液晶显示——驱动
第4章有源矩阵液晶显示的驱动
第四章 有源矩阵液晶显示的驱动无源矩阵驱动的缺点1、 存在交叉串扰，驱动路数的宽容度α随N 的增加而迅速下降，11max −+=N N α，使对比度降低。
2、 当N 上升，象素工作的占空比1/N 也下降，需提高驱动电压（引起象素电极间的电压差减小，从而降低显示质量）。
有源矩阵分类4.1二端有源器件一、二极管寻址矩阵液晶显示1、液晶盒与二极管串联电路的电光特性γ=V 90/V 10 →γ= (V b +V 90) /（V b +V 10） 即γ= 1+ΔV /（V b +V 10） （ΔV=V 90―V 10） 若二极管伏安特性呈理想矩形，V b 大，γ→1。
（可突破液晶屏的扫描极限） 2、等效电路D NM 和P NM 分别代表二极管和液晶象素；寻址过程与普通液晶屏一样，象素的开启电压与二极管的正向压降有关。
二极管反向电阻大于液晶像素的漏阻，被选择像素充上电压后，当寻址信号移去后，仍将保持，因为串联的二极管反向不导通。
像素上电荷只有靠自身的漏电才能泄放掉，这决定于液晶像素的介质弛豫常数τlc 。
Y b 90 Y XF b单二极管有源矩阵可消除交叉效应，但无存储效应。
二、双阈值元件 1、结构图4-3 双阈值元件寻址的液晶器件的等效电路和驱动电压波形2、寻址扫描脉冲：正的置位(充电)脉冲和负的复位(放电)脉脉冲组成。
1）复位：Xi 加-nV b ，Yj 接地；i 行上D ijB 导通放电，电压清零； 2）置位：Xi 加nV b ，Yj 加V Y ；i 行上D ijA 导通对LC 充电。
满足条件：nV b +V Y > V 90nV b < V 104.2 三端有源器件二端子AM 方式：大大提高了液晶显示的显示容量、对比度和响应速度。
但二端子元件的阈值电压的均匀性和稳定性将直接影响显示特性；寄生电容C NL 必须满足C NL /C LC <0.1。
三端子AM 方式（FET ）：可把开关元件的控制电压和液晶像素的驱动电压分开设置。
lcd液晶驱动2
图４译码器ＬＥＤ模式仿真波形
Ｆｉｇ．４ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｖ＠ｆｏｒｍ ｏｆ ｄｅｃｏｄｅｒ ｉｎ ＬＥＤ ｍｏｄｅ
［２］李维程，郭强．液晶显示应用技术［Ｍ］．北京：电子工业出版 社，２０００：３３９—３４４．
［３］刘润华，单亦先．电子设计自动化［Ｍ］．东营：石油大学出版
社，２００１：１２７一１３４．
的方波信号，其电压是脉冲信号的两倍，因而显示器显 示字形；而当Ａ＝０时，异或门输出脉冲信号Ｃ与其输 入信号Ｂ同频同相，从而使ＬＣＤ显示器的两端电压为 ０，显示器呈白色而不显示字形。
…时： ］ｎ厂
ｎ几
黑
公共电极
图１ 液晶驱动电路及电极波形
Ｆｉｇ．１ ＬＣＤ ｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ
在数字系统的信息显示中，十进制数字的显示是 最基本的显示方式，通常对于ＬＥＤ和ＬＣＤ显示器，应 采用不同的显示译码器，这样对于硬件电路已设计好 的系统其显示器就只能固定为一种，而使用ＣＰＬＤ／ＦＰ— ＧＡ所设计的通用显示译码器，无需改变电路硬件结 构即可实现ＬＥＤ或ＬＣＤ的数码显示。
修改稿收到日期：２００７—１０—１９。 作者邓翔宇，男，１９７４年生，２００５年毕业于西安电子科技大学通信 工程学院，获硕士学位，讲师；主要从事电子与通信工程专业方面的研 究。
基于ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ的ＬＥＤ／ＬＣＤ通用显示译码器设计邓翔宇
基于ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ的ＬＥＤ／ＬＣＤ通用显示译码器设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｏｍｍｏｎｌｙ Ｕｓｅｄ ＬＥＤ／ＬＣＤ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｃｏｄｅｒ Ｂａｓｅｄ ＯＲ ＦＰＧ芦／ＣＰＬＤ
邓翔穹
（兰州工业高等专科学校电气工程系，甘肃兰州７３００５０）
液晶显示器故障实例之驱动板
液晶显示器故障实例之驱动板三星153V故障现象和故障特点：插上信号线开机正常显示，一段时间后黑屏，马上又亮起、又黑屏、如此反复；不插信号线屏幕菜单提示：“检查信号线”。
故障部位：MCU程序坏。
联想LXH-L15【冠捷T560K】故障现象和故障特点：通电黑屏，亮黄灯，开关失灵。
故障部位：MCU程序坏。
通病。
爱国者586T【主芯片gm2115,中华双50pin屏】故障现象和故障特点：通电3－5秒内开关和AUTO功能正常，其它按键失灵；3－5秒以后所有按键都失灵；图象很亮或者很暗。
故障部位：图像处理芯片旁边的U201【HT24LC04】EEPROM程序混乱。
通病。
杂牌15寸，用乐华3L的通用板故障现象和故障特点：黑屏，不开机。
插或者不插信号线都一样。
故障部位：MCU程序坏。
联想17寸LXH-P17L3【飞利浦代工，主芯片gm2126，广辉QD17ER01屏】故障现象和故障特点：无图象，菜单正常，所有按键都管用。
故障部位：EEPROM 24C16程序坏。
【用飞利浦170C4的程序】。
通病。
联想15寸LXH-P15L4【飞利浦代工】故障现象和故障特点：图象上有满屏的绿色噪波点儿和横线干扰，菜单正常。
故障部位：EEPROM 24C16程序坏。
【用855或969的程序】。
通病。
联想15寸LXH-GJ15L3【冠捷T560K，顶部按键】故障现象和故障特点：有时能开机，白屏无图象；有时不能开机。
故障部位：MCU程序坏。
通病。
DELL 15寸E153Fpc【冠捷代工，小板子，主芯片gmZAN3XL】故障现象和故障特点：通电亮红灯，开关失灵，黑屏。
故障部位：MCU程序坏。
【SM9564 56L1125-522 SP2 V1.05此芯片不能刷写】。
通病。
联想15寸LXH-P15L4【飞利浦代工，主芯片gm2116】故障现象和故障特点：开机亮绿灯，无图象有菜单但是菜单乱码。
故障部位：EEPROM 24C16程序坏【用855或969的程序】。
LED液晶显示器的驱动原理
LED液晶显示器的驱动原理简介LED液晶显示器是一种基于液晶技术和LED背光技术的显示设备。
它具有低功耗、高亮度、高对比度、快速响应和宽视角等优点，被广泛应用于电子产品中，如电视、电脑显示器、手机和平板电脑等。
本文将介绍LED液晶显示器的驱动原理，包括液晶分子的排列、驱动电路和背光灯的控制。
液晶分子的排列LED液晶显示器的核心是液晶分子的排列，通过控制液晶分子的排列来实现像素的开关。
液晶分子可分为向列型和向行型两种，它们的排列方式决定了液晶分子的光学性质。
当液晶分子垂直排列时，称为向列型液晶（TN液晶）。
当向列型液晶不受电场作用时，光无法通过，显示为黑色。
当液晶分子受到电场作用时，排列会发生改变，光可以通过，显示为亮色。
通过控制电场的强弱可以实现液晶分子的开关，从而显示出不同颜色的像素。
当液晶分子平行排列时，称为向行型液晶（IPS液晶）。
向行型液晶的工作原理与向列型液晶类似，通过控制电场的强弱来实现液晶像素的开关。
驱动电路LED液晶显示器的驱动电路主要由驱动芯片和控制电路组成。
驱动芯片驱动芯片是控制液晶分子排列的关键部件。
它通常由多个行驱动器和列驱动器组成。
行驱动器负责控制向行型液晶的排列，列驱动器负责控制向列型液晶的排列。
驱动芯片通过接收来自控制电路的指令和数据，并将其转换成驱动信号，输出到液晶屏的行和列上。
通过逐行逐列的扫描方式，将驱动信号传输到每个像素上，从而实现对像素的控制。
控制电路控制电路负责与操作系统或外部设备进行通信，接收图像和视频数据，并将其转换成驱动芯片所需的指令和数据。
控制电路还负责控制LED背光灯的亮度和背光区域的划分。
通过调节LED背光灯的亮度，可以实现屏幕的亮度调节。
通过划分背光区域，可以实现局部背光调节，提高画面的对比度。
背光灯的控制LED液晶显示器的背光灯通常采用LED作为光源，具有高亮度和高能效的特点。
背光灯的控制对于显示器的亮度、对比度和颜色的表现至关重要。
背光灯的控制通常通过PWM（脉宽调制）技术实现。
显示与成像技术-第一部显示第三章2_液晶驱动技术 (1).
二极管环寻址矩阵液晶显示器件
TFT AMLCD 的分类
TFT的工作原理
栅压
漏源电压
面板說明
S1 G1 G2 G3 TFT Source 線
CLC
S2
S3
Sn-1 Sn
ITO
Gate 線 液晶電容
儲存電容 Gm-1 Gm
com
31
S1 G1 G2 G3
S2
S3
Sn-2 Sn-1 Sn
Gm-2 Gm-1 Gm
（1）扫描到G1行，该行上的全部FET导通。各列信号电压施加到液晶像素上， 并对并联的电容充电。 （2）扫描完G1后，G1上全部FET断开，不管以后列上信号如何变化，对为扫 描行上的像素都无影响。（消除了交叉效应） （3) 未扫描的G1由于与外界电压切断，信号电压在液晶像素上保持一帧时间
3、冷阴极荧光灯（CCFL)照明系统 是一种依靠冷阴极气体放电，激发荧光粉而发光的光源。
特点：光致发光的荧光粉品种齐全，转化率高，是一种色 温高，亮度高的理想光源。可调制成标准的三基色，目前 是彩色液晶显示的最佳光源？（能源利用率低其功耗较高 ）
⑴反射式：厚度较大、重量和功耗也较大，不符合目前 便携式设备轻薄、低功耗的要求，使用量越来越少。 (2) 侧导光式：超薄、重力轻、功耗小、大型液晶显示 器的首选配套产品。
32Байду номын сангаас
扫描电压控制(栅极）
TFT元件
液晶
保持電容
加入電壓
（1）因TFT元件的动作类似一個开关(Switch)，液晶元件 的作用類似一個电容，通过Switch的ON/OFF對电容儲存 的电压值进行更新/保持。 （2）SW ON時信号写入(加入、記录)在液晶电容上，在 以外時間 SW OFF，可防止信号从液晶电容洩漏。 （3）在必要時可將保持电容与液晶电容并联，以改善其 保持特性。
液晶显示器常用“驱动板”介绍
液晶显示器常用“驱动板”介绍液晶显示器作为现代显示技术的代表，其应用领域越来越广泛。
在基于液晶显示器的各种设备中，驱动板是重要的组成部分，在液晶显示器中起到了关键的作用。
通过驱动板的工作，液晶显示器可以得到相应的电源信号，驱动像素点的亮度和颜色，实现显示。
液晶显示器常用的驱动板有很多，其中比较常用的有T-CON驱动板、模组驱动板、LED驱动板等，下面将分别介绍。
T-CON驱动板：T-CON驱动板也称为LVDS驱动板，通常用于笔记本电脑和一些小型液晶屏幕。
T-CON驱动板的主要作用是把来自主板上显示芯片的数字信号转换成模拟信号，然后通过LVDS电缆把信号传输到液晶显像素点上，从而实现显示。
T-CON驱动板具有简单、稳定、易于维修等特点，是小型液晶显示器中普遍采用的一种驱动方式。
模组驱动板：模组驱动板是液晶电视、液晶显示器中常用的一种驱动方式。
它主要由数字信号处理器、驱动芯片和电源组成。
模组驱动板通常被集成在LCD模组中，因此也称为LCD 驱动模块。
模组驱动板的主要作用是将来自主板上的数字信号逐层转换成模拟信号，再通过RGB接口输出到液晶显示屏幕中，实现显示。
模组驱动板具有分层显示、高清晰度、颜色鲜艳等特点，是大型液晶显示屏幕的主流显示方式。
LED驱动板：LED驱动板是由电源、控制芯片、放大器、OCP保护等元件组成的一种电路板。
它主要被用于LED背光液晶显示屏中，通过控制整个屏幕的亮度来实现显示。
LED驱动板的工作原理是先将来自主板上的数字信号转换成模拟信号，再将其输出到LED背光驱动芯片，由驱动芯片控制LED灯的亮度，从而实现整个屏幕的亮度调节。
LED驱动板具有功率稳定、能效高、成本低等优点，是现代液晶显示设备中广泛应用的驱动方式之一。
经过上述的介绍可以看出，液晶显示器中不同的驱动板具有不同的特点和应用范围。
根据不同的需求，我们可以选择不同类型的驱动板，以实现不同的显示效果。
液晶显示器不仅在个人娱乐和办公领域有广泛应用，也在医疗、汽车、教育、军事等领域发挥着重要的作用。
液晶显示器LCD驱动IC基础知识
Gate
n+ a-Si i a-Si
Gate insulator SiNx
Passivation SiNx
Glass
13
Data
Pixel
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TFT LCD 的基本结构
14
4. TFT LCD整体结构 TFT LCD驱动原理
如果为single IC也是包含两部 分，gate driver and source driver.
• 基本上，LCD是藉由电场加于液晶，改 变其双折射现像，并配合偏光片来决定 光的路径。以显示出对比，并利用color filter来呈现出色彩。
第4页，共30页
显示的基本原理
5
1. 偏光板的使用：使用偏光片，可决定光的行进路线。
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显示的基本原理
6
2. Rubbing的定向：可使液晶分子呈现规则的排列
讯号输入
ACF & 导电粒子
Driver IC TFT 玻璃
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15
Outline
Driver IC的基本概念
1. Gate Driver 2. Source Driver
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Gate IC
1. The introduction of Gate driver
• Also Scan driver or Row driver
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那么LCD (Liquid cystal display)通过什 么样的方式外加一个电场，改变液晶原有 的扭转排列状态。
第9页，共30页
10
Outline
TFT LCD基本结构
1. TFT 基本的剖面图 2. TFT LCD等效电路 3. TFT LCD内部Device的截面图 4. TFT LCD整体结构
lcd显示驱动原理
lcd显示驱动原理液晶显示器（Liquid Crystal Display, LCD）是一种利用液晶体的光学特性来输出图像的设备。
它由液晶层、驱动电路、背光源和控制电路组成。
LCD显示驱动的原理可以分为以下几个步骤：1.电压施加：通过驱动电路向液晶层施加电压，使得液晶分子朝向不同的方向排列，从而改变光的传播方式。
2.光的传播：当液晶分子排列有序时，光的传播路径会改变。
通过调整电压的变化，可以控制液晶分子的排列，从而改变光的传播路径。
3.亮度调节：通过控制电压的大小和频率，可以调节背光源的亮度，从而实现LCD显示的亮度调节。
4.像素控制：LCD面板由一个个像素组成，每个像素都有液晶分子和彩色滤光片。
通过调整液晶分子的排列和滤光片的透光性，可以控制每个像素的颜色和亮度，从而显示出图像。
总的来说，LCD显示驱动是通过驱动电路控制液晶分子的排列和背光源的亮度，从而实现像素的控制和图像显示。
控制电路会接收输入信号，并将其转化为相应的驱动信号，通过驱动电路控制液晶的排列方式和背光的亮度，最终将图像显示在LCD屏幕上。
LCD显示驱动的原理进一步细化如下：1. LCD结构：液晶显示器由液晶分子和彩色滤光片组成。
彩色滤光片负责调整光的颜色，液晶分子则负责控制光的透过与阻挡。
2. 电压控制液晶分子：液晶分子在不同的电场作用下，具有不同的排列方式。
液晶分子的排列方式会影响光的传播路径，从而实现光的显示。
通过驱动电路施加不同的电压，可以改变液晶分子的排列方式。
3. 二极管结构驱动：常见的液晶显示器驱动方式是使用二极管结构。
每个像素有一个单独的液晶分子和驱动电路，通过对每个像素的电压进行控制，可以通过改变液晶分子的排列方式来实现图像的显示。
4. 行列扫描：驱动电路会按照一定的顺序对每一行的像素进行扫描，控制电压的变化使得液晶分子的排列发生变化。
这样可以通过逐行扫描的方式将整个图像显示出来。
5. 背光控制：液晶显示器通常需要背光才能正常显示。
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液晶显示矩阵的RMS驱动
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液晶的响应时间受其黏度、液晶盒的厚度以及其他因素的制约，比被选择的那一 瞬间的时间长得多，而且液晶的响应与被施加的电场的平方成正比。以上两个条 件是液晶显示器响应均方根电压( Root Mea.n Square,RMS)的条件。问题是， 根据液晶的电光响应，如何设计确定行驱动以及列驱动信号，使LCD单元达到期 望的RMS电压。
4、LCD驱动方式
a)有源(Active) & 无源(Passive)方式
Signal Electrodes
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Storage Capacitor
Switching Device(TFT)
x1 x2 x3 x4 x5 x6 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y1 y2
x1 x2 x3 x4 x5 x6
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Hale Waihona Puke 目录1、液晶平面显示器件的寻址方式 2、扫描方式 3、灰度图像的显示
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液晶平面显示器件的寻址方式
1、字段显示器的静态寻址方式
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液晶平面显示器件的寻址方式
1、字段显示器的静态寻址方式
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由于向列型液晶没有极性区别，同时又要保证在液晶相对的电极上加上纯粹 的交流电场，公共电极一般用方波驱动，被选点加上与公共电极极性相反、 幅度相等的方波，非选点加上与公共电极相同的方波，如图4-3所示
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隔行扫描是在播映时把“单行”及“双行”的画面合并，而每幅“奇数行” 及“偶数行”的画面时间上大约会有六十分之一秒的相差，当画面合并时， 多会有些偏差而导致画面不够清晰，逐行扫描之中每格画面的行数都相同， 故此在进行定格时画面自然会较清晰。 隔行扫描 逐行扫描
3、扫描频率 LOGO 逐行扫描 ----如果分辨率为1920*1080,即有1080行,而此 1080行构成1帧 帧频率是60 Frame/S ----每秒钟显示60个画面
灰度图像的显示
三、脉宽调制法
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灰度图像的显示
三、脉宽调制法
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脉宽调制法是把行寻址周期的时段再分段，例如分解成16个子段，在每个子段 上根据灰度要求由列电极根据灰度按比例加上on或off的电压。全部子段都加上 on的电压（即选通），该单元具有最高的亮度；都加上off的电压（即非选通）， 该单元具有最低的亮度。一些子段加上on，列口加上on的时间的比例为f,0<f<1， 另一些子段加上off的电压，例如加上off时间的比例为1-f根据off和on时间的长短 就可以得到不同的灰度。
y3
y4 y5 y6 y7
(Passive Matrix LCD)
(Active Matrix LCD)
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b)Active & Passive说明
无源矩阵LCD: •难以快速控制单独的液晶亚像素单元 •对比度低,响应速度慢 •显示灰度时易产生交叉效应,显示容量小,只适用于小尺寸显示器 有源矩阵LCD： 与无源矩阵LCD相似，有源矩阵LCD的上下表层也纵横有序排列着用铟锡 氧化物(ITO)做成的透明电极。所不同的是在每个亚像素中都加入薄膜 晶体管(TFT)，可以迅速灵活控制单个亚像素单元。由于亚像素之间的 串扰很小,所以AMLCD在对比度,响应速度和显示容量方面的性能较PMLCD 更为优异。 由于TFT电极是利用薄膜技术制作的，薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD） 也因此得名。
液晶平面显示器件的寻址方式
1、字段显示器的静态寻址方式
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液晶平面显示器件的寻址方式
二、文字、图形的动态寻址
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液晶平面显示器件的寻址方式
二、文字、图形的动态寻址
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液晶平面显示器件的寻址方式
二、文字、图形的动态寻址
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1、1/2驱动法：被选行电极1/2V，非选行电极置0。被选的列-1/2V电位，非被选 列电极1/2V。则被选点电压为V，非选点为|1/2V|. 2、1/3驱动法：被选行电极2/3V，非选行电极置0。被选的列-1/3V电位，非被选 列电极1/3V。则被选点电压为V，非选点为|1/3V|.
扫描方式
1) 隔行扫描(Interlace Scan)
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依次驱动奇数行，在下一场中驱动偶数行，在两个场中构成整个画面 (Frame)。
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2) 逐行扫描(Progressive Scan)
依次驱动每一行，以1场形成1帧的方式构成整个画面,是 目前TFT-LCD驱动方法。
Progressive Scan Vs Interlace Scan
灰度图像的显示
一、面积灰度调制法
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灰度图像的显示
一、面积灰度调制法
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面积灰度调制方法适用于所有的LCD器件。这种方法是将LCD上的一个单元分成 可以单独控制的多个子单元，比如3 x3个子单元，当该单元中的不同数量的子单 元被选通时，从适当距离观察而获得表观的相应灰度等级。如图4- 30所示的9个 子单元可以获得10级灰度。由于子单元是相互独立的，所以10级灰度相当于将 LCD的像素数乘以9。面积灰度调制法大大增加了显示单元的数量和驱动电路的 数量，降低了分辨力，它只适用于如铁电LCD、双稳态LCD之类寻址能力较大的 液晶显示器的驱动方式。
灰度图像的显示
二、帧分解调制法
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帧分解调制法也普遍地适用于所有的LCD器件。其基本方法是把一帧灰度图像分 解成16帧或更多帧的黑白子图像，在通常的一帧的时间之内显示这16帧子图像。 若某像素在这16帧都选通，则是最高亮度的：若在这16帧中都不选通，则是最 低亮度的：如果该像素单元在有的帧显示，有的帧不显示，根据显示的帧数的多 寡，就决定了它的灰度。当这16帧图像在极短的时间显示时，由于人的视觉留 以及液晶的迟滞效应就合成了具有灰度的图像。显然，帧分解法要把一帧图像分 解成许多帧，使显示器上数据的传输速率成数量级的增加，考虑到LCD上的R、 C、L分布参数和驱动电路的时滞，若灰度级别太多，则无论对于驱动电路还是 液晶显示器都是困难的。