tft-lcd模塊測試系統(tǒng)軟件研究

1、<p><b>　　分類號 密級</b></p><p><b>　　注1</b></p><p><b>　　學(xué) 位 論 文</b></p><p>　　TFT-LCD 模塊測試系統(tǒng)軟件研究</p><p><b>　?。}名和副題名）</b>

2、</p><p><b>　　程 軍</b></p><p><b>　　（作者姓名）</b></p><p>　　指導(dǎo)教師姓名 成建波 教授 博導(dǎo)</p><p>　　電子科技大學(xué) 成 都</p><p>　?。殑?wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）</p>&l

3、t;p>　　申請專業(yè)學(xué)位級別 碩士 專業(yè)名稱 物理電子學(xué)</p><p>　　論文提交日期 2006.5 論文答辯日期 2006.5</p><p>　　學(xué)位授予單位和日期 電子科技大學(xué)</p><p><b>　　答辯委員會主席</b></p><p><b>　　評閱人</b></p

4、><p>　　2006 年 月 日</p><p>　　注 1：注明《國際十進分類法 UDC》的類號。</p><p><b>　　獨 創(chuàng) 性 聲 明</b></p><p>　　本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工</p><p>　　作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以

5、標(biāo)注和致謝的</p><p>　　地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不</p><p>　　包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過</p><p>　　的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文</p><p>　　中作了明確的說明并表示謝意。</p><p>　

6、　簽名： 程 軍 日期： 2006 年 5 月 25 日</p><p>　　關(guān)于論文使用授權(quán)的說明</p><p>　　本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文</p><p>　　的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，</p><p>　　允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全

7、</p><p>　　部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描</p><p>　　等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。</p><p>　　（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）</p><p>　　簽名： 程 軍 導(dǎo)師簽名： 成建波</p><p>　　日期： 2006 年 5 月 25 日</

8、p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　論文分析了薄膜晶體管液晶顯示（TFT-LCD）模塊的顯示原理及其測試技術(shù)，</p><p>　　以液晶顯示器件驅(qū)動原理為基礎(chǔ)，利用 ARM 芯片構(gòu)建了 TFT-LCD 模塊測試系統(tǒng)。</p>

9、<p>　　通過軟件對 TFT-LCD 模塊測試系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)了 TFT-LCD 模塊的顯示與測</p><p><b>　　試。</b></p><p>　　論文所做的工作包括：一、對 TFT-LCD 驅(qū)動原理進行闡述。二、TFT-LCD</p><p>　　模塊測試軟件設(shè)計，具體包括 TFT-LCD 模塊接口程序程序設(shè)計、

10、TFT-LCD 測試程</p><p>　　序設(shè)計、觸摸屏程序設(shè)計以及圖形用戶界面程序設(shè)計。三、對測試軟件進行調(diào)試</p><p>　　分析。四、采用測試軟件對標(biāo)準(zhǔn)的 TFT-LCD 模塊的光學(xué)特性和電氣性能進行測試，</p><p>　　并分析比較所測得的數(shù)據(jù)。</p><p>　　在實驗中，將圖形用戶界面程序成功移植到基于 HD66789

11、 和 LPC2210 的測試</p><p>　　平臺上，并結(jié)合相關(guān)程序設(shè)計，實現(xiàn)了字符顯示測試和動態(tài)圖像測試。目前在國</p><p>　　內(nèi)手機用小尺寸 TFT-LCD 模塊生產(chǎn)測試資料中，沒有看到相關(guān)報道。</p><p>　　在觸摸屏坐標(biāo)轉(zhuǎn)換調(diào)試中，通過程序設(shè)置斷點跟蹤變量來采集數(shù)據(jù)，并將所</p><p>　　得數(shù)據(jù)進行處理，對理論

12、公式進行修正，取得良好的顯示效果，得到了觸摸屏坐</p><p><b>　　標(biāo)轉(zhuǎn)換計算公式。</b></p><p>　　應(yīng)用本測試軟件對經(jīng)檢驗合格的標(biāo)準(zhǔn) TFT-LCD 模塊進行測試，測試內(nèi)容主要</p><p>　　為對比度、色度、視角范圍、壞點、亮度等，將測得的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) TFT-LCD 模塊</p><p>　

13、　的參數(shù)進行比較，其數(shù)據(jù)變化幅度均在 TFT-LCD 模塊測試所規(guī)定的范圍之內(nèi)，符</p><p>　　合 TFT-LCD 模塊測試的要求。</p><p>　　該測試軟件能廣泛的應(yīng)用在 TFT-LCD 模塊的研發(fā)和測試中，論文所提出的研</p><p>　　究方法和所得的實驗數(shù)據(jù)具有一定的意義和參考價值，為進一步的研究工作奠定</p><p&g

14、t;<b>　　了基礎(chǔ)。</b></p><p>　　關(guān)鍵詞：薄膜晶體管液晶顯示模塊，測試軟件，驅(qū)動程序</p><p><b>　　I</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　ABSTRACT</b></p&g

15、t;<p>　　The display principle of Thin Film Transistor Liquid Crystal Display Module</p><p>　　(TFT-LCD Module) and its testing technology are discussed in this thesis. A practical</p><p>　

16、　test system of TFT-LCD Module based on the principle of TFT-LCD Module and ARM</p><p>　　chip is proposed, and the test system is controlled by software making the display and</p><p>　　test of T

17、FT-LCD Module come true.</p><p>　　The main work of this thesis is as follows: Firstly, the display principle of</p><p>　　TFT-LCD is expatiated; Secondly, test software for TFT-LCD Module is writ

18、ten,</p><p>　　including TFT-LCD Module interface programme, TFT-LCD test programme, Touching</p><p>　　Panel driving programme and GUI (Graphics User Interface) programme; Thirdly, test</p>

19、<p>　　software is debugged and analyzed; Finally, optics characteristics and electric</p><p>　　characteristics of standard TFT-LCD Module are tested by this test software, and tested</p><p&

20、gt;　　data are analyzed.</p><p>　　The GUI Programme is replanted to the testing platform based on HD66789 andLPC2210 in experiment, carrying out the character display test and moving picture test.It is very

21、 valuable in the domestic small TFT-LCD Module testing datum. In touching panel coordinates conversion debugging, collected data are processedand the theoretical formula is amended with good effect of display. It is pr

22、oved that theformula is exclusive in this test system by experiment.</p><p>　　The standard TFT-LCD Module has been tested by this test software, includingcontrast ratio, color chromaticity, viewing angle,

23、bad dot and luminance. These testeddata are compared with those parameters of standard TFT-LCD Module, which provedthat varying amplitudes are all in the required region of TFT-LCD Module testing. This test software h

24、as a wide application to the research and exploitation aboutTFT-LCD Module testing. Works of thesis are essential for further research on the studyof </p><p>　　Key words: TFT-LCD Module，Test software，Drivi

25、ng programme</p><p><b>　　II</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論 .............................................

26、............ 1</p><p>　　液晶顯示模塊及其發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................ 1</p><p>　　課題研究背景 .................................................... 2</p><p>　　論文的主要工作及意義 ..........

27、.................................. 4</p><p>　　論文的主要工作 .............................................. 4</p><p>　　論文的意義 .................................................. 4</p><p>　　第

28、二章 TFT-LCD驅(qū)動原理.............................................. 6</p><p>　　液晶顯示器件原理 ................................................ 6</p><p>　　無源矩陣液晶顯示器件驅(qū)動原理 ................................... 10

29、</p><p>　　有源矩陣液晶顯示器件驅(qū)動原理 ................................... 11</p><p>　　TFT-LCD的結(jié)構(gòu)與工作原理 ........................................ 12</p><p>　　小結(jié) ....................................

30、....................... 17</p><p>　　第三章 TFT-LCD模塊測試軟件設(shè)計..................................... 18</p><p>　　課題的實現(xiàn) ..................................................... 18</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn) T

31、FT-LCD模塊結(jié)構(gòu)及制程參數(shù) ................................. 21</p><p>　　TFT-LCD模塊與系統(tǒng)接口程序設(shè)計 .................................. 23</p><p>　　TFT-LCD測試程序設(shè)計 ............................................ 24</

32、p><p>　　觸摸屏程序設(shè)計 ................................................. 26</p><p>　　GUI測試程序設(shè)計 ................................................ 30</p><p>　　小結(jié) ................................

33、........................... 33</p><p>　　第四章 軟件調(diào)試及實驗分析 .......................................... 34</p><p>　　ADS集成開發(fā)環(huán)境的應(yīng)用 .......................................... 34</p><p><b&

34、gt;　　III</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　軟件調(diào)試分析 ................................................... 36</p><p>　　軟件調(diào)試流程分析 ..........................................

35、. 36</p><p>　　軟硬接口程序調(diào)試分析 ....................................... 36</p><p>　　TFT-LCD驅(qū)動程序調(diào)試分析 .................................... 37</p><p>　　觸摸屏程序調(diào)試分析 .............................

36、............ 39</p><p>　　GUI測試程序調(diào)試分析 ........................................ 41</p><p>　　調(diào)試問題分析 ............................................... 42</p><p>　　小結(jié) .....................

37、...................................... 43</p><p>　　第五章 TFT-LCD模塊測試............................................. 44</p><p>　　TFT-LCD模塊測試 ................................................ 44</p&

38、gt;<p>　　背光模塊測試 ............................................... 45</p><p>　　對比度測試 ................................................. 47</p><p>　　視角范圍測試 ....................................

39、........... 48</p><p>　　色度測試 ................................................... 49</p><p>　　字符顯示測試 ............................................... 51</p><p>　　壞點測試 ................

40、................................... 51</p><p>　　電氣性能測試 ............................................... 52</p><p>　　普通液晶顯示模塊測試 ........................................... 52</p><p>　

41、　測試系統(tǒng)性能比較 ............................................... 53</p><p>　　小結(jié) ........................................................... 54</p><p>　　第六章 結(jié)束語 .........................................

42、............. 55</p><p>　　致 謝 ............................................................. 56</p><p>　　參考文獻 ........................................................... 57</p><p>　　

43、附錄一 TFT-LCD模塊初始化數(shù)據(jù)....................................... 60</p><p>　　附錄二 觸摸屏坐標(biāo)轉(zhuǎn)換測量數(shù)據(jù) ...................................... 63</p><p>　　附錄三 TFT-LCD模塊測試主程序設(shè)計................................... 6

44、4</p><p>　　發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 ..................................................... 74</p><p><b>　　IV</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　第一章 緒論&l

45、t;/b></p><p>　　液晶顯示模塊及其發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　LCM 是 LCD Module 的簡稱，又稱之為“液晶顯示模塊”或“液晶顯示模組”，</p><p>　　它是一種將 LCD（液晶顯示器件）、連接器、集成電路、線路板、背光源、結(jié)構(gòu)</p><p>　　件裝配在一起的組件，而且實際上是一種商品化的部件。根據(jù)我

46、國國家標(biāo)準(zhǔn)的相</p><p>　　關(guān)規(guī)定：只有不可拆分的一體化部件才稱為“模塊”，可拆分的稱為“組件”，所以規(guī)</p><p>　　范的叫法應(yīng)稱為“液晶顯示組件”，但人們?nèi)粤?xí)慣稱其為“模塊”。</p><p>　　LCM 可以分為筆段型液晶顯示模塊，字符型液晶顯示模塊以及圖形液晶顯示</p><p><b>　　模塊。</b

47、></p><p>　　1．筆段型液晶顯示模塊</p><p>　　這是一種由段型液晶顯示器件與專用的集成電路組裝成一體的功能部件，只</p><p>　　能顯示數(shù)字和一些標(biāo)識符號。筆段型液晶顯示器件大多應(yīng)用在便攜、袖珍設(shè)備上。</p><p>　　由于這些設(shè)備體積小，所以盡可能不將顯示部分設(shè)計成單獨的部件，即使在一些</p>

48、;<p>　　應(yīng)用領(lǐng)域需要單獨的顯示組件，那么也應(yīng)該使其不但具有顯示功能，還應(yīng)具有一</p><p>　　些信息接收、處理、存儲傳遞等功能，由于它們具有某種通用的、特定的功能而</p><p><b>　　受市場的歡迎。</b></p><p>　　2．字符型液晶顯示模塊</p><p>　　它是由點陣字符

49、液晶顯示器件和專用的行、列驅(qū)動器和控制器及必要的連接</p><p>　　件，結(jié)構(gòu)件裝配而成的，可以顯示數(shù)字和西文字符。這種點陣字符模塊本身具有</p><p>　　字符發(fā)生器，顯示容量大，功能豐富。</p><p>　　3．圖形液晶顯示模塊</p><p>　　這種模塊也是點陣模塊的一種，其特點是點陣像素連續(xù)排列，行和列在排布</p&

50、gt;<p>　　中均沒有空隔，因此可以顯示連續(xù)、完整的圖形。由于它也是有 X-Y 矩陣像素構(gòu)</p><p>　　成的，所以除顯示圖形外，也可以顯示字符。分為以下三種類型：</p><p>　　1） 行、列驅(qū)動型。</p><p>　　2） 行、列驅(qū)動-控制型。</p><p>　　3） 行、列控制型。</p>

51、<p>　　筆段型液晶顯示模塊和字符型液晶顯示模塊的驅(qū)動電路及軟件設(shè)計技術(shù)都相</p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　對成熟，論文主要研究的是 TFT-LCD 模塊的測試軟件，TFT-LCD 模塊是屬于圖</p><p&g

52、t;　　形液晶顯示模塊，其自身的許多優(yōu)點使得它在生活中的應(yīng)用變得越來越廣泛。</p><p>　　近年來，中國大陸 TFT-LCD 產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度、數(shù)量上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界其它國</p><p>　　家和地區(qū)，漸漸形成了環(huán)渤海、長江三角洲、珠江三角洲三大光電產(chǎn)業(yè)群落區(qū)，</p><p>　　從而帶動了下游其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這其中也包括 LCM 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以京東方、上&l

53、t;/p><p>　　廣電、臺灣友達為首的大型液晶企業(yè)，紛紛在長江三角洲和珠江三角洲設(shè)立 LCM</p><p>　　廠。隨著 TFT 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，上廣電和京東方五代線陸續(xù)建成投產(chǎn)，國內(nèi)液晶產(chǎn)業(yè)</p><p>　　發(fā)展呈現(xiàn)一片欣欣向榮的景象。近年來隨著移動通訊和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，市場對通</p><p>　　訊終端的液晶顯示模塊特別是 TFT-LC

54、D 模塊需求量也變得越來越大，同時對液晶</p><p>　　人才的需求量也變的日益龐大。</p><p><b>　　課題研究背景</b></p><p>　　進入 20 世紀(jì)以來，顯示技術(shù)作為人機聯(lián)系和信息展示的窗口已應(yīng)用于娛樂、</p><p>　　工業(yè)、軍事、交通、教育、航空航天、衛(wèi)星遙感和醫(yī)療等各個方面，顯示產(chǎn)

55、業(yè)成</p><p>　　為電子信息工業(yè)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。在我國，顯示技術(shù)及相關(guān)的產(chǎn)品占信息產(chǎn)業(yè)總</p><p>　　產(chǎn)值的 45%左右。</p><p>　　目前存在的平板顯示器件主要有以下幾種：</p><p><b>　　液晶顯示器</b></p><p><b>　　等離子體顯示

56、器</b></p><p><b>　　電致發(fā)光板</b></p><p><b>　　真空熒光管顯示</b></p><p><b>　　有機發(fā)光二極管顯示</b></p><p><b>　　場發(fā)射顯示器</b></p>&l

57、t;p><b>　　發(fā)光二極管顯示</b></p><p>　　其中液晶顯示器件是眾多平面顯示器件中發(fā)展最成熟、應(yīng)用面最廣、已經(jīng)產(chǎn)</p><p>　　業(yè)化并且仍在迅速發(fā)展著的一種顯示器件。它在全球顯示器件市場中的產(chǎn)值占有</p><p>　　率已經(jīng)超過了 CRT 顯示器件，究其原因是由于液晶自身的一系列無可比擬的特點</p>

58、<p>　　和相關(guān)配套技術(shù)的發(fā)展決定的[1]。</p><p>　　與其他顯示器件特性相比較(如 CRT)，液晶顯示器件具有以下獨特的優(yōu)點[2]：</p><p><b>　　1）低電壓、微功耗</b></p><p>　　極低的工作電壓，只要 2～3V，液晶顯示面板工作電流只有幾個微安，即功</p><p&g

59、t;<b>　　2</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　耗只有 10-6～10-5W/cm2。</p><p><b>　　2）平板結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)是兩片導(dǎo)電玻璃，中間是液晶盒。其優(yōu)點是，開口率&l

60、t;/p><p>　　高，最有利于用作顯示窗口。</p><p><b>　　3）被動顯示</b></p><p>　　液晶顯示器件本身不發(fā)光，大都采用背光源來達到顯示目的。所以液晶顯示</p><p>　　器件更適合于人眼視覺，不易引起眼部疲勞。</p><p>　　除了上述優(yōu)點外，液晶顯示器件還具

61、有顯示信息量大、易于彩色化、長壽命、</p><p>　　無輻射、無污染、閃爍率低、發(fā)熱量小等優(yōu)點[3]-[5]。響應(yīng)速度慢一直是 LCD 的一</p><p>　　個缺點，但隨著 LCD 制造工藝的發(fā)展，目前主流 TFT-LCD 的灰階響應(yīng)速度已經(jīng)</p><p>　　達到了 8ms 甚至更快。目前液晶顯示器件存在的主要缺點是，與 CRT 相比色彩飽</p&

62、gt;<p><b>　　和度低、視角窄</b></p><p>　　[6]-[8]，但這并不影響人們對 LCD 的熱愛。</p><p>　　自從第一部移動電話的出現(xiàn)，液晶顯示器件就已成為終端應(yīng)用的關(guān)鍵組成部</p><p>　　分。液晶顯示器件已成為便攜式手持系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)配置，TFT-LCD 在日常生活已</p>

63、<p>　　經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。隨著多媒體應(yīng)用發(fā)展的需要，現(xiàn)在的手持便攜式系統(tǒng)一般具有</p><p>　　人機交互界面、高性能處理器、大容量儲存器配置。這將會消耗大量的電能，液</p><p>　　晶顯示器件省電特性使其在便攜式產(chǎn)品方面被大量采用[9]。</p><p>　　液晶顯示技術(shù)通常被認(rèn)為是成熟的技術(shù)，但近年來在液晶顯示技術(shù)方面大的</p&g

64、t;<p>　　創(chuàng)新不斷出現(xiàn)并將持續(xù)下去，帶來的不僅僅是拓寬了液晶顯示器件的市場，也鞏</p><p>　　固了傳統(tǒng)的液晶顯示器件市場。液晶顯示器件將朝著多樣性方面發(fā)展，從小尺寸、</p><p>　　低功耗、高分辨率和高性能到電視用大尺寸方面都有涉及[10]。</p><p>　　為了滿足目前不斷發(fā)展的信息需要，液晶顯示器件已從七段式顯示模式發(fā)展到&

65、lt;/p><p>　　目前的具有高分辨率的彩色顯示，甚至視頻。液晶顯示器件已不是單單的用來顯</p><p>　　示電話號碼、日歷，而是一個具有顯示彩色畫面、儲存照片、通話等功能的動態(tài)</p><p>　　平臺[11]。液晶顯示器件的發(fā)展同時也促進了液晶顯示模塊不斷的向著高分辨率、</p><p>　　高信息密度、動態(tài)圖像顯示、觸摸屏顯示等方面

66、發(fā)展。</p><p>　　高分辨率顯示等方面的技術(shù)進步是和液晶顯示模塊的質(zhì)量密不可分的，近幾</p><p>　　年隨著液晶顯示模塊的迅速發(fā)展，特別是 TFT-LCD 模塊的發(fā)展，傳統(tǒng)的測試方法</p><p>　　已經(jīng)不能滿足高端 TFT-LCD 模塊測試的需要。在國內(nèi)中小尺寸液晶顯示模塊生產(chǎn)</p><p>　　廠家中，包括在業(yè)界享有盛

67、譽的碧強科技等都仍在采用基于 8051 和 4 位單片機開</p><p>　　發(fā)的液晶顯示模塊測試系統(tǒng)，其具有顯示信息量小、不易操作、無動態(tài)顯示、圖</p><p>　　像傳輸速度慢等缺點。</p><p><b>　　3</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>

68、;<p>　　目前國內(nèi)的 TFT-LCD 模塊產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，迫切需要開發(fā)出一套專用的</p><p>　　TFT-LCD 模塊測試系統(tǒng)，論文正是在這樣的背景下進行選題的。在考慮芯片的選</p><p>　　擇方面，由于目前的便攜式設(shè)備大都采用 ARM 芯片，并且為了便于二次開發(fā)，本</p><p>　　課題采用了基于 ARM7 內(nèi)核的微控制器 LPC2

69、210 芯片。</p><p>　　ARM 處理器的結(jié)構(gòu)簡單使 ARM 的內(nèi)核非常小，這樣使器件的功耗也非常低。</p><p>　　另外 ARM 芯片具有體積小、低成本、高性能、尋址方式靈活簡單、執(zhí)行效率高等</p><p>　　特點，ARM7 系列芯片已廣泛適用于手機、PDA 等便攜式產(chǎn)品[12,13]。</p><p>　　論文的主要工

70、作及意義</p><p><b>　　論文的主要工作</b></p><p>　　論文共由六個部分組成，分別為：</p><p>　　第一章，主要介紹論文產(chǎn)生的理論依據(jù)、寫作背景、主要工作及其意義。</p><p>　　第二章，對 TFT-LCD 驅(qū)動原理進行概述，為后面 TFT-LCD 模塊的顯示驅(qū)動</p>

71、;<p><b>　　研究奠定理論基礎(chǔ)。</b></p><p>　　第三章，對 TFT-LCD 模塊測試軟件的幾個方面分別進行研究與設(shè)計，主要包</p><p>　　括 TFT-LCD 顯示驅(qū)動程序，觸摸屏顯示驅(qū)動程序以及圖形用戶界面顯示程序的研</p><p><b>　　究與設(shè)計。</b></p&

72、gt;<p>　　第四章，對實驗過程及軟件調(diào)試進行分析研究。</p><p>　　第五章，應(yīng)用測試軟件對標(biāo)準(zhǔn) TFT-LCD 模塊的光學(xué)特性和電學(xué)性能分別進行</p><p>　　測試，并將所得測試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) TFT-LCD 模塊的參數(shù)進行比較。</p><p>　　第六章，總結(jié)全文，對論文的研究結(jié)論和未來發(fā)展進行概述。</p><

73、p><b>　　論文的意義</b></p><p>　　論文是以 TFT-LCD 模塊生產(chǎn)過程中所遇到的困難再結(jié)合實際生產(chǎn)需要為依據(jù)</p><p>　　的，論文設(shè)計出基于高速 ARM 芯片的 TFT-LCD 模塊測試軟件，實現(xiàn)了 TFT-LCD</p><p>　　模塊的顯示與測試。并將其應(yīng)用于 TFT-LCD 模塊的研發(fā)與生產(chǎn)測試，改

74、善了</p><p>　　TFT-LCD 模塊測試的落后狀況。在為手機生產(chǎn)廠家尋求合格的 TFT-LCD 模塊方面</p><p>　　提供了一種高效可行的測試手段，提高了 TFT-LCD 模塊測試的效率和產(chǎn)品合格率。</p><p>　　在觸摸屏的顯示驅(qū)動程序調(diào)試中采用程序設(shè)置斷點跟蹤變量的方法來采集數(shù)</p><p>　　據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)

75、進行處理，對理論公式進行修正，取得了良好的顯示效果。同</p><p><b>　　4</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　時通過程序?qū)τ|摸屏進行控制，使得在測試中可以通過觸摸相應(yīng)的觸點進行程序</p><p><b>　　的切換。</b&g

76、t;</p><p>　　在 TFT-LCD 的顯示驅(qū)動研究中采用了 16 位總線接口方式，并通過實驗對寄</p><p>　　存器值進行配置，使 TFT-LCD 在圖像顯示不失真的情況下，達到了最大的數(shù)據(jù)傳</p><p><b>　　送速率。</b></p><p>　　將圖形用戶界面程序成功移植到基于 HD6678

77、9 和 LPC2210 的測試平臺上，實</p><p>　　現(xiàn)了字符顯示測試和動態(tài)圖像顯示測試。目前在國內(nèi)手機用小尺寸 TFT-LCD 模塊</p><p>　　生產(chǎn)測試資料中，還沒有看到相關(guān)報道。</p><p>　　應(yīng)用本測試軟件對經(jīng)檢驗合格的標(biāo)準(zhǔn) TFT-LCD 模塊進行了測試，測試內(nèi)容主</p><p>　　要為對比度、色度、視角范

78、圍、壞點、亮度等，將測得的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) TFT-LCD 模</p><p>　　塊的參數(shù)進行比較，其數(shù)據(jù)變化幅度均在 TFT-LCD 模塊測試所規(guī)定的范圍之內(nèi)，</p><p>　　符合 TFT-LCD 模塊測試的要求。</p><p>　　論文具有良好的實驗條件和理論基礎(chǔ)。在開發(fā)設(shè)計過程中，作者閱讀了大量</p><p>　　的國內(nèi)外有關(guān) T

79、FT-LCD 模塊顯示驅(qū)動及測試方面的文獻，參考了一些國內(nèi)已經(jīng)設(shè)</p><p>　　計成熟的 TFT-LCD 模塊測試程序，具備堅強的理論寫作依據(jù)。</p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　第二章 TFT-LCD驅(qū)動原理<

80、/p><p>　　TFT 是 Thin Film Transistor(薄膜晶體管)的簡稱, TFT-LCD 的使用使人們進入</p><p>　　高畫質(zhì)、真彩色顯示的新階段，所有高檔的液晶顯示器件都毫無例外地使用 TFT</p><p>　　有源矩陣。目前 TFT-LCD 產(chǎn)值占 LCD 的市場比例已超過 92%，是電子產(chǎn)業(yè)中的</p><p>

81、;　　一個經(jīng)濟增長點，在本章中我們主要來介紹 TFT-LCD 的結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動方法。</p><p><b>　　液晶顯示器件原理</b></p><p>　　1．液晶顯示器件分類</p><p>　　液晶顯示器件根據(jù)液晶的電光效應(yīng)和熱光效應(yīng)，具體分類如下[1]：</p><p>　　電場效應(yīng)：利用介電常數(shù)各向異性，屬于這

82、一類的有扭曲向列型（TN）、超</p><p>　　扭曲向列型（STN）、賓主效應(yīng)型（GH）、相變型（PC）、電控雙折射型（ECB）、</p><p>　　鐵電效應(yīng)型（FLC）、聚和物分散型（PDLC）。</p><p>　　電流效應(yīng)：利用介電常數(shù)各向異性與電導(dǎo)率各向異性，屬于這一類的只有動</p><p>　　態(tài)散射型（DS）一種。<

83、/p><p>　　熱光效應(yīng)寫入型：分激光寫入型和膽甾熱變色型，利用激光加熱液晶工作。</p><p>　　電熱效應(yīng)：利用電極加熱使液晶狀態(tài)發(fā)生變化，有存儲性。</p><p>　　圖2-1 向列型液晶</p><p>　　用于顯示的熱致液晶可以分為三類，層列液晶、向列液晶以及膽甾相液晶，</p><p>　　在 TFT-L

84、CD 中最常用的是扭曲向列型液晶。</p><p>　　向列型液晶由長徑比很大的棒狀分子組成，分子質(zhì)心沒有長程有序性，具有</p><p>　　類似于普通流體的流動性，分子不能排列成層，它能上下、左右、前后滑動，只</p><p><b>　　6</b></p><p>　　第二章 TFT-LCD驅(qū)動原理</p&g

85、t;<p>　　有在分子長軸方向上保持相互平行或近乎平行，如圖 2-1 所示。分子間短程相互作</p><p>　　用微弱，屬于范德瓦耳斯力。</p><p>　　從宏觀整體上看，向列型液晶由于其液晶分子重心混亂無序，并可在三維范</p><p>　　圍內(nèi)移動，可以像液體一樣流動。所有液晶分子的長軸指向一個方向，使向列液</p><

86、p>　　晶具有單軸晶體的光學(xué)特性，而在電學(xué)上又具有明顯的介電各向異性。這樣可以</p><p>　　利用外加電場對具有各向異性的向列液晶分子進行控制，改變原有分子的有序狀</p><p>　　態(tài)，從而改變液晶的光學(xué)性能，實現(xiàn)液晶對外界光的調(diào)制，達到顯示的目的。向</p><p>　　列液晶這種明顯的電學(xué)、光學(xué)各向異性，加上其粘度小，使向列液晶成為顯示器<

87、/p><p>　　中應(yīng)用最為廣泛的一類液晶。</p><p><b>　　2．偏光片基本原理</b></p><p>　　偏光片是在 1938 年由美國拍立得公司創(chuàng)立人蘭特發(fā)明。偏光片基本原理可以</p><p>　　描述為：偏光片只允許透過某一方向振動的光，當(dāng)光束通過平行放置的兩片偏光</p><p&g

88、t;　　片時，通過光的強弱會隨著兩片偏光片偏振方向（光軸）的夾角度數(shù)而改變。當(dāng)</p><p>　　偏振方向相互平行，光可以完全透過，如圖 2-2（a）；當(dāng)偏振方向相互垂直時，光</p><p>　　完全被遮擋，如圖 2-2（b）。</p><p>　?。╝）偏振方向相互平行 （b）偏振方向相互垂直</p><p>　　圖2-2 偏光片顯示原

89、理</p><p>　　偏光片性能從外觀和光學(xué)性能等幾個方面考察。外觀主要是指偏光片的表面</p><p>　　狀況和顏色，常見的顏色有灰色、淺藍、灰色和中灰色。為了滿足人們個性化的</p><p>　　需求，偏光片正向彩色方向發(fā)展，如紅色、綠色、藍色、紫色等；光學(xué)特性包括</p><p>　　二向色性比 R、有序度 S、透過率 TSP和偏振

90、度 P等。偏振性能用偏振度和二向色性</p><p>　　比來表示，偏振度稱為偏振膜的偏振效率[14]。其定義為:</p><p><b>　　7</b></p><p>　　第二章 TFT-LCD驅(qū)動原理</p><p><b>　　或者</b></p><p><b

91、>　　式中</b></p><p>　　T 、T 分別表示兩偏光片組合時光軸平行和垂直時的透過率。當(dāng)T =0</p><p><b>　　//</b></p><p>　　時,P=1,偏振度最好</p><p><b>　　)</b></p><p><

92、;b>　　透過率 2</b></p><p><b>　　TSP (2-5)</b></p><p><b>　　(T// T</b></p><p><b>　　I</b></p><p><b>　　I 之比，即 。</b><

93、;/p><p><b>　　minmax</b></p><p><b>　　I</b></p><p><b>　　max</b></p><p>　　偏振膜的透過率和透過光強用紫外可見光分光光度計來測量。消光比越小,偏</p><p>　　光片的質(zhì)量越

94、好，碘素偏振片的消光比一般為 10-3。其他的性能指標(biāo)如色度、有效</p><p>　　厚度等,色相為偏振膜顏色所對應(yīng)的色度指標(biāo)，有效厚度為整個偏振膜的厚度，包</p><p>　　括基片、黏膠和保護膜的厚度。</p><p>　　偏振光的產(chǎn)生方式主要有:反射和折射、雙折射、散射、二向色性物質(zhì)吸收、</p><p>　　金屬絲光柵(或金屬薄膜

95、)[15]。不同種類偏振片具有其自身的特點,不同的場合下可</p><p>　　獲得最好的應(yīng)用效果，如金屬類型的偏振片可用于溫度較高的場合，散射型偏振</p><p>　　片用于要求真實反映自然光顏色的儀器上，而反射、雙折射型則較多應(yīng)用于棱鏡</p><p><b>　　等偏振儀器。</b></p><p>　　3．TN

96、-LCD液晶顯示器件原理</p><p>　　如圖 2-3 所示，在兩塊導(dǎo)電玻璃基板之間充入厚度約為 10 m 具有正介電各</p><p>　　向異性的向列液晶，液晶分子沿面排列，但分子長軸在上下基片之間連續(xù)扭曲 900，</p><p>　　形成扭曲（TN）排列的液晶盒。上下兩片偏光片的光軸夾角為 900，在未加電場時，</p><p>

97、;　　LCD 中的液晶分子會沿著上下基板取向膜（PI 膜）排列，從而 LCD 上下基板表面</p><p>　　的液晶分子排列成如圖 2-3 所示扭曲成 900 的狀態(tài)。處于這種狀態(tài)時，當(dāng)背光源發(fā)</p><p>　　射出的光通過上偏振片時，由偏光片原理可知只有一個方向振動的光通過上偏光</p><p>　　片，然后，根據(jù) LCD 屏內(nèi)液晶分子的排列而偏振光振動方向

98、扭轉(zhuǎn)到達下偏振片。</p><p><b>　　8</b></p><p>　　第二章 TFT-LCD驅(qū)動原理</p><p>　　照射的光沿 LCD 屏液晶分子的排列扭曲成 900，沿下偏振片光軸方向平行通過。</p><p>　　這種通過光的狀態(tài)定為“白”。</p><p>　　圖2-3 TN

99、-LCD液晶顯示器件原理</p><p>　　在液晶盒上加一電壓，當(dāng)超過閾值后液晶分子長軸將開始沿電場方向傾斜，</p><p>　　圖 2-3 所示，沿電場方向排列，在這種狀態(tài)下，從上面照射的光通過偏振片時，同</p><p>　　樣只有一個方向振動的光才能通過。由于 LCD 內(nèi)的液晶分子垂直排列，使光偏振</p><p>　　態(tài)沒有發(fā)生變

100、化，直接到達下偏振片，下偏振片光軸方向與上偏振片光軸方向垂</p><p>　　直，根據(jù)偏光片原理可知，光不能通過。這種狀態(tài)被定義為“黑”。</p><p><b>　　(k 2k )</b></p><p><b>　　k </b></p><p><b>　　33 22</b&

101、gt;</p><p><b>　　11 4</b></p><p><b>　　V </b></p><p><b>　　th (2-6)</b></p><p><b>　　0</b></p><p>　　由式(2-6)可知：

102、</p><p>　　2) 選擇大 和小彈性常數(shù)可使</p><p>　　V 變小。實際使用中 TN 型液晶盒的V 約為 2～</p><p><b>　　th th</b></p><p>　　3V，也有的在 1V 以下。</p><p><b>　　9</b></

103、p><p>　　第二章 TFT-LCD驅(qū)動原理</p><p>　　綜上所述，在 LCD 屏上外加電壓，液晶分子排列會改變。若上下偏振片吸收</p><p>　　軸向垂直，唯一一個方向振動的光能否通過 LCD 屏，取決于是否外加電壓，而光</p><p>　　通過與否決定了“白”和“黑”，這樣在 LCD 上可顯示出圖像。當(dāng)然，除“白”</p

104、><p>　　和“黑”外，位于“白”和“黑”之間的色是由外加電壓的電位決定的。</p><p>　　在低檔液晶顯示器件中只要是筆段式數(shù)學(xué)顯示，絕大多數(shù)使用 TN-LCD。我們</p><p>　　常見的液晶顯示手表、數(shù)字儀器、電子鐘大部分計算器中使用的液晶顯示器件都</p><p><b>　　是 TN 型器件。</b>&l

105、t;/p><p>　　4．液晶顯示的電光特性曲線</p><p>　　液晶顯示器透光強度隨外加電壓的改變而改變，我們將透光強度和外加電壓的</p><p>　　關(guān)系用曲線來描述如圖 2-4，稱之為電光曲線。在上述 TN 液晶顯示器中,如果在沒</p><p>　　有外加電場的情況下，它的透光強度最小,并且隨電壓的升高而增強，這種特性曲</p

106、><p>　　線稱之為負(fù)性特性曲線，如圖 2-4（a）所示。反之稱之為正型電光曲線，如圖 2-4</p><p>　?。╞）所示。圖中，V 閾值電壓是引起最大透光強度的外加電壓值，標(biāo)志了液晶電</p><p><b>　　th</b></p><p>　　子效應(yīng)有可觀察反應(yīng)的起始電壓值，飽和電壓 VS 對應(yīng)于最大透光度處的電

107、壓值。</p><p><b>　　T(%) T(%)</b></p><p>　　100% 100% 90% 90%</p><p><b>　　10% 10%</b></p><p>　　（a）負(fù)型電光曲線 （b）正型電光曲線</p><p>　　圖2-4 電光特性曲線

108、</p><p>　　無源矩陣液晶顯示器件驅(qū)動原理</p><p>　　無源矩陣是由液晶上、下玻璃基板內(nèi)表面的水平直線電極組和垂直直線電極</p><p>　　組所構(gòu)成。水平 X 電極稱為掃描電極，它們將被按時間順序施加上一串掃描脈沖</p><p>　　電壓。垂直電極 Y 稱為選址或選通電極，它們將與 X 掃描電極同步，分別輸入選</

109、p><p>　　通電壓波形和非選通電壓波形。</p><p><b>　　10</b></p><p>　　第二章 TFT-LCD驅(qū)動原理</p><p>　　在雙方同步輸入驅(qū)動電壓波形時，將會在該行與各列電極交點像素上合成一</p><p>　　個驅(qū)動波形，使該行上有若干個像素點被選通。所有行被掃描

110、一遍，則全部被選</p><p>　　通的像素點便組成一幅畫面。我們將所有掃描行電極各施加一次掃描電壓的時間</p><p>　　叫一幀。每秒內(nèi)掃描的幀數(shù)叫幀率。將每掃描行電極選通時間與幀周期之比稱為</p><p>　　占空比，它等于掃描電極粗線條的倒數(shù)，即 1/N。</p><p>　　1．無源矩陣的交叉效應(yīng)</p><

111、;p>　　交叉效應(yīng)的英文解釋為 Crosstalk[16]，原來是指在多路通信中兩條互不相干線</p><p>　　路之間的“串?dāng)_”現(xiàn)象。在無源矩陣顯示中，當(dāng)我們給選中的其中一個像素加上</p><p>　　電壓時，附近未被選中的像素點也會有一定的電壓。當(dāng)施加的電壓較大時，再加</p><p>　　上液晶的電光曲線不夠陡峭，附近的像素點會呈現(xiàn)顯示狀態(tài)，示意如圖

112、 2-5。</p><p><b>　　全選點</b></p><p><b>　　X1</b></p><p><b>　　半選點</b></p><p><b>　　X2</b></p><p><b>　　非選點&l

113、t;/b></p><p><b>　　Y1 Y2</b></p><p>　　圖2-5 2×2液晶顯示屏示意圖</p><p>　　有源矩陣液晶顯示器件驅(qū)動原理</p><p>　　針對上述問題，人們在無源矩陣的驅(qū)動中采用平均電壓法和最佳偏壓法來緩</p><p>　　解交叉效應(yīng)

114、現(xiàn)象，在提高大容量液晶顯示器件圖像質(zhì)量時采用分割矩陣法和多重</p><p>　　矩陣法等來緩解交叉現(xiàn)象對液晶顯示器件的影響。</p><p>　　普通矩陣液晶顯示器件(如 TN 型)的電光特性很難滿足高質(zhì)量、高分辨率圖像</p><p>　　的要求，特別是視頻活動圖像的顯示。高分辨率的圖像要求高的掃描行數(shù) N，這</p><p>　　就導(dǎo)致

115、兩個嚴(yán)重問題：</p><p>　　1．驅(qū)動路數(shù)的寬容度 a 隨 N 的增加而迅速下降。因為：</p><p><b>　　11</b></p><p>　　第二章 TFT-LCD驅(qū)動原理</p><p><b>　　N 1</b></p><p><b>　　（2

116、-7）</b></p><p><b>　　m a x </b></p><p><b>　　N 1</b></p><p>　　當(dāng) N=300、400、500 行時，相應(yīng)的</p><p>　　=1.06、1.053、1.046，即顯示態(tài)電壓</p><p>&

117、lt;b>　　max</b></p><p>　　與未顯示態(tài)電壓之間的差別只有 4%～6%。這在工藝上和電源上以及液晶的溫度特</p><p>　　性上都是無法保證的，只有設(shè)法來消除交叉效應(yīng)[1]。</p><p>　　2．當(dāng) N 上升時，每個像素工作的占空比 1/N 也隨之下降，這一方面需提高驅(qū)動電</p><p>　　壓

118、，同時要求更亮的背光源（透射狀態(tài)）。</p><p>　　為了解決上述問題，人們采用了多種方法，其中的一種就是采用有源矩陣來</p><p>　　驅(qū)動液晶顯示器件，有源矩陣英文為 Active Matrix，縮寫成 AM。它采用非線性的</p><p>　　有源器件，每個像素可以獨立驅(qū)動，從而克服了交叉效應(yīng)，實現(xiàn)了多路視頻畫面。</p><p&g

119、t;　　同時這種非線性有源器件還具有存儲性，解決了由于占空比變小所帶來各種問題。</p><p>　　有源矩陣液晶顯示器件根據(jù)有源器件的種類可以分成如表 2-1 所示的類型。</p><p>　　表 2-1 有源矩陣液晶顯示器件分類</p><p>　　單晶硅 MOSFET 三端</p><p>　　有源 TFT Cdse，Te，a-Si，P

120、-si 有源</p><p><b>　　矩陣</b></p><p>　　二端 MIM，MSM，二極管環(huán)，背對背二極管，</p><p>　　有源 ZNO 變阻器</p><p>　　二端有源方式，工藝相對簡單、開口率較大，投資額度小，但圖像質(zhì)量比三</p><p>　　端有源的略差。三端有源方

121、式由于掃描輸入與尋址輸入可以分別優(yōu)化處理，所以</p><p>　　圖像質(zhì)量好，但工藝制作復(fù)雜，投資額度大，以十億美元為單位。在三端有源方</p><p>　　式中以 TFT 為主，但現(xiàn)在真正被應(yīng)用到顯示中的只有 a-Si 和 P-si 兩種。下面主要</p><p>　　來講述 TFT-LCD 的結(jié)構(gòu)與工作原理。</p><p>　　TFT

122、-LCD的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　1．TFT-LCD結(jié)構(gòu)</p><p>　　TFT-LCD 的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖 2-6 所示，同一般的平板顯示器類似，a-Si TFT 液</p><p>　　晶顯示器件也是在兩塊玻璃之間封入液晶，并且是普通 TN 型工作方式。但是從圖</p><p>　　中我們可以看出玻璃基板與普通液晶顯示器不一樣

123、，在下基板上要光刻出行掃描</p><p>　　線和列尋址線，構(gòu)成一個矩陣，在其交點上制作出 TFT 有源器件和像素電極。</p><p><b>　　12</b></p><p>　　第二章 TFT-LCD驅(qū)動原理</p><p><b>　　上偏光片</b></p><p&g

124、t;<b>　　玻璃基板</b></p><p><b>　　彩色濾光片</b></p><p><b>　　電極</b></p><p><b>　　液晶</b></p><p><b>　　列信號電極</b></p>

125、<p><b>　　行掃描電極</b></p><p><b>　　TFT</b></p><p><b>　　玻璃基板</b></p><p><b>　　透明電極</b></p><p><b>　　下偏光片</b>&