TFT-LCD的驱动原理_专业LCD方案公司_黑白屏厂家
2020-05-20

TFT LCD 液晶显示器的驱动原理
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.华之晶专业LCD方案公司

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.华之晶专业LCD方案公司




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. 华之晶专业LCD方案公司

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. 华之晶专业LCD方案公司

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.




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. 华之晶专业LCD方案公司


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. 华之晶专业LCD方案公司

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.

 



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