm5020 Scaler简介gm5020是一个图形处理芯片,可为LCD显示器和其它显示屏提供高质量的图象。
它是由三个ADC,一个DVI兼容的TMDS接收器,一个高质量的放大和缩小处理电路,画面速率转换器,OSD控制器,一个微处理器各许多其它的功能组成的一个单芯片设备,此芯片支持各种简单的,灵活的、解决方案,只需极少的外围电路。
Gm59020操作频率可达到160MZH,对于双接口(模拟与数字)LCD显示器最理想的使用状态是SXGA方案。
1.Gm5020的特征:1)4)成高带宽的数字内容保护(HDCP)5)嵌入微处理器,经简化OSD的生成6)芯片通用OSD处理功能7)系统时间与一个外部晶体同步8)有可编程的伽马校正(CLUT)9)真彩色的间色调整和数字彩色控制10)调、饱和度、亮度、对比度和伽马控制,适用于RGB和YUV信号11)PWM背景灯亮度控制11)5V输入公差12)高质量的先进图象处理器a)完全可编程的放大/缩小比率 b)独立的水平/垂直放大和缩小c)各种尖角控制 d)取消波纹 e)可调整的图象处理算法12)模拟RGB输入端口a)支持SXGA,最高达到85Hz b)支持绿色同步(SOG)和混合同步方式13)DVI兼容的数字输入端口a)有一个连接口的单片TMDS接收器 b)操作频率可以高达160MHzc)可直接到所有的DVI兼容TMDS发送器 d)高带宽的数字内容保护(HDCP)14)数字视频端口2.时钟选项:gm5020有四个时钟输入,所有其它时钟都是从这中个当中的一个或多个使用直接数字合成技术获得的。