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文件编号C-P02000附件1版号:1.1液晶显示器驱动原理介绍张世晓2020/2/18液晶显示器驱动原理介绍Agenda：1、液晶基础知识介绍2、TFT器件介绍3、液晶显示器驱动原理4、液晶显示器驱动实现1、液晶基础知识介绍TN型液晶显示器显示原理：TFT-LCD的结构1、液晶基础知识介绍TN型液晶显示器显示原理：液晶的旋光性1、液晶基础知识介绍液晶的电光特性曲线：VTcurve、阈值电压、饱和电压、陡度1、液晶基础知识介绍液晶的电光特性曲线：不同电压和极性1、不同压差有不同穿透率；2、相同压差，不同极性的电压穿透率接近。1、液晶基础知识介绍液晶的电光特性曲线：液晶的响应时间1、液晶基础知识介绍液晶的电光特性曲线：液晶分子各向异性：光学各向异性：no/ne电学各项异性：ɛװ/ɛ┴1、液晶基础知识介绍液晶的电光特性曲线：液晶的响应时间1、液晶基础知识介绍液晶的电光特性曲线：液晶的弹性系数及与液晶特性的联系2、TFT器件介绍TFT器件介绍：半导体产业的核心材料Si2、TFT器件介绍TFT器件介绍：TFT器件及其应用原理GDSGDS使用a-Si制作一个开关以实现对单点的控制2、TFT器件介绍TFT器件介绍：TFT器件特性曲线2、TFT器件介绍TFT器件介绍：TFT器件的两种结构2、TFT器件介绍TFT器件介绍：TFT器件的载流子通道IDS1.主沟道电子电流（1）Gate施加正向偏置电压时a-SiN/a-Si:H界面产生电子累积，在S/D的偏压驱动下在沟道中形成由D向S的电流（2）特性曲线中亚阈值区斜率越高界面质量越好（3）关键制程：a-Si、SiNx、N+成膜、Passivation成膜、N+刻蚀2.背沟道电子电流（1）gate施加正向偏置电压时，a-Si:H/Pass-SiNx产生电子累积，界面形成导电通道（Vth较低时）（2）关键制程：N+-a-Si:H刻蚀、沟道刻蚀后的stripper、passivation成膜前处理3.肖特基空穴电流（1）gate施加负向偏置电压时，a-Si:H/Pass-SiN界面产生空穴，为主要的Ioff漏电路径（2）关键制程：沟道完成后Q-time、M2成膜前处理、anneal1232、TFT器件介绍TFT器件介绍：TFT在线性区的电流公式2、TFT器件介绍TFT器件介绍：TFT在饱和区的电流公式栅极势垒栅极势垒2、TFT器件介绍TFT器件介绍：提取TFT的阈值电压和迁移率-饱和区方法2、TFT器件介绍TFT器件介绍：提取TFT的阈值电压和迁移率-线性区方法12、TFT器件介绍TFT器件介绍：提取TFT的阈值电压和迁移率-线性区方法23、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：液晶显示器的解析度3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：液晶显示器等效电路3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：Cst架构选择CSONGATECSONCOMMON开口率开口率低开口率高驱动信号简单复杂CSongate方式是由下一条gate走线与显示电极形成，当下一条走线送出电压要打开下一个TFT时便会影响到存储电容尚存储电压。但因gate线打开到关闭时间相对于画面更新时间很短，故对显示效果影响较小3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：Common电压的设定COMMON电压变化与否影响最直接的是sourceIC的供电电压压差而IC供电电压大小将直接影响IC的价格3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：实际电压VS理论电压—data、common3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：实际电压VS理论电压—gate3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：极性反转1234512345FrameNColumnsLines+++++++++++++++++++++++++1234512345FrameN+1ColumnsLines⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒1234512345FrameNColumnsLines+++++++++++++++1234512345FrameN+1ColumnsLines⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒⌒++++++++++⌒⌒⌒⌒⌒1234512345FrameNColumnsLines+⌒+⌒+1234512345FrameN+1ColumnsLines⌒+⌒+⌒+⌒+⌒++⌒+⌒++⌒+⌒++⌒+⌒+⌒+⌒+⌒⌒+⌒+⌒⌒+⌒+⌒⌒+⌒+⌒1234512345FrameNColumnsLines+⌒+⌒+1234512345FrameN+1ColumnsLines+⌒+⌒++⌒+⌒+⌒+⌒+⌒⌒+⌒+⌒⌒+⌒+⌒⌒+⌒+⌒+⌒+⌒++⌒+⌒++⌒+⌒+ColumnInversionDotInversionRowInversionFrameInversion3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：极性反转应用3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：液晶电压、灰阶和gamma校正3、液晶显示器驱动原理液晶显示器驱动原理：液晶电压、灰阶和gamma校正4、液晶显示器驱动实现液晶显示器驱动实现：驱动界面介绍TheAnalogInterfaceTheADCInterfaceTheLVDS/PanelLinkInterfaceAnalogADCLVDSPanelLink真彩显示用于桌面监视器用于笔记本电脑用于桌面监视器易发生信号采样错误易发生信号采样错误--边缘锐度低边缘锐度低边缘锐度高边缘锐度高模拟信号噪声影响模拟信号噪声影响传递长度短、噪声margin小高解析度格式易发EMI问题降低EMI问题降低EMI问题画质低画质高画质高成本高成本低成本低兼容性问题兼容性问题4、液晶显示器驱动实现液晶显示器驱动实现：TFT-LCD驱动电路架构TFTLCDPanel1stSourceDriver2ndSourceDriver10thSourceDriver1stGateDriver2ndGateDriver3rdGateDriverRGBRGBVdVgGateLineGateLineVcomCSTCLCPixelTFTGSDSourceLineDC/DCConverterGammaCorrectionVCOMGenerationVccVdd/VssVGH/VGLVr1~Vr10Vr1~Vr104、液晶显示器驱动实现液晶显示器驱动实现：CPU4、液晶显示器驱动实现液晶显示器驱动实现：RGB（Gram写入无需通过系统界面）4、液晶显示器驱动实现液晶显示器驱动实现：GMTJigEPCBAGMTMainUnitDisplayPanelAdapterPCBATestJigMechanicalPartStandardpartsProjectrelatedpartsPowerPartVideoDecoder(Optional)ControlBox4、液晶显示器驱动实现液晶显示器驱动实现：MDDI（MobileDisplayDigitalInterface：移动显示数字接口）使用FPGA输出LVDS信号，按照MDDI协议进行驱动编写及调试优势：（1）提升传输速率（2）降低电磁干扰（3）简化电路设计，减轻连接软板的使用负担4、液晶显示器驱动实现液晶显示器驱动实现：MIPI（MobileIndustryProcessorInterface移动产业处理器接口）MIPI和MDDI都是高速数据传输接口，具体比较如下：标准数据通道数及传输速率基本技术相关协议类型传输数据类型主要应用范围涉及领域MIPI最多支持4个通道，但通道最高1GbpsLVDSD-PHY、CSI、DSI、DBI、DPI、DCS等标准已发布RGBBayer、YUV、RAW、压缩数据、自定义数据2.5G、3G手机、PDA、PMP、手持多媒体设备传感器、LCD驱动器、基带芯片、应用处理器、存储器、软件平台MDDI最多支持4个通道，但通道最高3.2GbpsLVDSTYPEⅠ、Ⅱ、Ⅲ、ⅣRGBBayer、YUV、RAW、压缩数据、自定义数据CDMA2000和WCDMA手机传感器、LCD驱动器、基带芯片4、液晶显示器驱动实现液晶显示器驱动实现：测试平台—51、FPGA+51、DSP+FPGA测试平台导入背景优点缺点51节省资源电路板设计简单，成本低廉使用简单，对于编程仅需要C语言既可维护方便程序更换不便，需要插拔IC无法支持RGB的LCM，不能满足以后的需求FPGA+51RGB的LCM测试采用FPGA，支持PLL，满足RGBLCM测试支持LVDS信号，可用于扩展开发MDDI驱动PCB设计复杂度低（肯定比51高），便于维护程序更换不便，需要插拔IC价格相对较高编程复杂，修改程序的工作量远大于51无法支持Auto-OTP扩展FPGA+DSPAuto-OTP需求同时继承FPGA+51系列的优点DSP集成AD转换器，支持Auto-OTP扩展功能增加SD卡接口，支持FAT32文件读操作程序保存于SD卡，支持SD更换程序（需要公共版的DSP程序，仅产线）增加USB接口，支持USB操作（需要专门编写DSP程序）增加LCM接口buffer，可以通过修改代码来更改IO电压PCB设计相对复杂，成本高程序分FPGA和DSP部分，框架复杂，修改程序时工作量较大目前仅FAT32短文件名，暂不支持长文件名开机较慢