Snel begrip van de werking en het fenomeen van LCD

We proberen de werking en veelvoorkomende verschijnselen van het LCD vanuit elektrisch oogpunt uit te leggen met infographics en op een eenvoudige manier, zodat u snel inzicht krijgt.

Vloeibare kristalcondensator (Clc)

De Liquid Crystal Capacitor (afgekort Clc) is een parallelle plaatcondensator die wordt gevormd door de bovenste gemeenschappelijke glaselektrode en de onderste glazen display-elektrode van het TFT LCD-scherm.

Wanneer de TFT wordt gevoed, zorgt de spanning over Clc ervoor dat het vloeibare kristal afbuigt.

Het equivalente circuit van Clc van een Pixle wordt getoond in figuur 1.

Figuur 1. Het equivalente circuit van Clc van een Pixle
Figuur 1. Het equivalente circuit van Clc van een Pixle

Opslagcondensator (Cs)

Omdat de condensatorwaarde van Clc te klein is, is het nodig om de opslagcondensator (Cs) te verhogen om de effectieve capaciteitswaarde van de pixel te verhogen om de beelden op het scherm te houden tot de volgende verversing.

De Cs-architectuur is hoofdzakelijk verdeeld in twee typen: Cs op gate en Cs op common.

Ze zijn respectievelijk de plaatcapaciteit gevormd door de weergave-elektrode en de poortlijn of de gemeenschappelijke lijn.

Aangezien de Cs op poort alleen de volgende poortlijn gebruikt, terwijl Cs op gemeenschappelijk moet worden omgeleid op lager glas, komt de architectuur van Cs op poort vaker voor.

De equivalente circuits van een pixel van beide architecturen worden weergegeven in figuur 2 hieronder.

Figuur 2. Cs op common en gate
Figuur 2. Cs op common en gate

Hoe verandert de helderheid of kleur van het LCD-scherm?

De verandering in helderheid

Door de spanning over de condensator Clc te veranderen, wordt de toestand van het vloeibare kristal aangepast om te regelen hoeveel licht het LCD-scherm binnendringt.

Neem TN LCD in 90°4V als voorbeeld, de relatie tussen spanning en transmissie wordt weergegeven in figuur 3.

Figuur 3. Helderheidsveranderingen van LCD
Figuur 3. Helderheidsveranderingen van LCD

De verandering van kleuren

Het bovenste glas van het TFT LCD, CF-paneel, bestaat uit kleine puntjes in drie kleuren: rood (R), groen (G) en blauw (B).

Door de intensiteit van de drie primaire kleuren te veranderen, kan het mengsel ervan verschillende kleuren genereren.

Als we een 6-bits LCD als voorbeeld nemen, kan het kleuren weergeven van 2⁶ x 2⁶ x 2⁶ =262,144, en het kleurmengeffect wordt getoond in Afbeelding 4.

Figuur 4. Kleurverandering van LCD
Figuur 4. Kleurverandering van LCD

Correlatie tussen LCD-spanning en lichtdoorlatendheid

Het niveau van de bedrijfsspanning van vloeibare kristallen regelt de hoeveelheid doorgelaten licht, waardoor de helderheid en duisternis van de lichten van rood, groen en blauw worden geregeld.

Als we TN LCD in 4V als voorbeeld nemen, toont de curve de correlatie tussen de bedrijfsspanning van vloeibare kristallen en de lichtdoorlatendheid in afbeelding 5.

Figuur 5. De correlatie van spanning en lichtdoorlatendheid van LCD
Figuur 5. De correlatie van spanning en lichtdoorlatendheid van LCD

LCD-beeldvormingsproces

Equivalent circuit van TFT

TFT wordt gebruikt als spanningsschakelaar om het schrijven en vasthouden van de spanning van elke pixel te regelen, zodat de corresponderende positie van het LCD-scherm met de juiste spanning kan worden geschreven.

Het werkmodel van de N-MOS-buis wordt getoond in figuur 6, en het equivalente circuit van signaalschrijven van de pixel wordt getoond in figuur 7.

Figuur 6. Het werkmodel van de N-MOS buis
Figuur 6. Het werkmodel van de N-MOS buis
Figuur 7. Het equivalente circuit van signaalschrijven van de pixel
Figuur 7. Het equivalente circuit van signaalschrijven van de pixel

Schrijf de eerste regel met gegevens in TFT

Schakel de eerste rij in terwijl u de rest uitschakelt met de vorige spanning.

Werk de eerste regel bij naar de gewenste spanning die eerder is ingesteld, zoals weergegeven in afbeelding 8.

Figuur 8. Schrijf de eerste regel met gegevens in TFT
Figuur 8. Schrijf de eerste regel met gegevens in TFT

Schrijf de tweede regel met gegevens in TFT

Schakel de eerste regel uit, de spanning is vast, dus de weergavekleur is ook vast.

Schakel de tweede rij in, laat de rest uit en werk de tweede rij bij naar de vooraf ingestelde spanning.

Naar analogie kan het schrijven van afbeeldingen van het volledige scherm worden voltooid.

Figuur 9. Schrijf de tweede regel met gegevens in TFT
Figuur 9. Schrijf de tweede regel met gegevens in TFT

Inversie van de polariteit van vloeibare kristallen

DC-aandrijving heeft invloed op de vloeibaar-kristalmoleculen

Langdurige gelijkstroomaandrijving kan de vloeibare kristalmoleculen beschadigen. 

De afwijking manifesteert zich voornamelijk doordat de rotatiehoek van het vloeibare kristal niet overeenkomt met de vooraf ingestelde waarde, wat resulteert in nabeelden.

Figuur 10. De inconsistente rotatie als gevolg van langdurig DI-rijden
Figuur 10. De inconsistente rotatie als gevolg van langdurig DI-rijden

Nabeelden veroorzaakt door gelijkstroomaandrijving

Nabeelden

De nabeelden, veroorzaakt door de DC-signaalaansturing, kunnen worden onderverdeeld in vlakresidu en lijnresidu. 

Veelvoorkomende afwijkingen worden getoond in figuur 11.

Figuur 11. Veelvoorkomende Image Sticking-formaten op LCD
Figuur 11. Veelvoorkomende Image Sticking-formaten op LCD

Oorzaken van nabeelden

  • Resterende DC-aangedreven vloeibare kristalionen;
  • Wanneer de spanning wordt uitgeschakeld, worden de ionen in de LCD-cel geadsorbeerd op het oppervlak van PI (polyimide);
  • Ionen achtergelaten in het LCD-scherm ingebouwd in het elektrische veld. 
Figuur 12. Restionen in het LCD creëren het elektrische veld.
Figuur 12. Restionen in het LCD creëren het elektrische veld.

Polariteit inversie methode van LCD

De polariteitsrichting van het elektrische veld dat op de vloeibaar-kristalmoleculen wordt aangelegd, moet constant veranderen.  

Omdat de vloeibaar-kristalmoleculen beschadigd kunnen raken nadat ze gedurende een lange tijd een bepaalde polariteit hebben behouden. 

Er zijn vier hoofdmethoden voor LCD-polariteitsinversie: frame-inversie, rij-inversie, kolom-inversie en punt-inversie. De polariteitstransformaties worden weergegeven in de volgende afbeelding 13.

Afbeelding 13. Vier belangrijke LCD-polariteitsomzettingsmethoden
Afbeelding 13. Vier belangrijke LCD-polariteitsomzettingsmethoden

Polariteit inversie kenmerken

Vergelijking van kenmerken van verschillende typen polariteitsinversie zoals in de volgende tabel:

InversieInlijstingRijKolomStip
FlikkercontrolearmGoedBetereBeste
 Gemeenschappelijke spanningDC / ACDC / ACDCDC
Gemeenschappelijke wisselstroomLaagHogeNBNB
Driver VermogenLaagHogeLaagHoge
Totaal vermogenGoedarmGoedarm

Vcom-drive-modus

Vcom-elektrode-aandrijfmodi zijn gescheiden in DC (gelijkstroom) Vcom en AC (wisselstroom) Vcom.

DC Vcom

Gezien de flikkering van Dot-inversie het beste is, wordt DC Vcom vaak gebruikt voor grote LCD's.

Schema van gelijkstroomaandrijving, zoals weergegeven in afbeelding 14.

Afbeelding 14. Schema van gelijkstroomaandrijving
Afbeelding 14. Schema van gelijkstroomaandrijving

AC Vcom

Omdat AC Vcom geen puntinversie ondersteunt, wordt het vaak gebruikt in kleine LCD's. 

AC Vcom drive schematisch diagram, zoals getoond in Figuur 15.

Afbeelding 15. AC Vcom-aandrijfschema
Afbeelding 15. AC Vcom-aandrijfschema

Flikkeren

Het flikkeringsverschijnsel treedt op omdat de spanningsasymmetrie tussen de positieve en negatieve polariteiten van het vloeibare kristal ervoor zorgt dat de helderheid van de positieve en negatieve polariteiten uit balans is. De VT-curve wordt weergegeven in Afbeelding 16.

Verbetering: we kunnen Vcom aanpassen om flikkeringen te verminderen. Aangezien Vcom van het hele paneel echter niet hetzelfde is.

Figuur 16. Asymmetrie Vcom
Figuur 16. Asymmetrie Vcom

We zijn al meer dan 15 jaar actief in de LCD-productie en werken samen met klanten aan hun projecten om passende LCD-oplossingen te bieden en gezamenlijk het idee op de markt te brengen.

deel dit artikel