TFTLCD液晶显示器驱动原理Word下载.docx

TFTLCD液晶显示器驱动原理Word下载.docx

《TFTLCD液晶显示器驱动原理Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TFTLCD液晶显示器驱动原理Word下载.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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Csongate的方式。

但是由于Csongate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Csongate与Csoncommon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gatedriver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。

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Csongate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。

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。

整块面板的电路架构

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TFTLCD来说，共需要1024×

768×

3个这样的点组合而成。

整片面板的大致结构就是这样，然后再藉由如图3中gatedriver所送出的波形，依序将每一行的TFT打开，好让整排的sourcedriver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，gatedriver便将电压关闭，然后下一行的gatedriver便将电压打开，再由相同的一排sourcedriver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。

768SVGA分辨率的液晶显示器来说，总共会有768行的gate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1/60=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3gatedriver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。

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。

面板的各种极性变换方式

由于液晶分子还有一种特性，就是不能够一直固定在某一个电压不变，不然时间久了，你即使将电压取消掉，液晶分子会因为特性的破坏，而无法再因应电场的变化来转动，以形成不同的灰阶。

所以每隔一段时间，就必须将电压恢复原状，以避免液晶分子的特性遭到破坏。

但是如果画面一直不动，也就是说画面一直显示同一个灰阶的时候怎么办？

所以液晶显示器内的显示电压就分成了两种极性，一个是正极性，而另一个是负极性。

当显示电极的电压高于common电极电压时，就称之为正极性。

而当显示电极的电压低于common电极的电压时，就称之为负极性。

不管是正极性或是负极性，都会有一组相同亮度的灰阶。

所以当上下两层玻璃的压差绝对值是固定时，不管是显示电极的电压高，或是common电极的电压高，所表现出来的灰阶是一模一样的。

不过这两种情况下，液晶分子的转向却是完全相反，也就可以避免掉上述当液晶分子转向一直固定在一个方向时，所造成的特性破坏。

也就是说，当显示画面一直不动时，我们仍然可以藉由正负极性不停的交替，达到显示画面不动，同时液晶分子不被破坏掉特性的结果。

所以当您所看到的液晶显示器画面虽然静止不动，其实里面的电压正在不停的作更换，而其中的液晶分子正不停的一次往这边转，另一次往反方向转呢！

图4就是面板各种不同极性的变换方式，虽然有这么多种的转换方式，它们有一个共通点，都是在下一次更换画面数据的时候来改变极性。

以60Hz的更新频率来说，也就是每16ms，更改一次画面的极性。

也就是说，对于同一点而言，它的极性是不停的变换的。

而相邻的点是否拥有相同的极性，那可就依照不同的极性转换方式来决定了。

首先是frameinversion，它整个画面所有相邻的点，都是拥有相同的极性。

而rowinversion与columninversion则各自在相邻的行与列上拥有相同的极性。

另外在dotinversion上，则是每个点与自己相邻的上下左右四个点，是不一样的极性。

最后是deltainversion，由于它的排列比较不一样，所以它是以RGB三个点所形成的pixel作为一个基本单位，当以pixel为单位时，它就与dotinversion很相似了，也就是每个pixel与自己上下左右相邻的pixel，是使用不同的极性来显示的。

Common电极的驱动方式

图5及图6为两种不同的Common电极的电压驱动方式，图5中Common电极的电压是一直固定不动的，而显示电极的电压却是依照其灰阶的不同，不停的上下变动。

图5中是256灰阶的显示电极波形变化。

以V0这个灰阶而言，如果您要在面板上一直显示V0这个灰阶的话，则显示电极的电压就必须一次很高，但是另一次却很低的这种方式来变化。

为什么要这么复杂呢？

就如同我们前面所提到的原因一样，就是为了让液晶分子不会一直保持在同一个转向，而导致物理特性的永久破坏。

因此在不同的frame中，以V0这个灰阶来说，它的显示电极与common电极的压差绝对值是固定的，所以它的灰阶也一直不曾更动。

只不过位在Clc两端的电压，一次是正的，称之为正极性，而另一次是负的，称之为负极性。

而为了达到极性不停变换这个目的，我们也可以让common电压不停的变动，同样也可以达到让Clc两端的压差绝对值固定不变，而灰阶也不会变化的效果，而这种方法，就是图6所显示的波形变化。

这个方法只是将common电压一次很大，一次很小的变化。

当然啦，它一定要比灰阶中最大的电压还大，而电压小的时候则要比灰阶中最小的电压还要小才行。

而各灰阶的电压与图5中的一样，仍然要一次大一次小的变化。

这两种不同的Common驱动方式影响最大的就是sourcedriver的使用。

以图7中的不同Common电压驱动方式的穿透率来说，我们可以看到，当common电极的电压是固定不变的时候，显示电极的最高电压，需要到达common电极电压的两倍以上。

而显示电极电压的提供，则是来自于sourcedriver。

以图七中common电极电压若是固定于5伏特的话，则sourcedriver所能提供的工作电压

范围就要到10伏特以上。

但是如果common电极的电压是变动的话，假使common电极电压最大为5伏特，则sourcedriver的最大工作电压也只要为5伏特就可以了。

就sourcedriver的设计制造来说，需要越高电压的工作范围，制程与电路的复杂度相对会提高，成本也会因此而加高。

面板极性变换与common电极驱动方式的选用

并不是所有的面板极性转换方式都可以搭配上述两种common电极的驱动方式。

当common电极电压固定不变时，可以使用所有的面板极性转换。

但是如果common电压是变动的话，则面板极性转换就只能选用frameinversion与rowinversion.（请见表1）也就是说，如果你想使用columninversion或是dotinversion的话，你就只能选用common电极电压固定不动的驱动方式。

为什么呢？

之前我们曾经提到common电极是位于跟显示电极不同的玻璃上，在实际的制作上时，其实这一整片玻璃都是common电极。

也就是说，在面板上所有的显示点，它们的common电压是全部接在一起的。

其次由于gatedriver的操作方式是将同一行的所有TFT打开，好让sourcedriver去充电，而这一行的所有显示点，它的common电极都是接在一起的，所以如果你是选用common电极电压是可变动的方式的话，是无法在一行TFT上，来同时做到显示正极性与负极性的。

而columninversion与dotinversion的极性变换方式，在一行的显示点上，是要求每个相邻的点拥有不同的正负极性的。

这也就是为什么common电极电压变动的方式仅能适用于frameinversion与rowinversion的缘故。

而common电极电压固定的方式，就没有这些限制。

因为其common电压一直固定，只要sourcedriver能将电压充到比common大就可以得到正极性，比common电压小就可以得到负极性，所以common电极电压固定的方式，可以适用于各种面板极性的变换方式。

表1

面板极性变换方式

可使用的common电极驱动方式

Frameinversion

固定与变动

Rowinversion

Columninversion

只能使用固定的common电极电压

Dotinversion

各种面板极性变换的比较

现在常见使用在个人计算机上的液晶显示器，所使用的面板极性变换方式，大部分都是dotinversion。

原因无它，只因为dotinversion的显示品质相对于其它的面板极性变换方式，要来的好太多了。

表2是各种面板极性变换方式的比较表。

所谓Flicker的现象，就是当你看液晶显示器的画面上时，你会感觉到画面会有闪烁的感觉。

它并不是故意让显示画面一亮一灭来做出闪烁的视觉效果，而是因为显示的画面灰阶在每次更新画面时，会有些微的变动，让人眼感受到画面在闪烁.这种情况最容易发生在使用frameinversion的极性变换方式，因为frameinversion整个画面都是同一极性，当这次画面是正极性时，下次整个画面就都变成了是负极性。

假若你是使用common电压固定的方式来驱动，而common电压又有了一点误差（请见图8），

这时候正负极性的同一灰阶电压便会有差别，当然灰阶的感觉也就不一样。

在不停切换画面的情况下，由于正负极性画面交替出现，你就会感觉到Flicker的存在。

而其它面板的极性变换方式，虽然也会有此flicker的现象，但由于它不像frameinversion是同时整个画面一齐变换极性，只有一行或是一列，甚至于是一个点变化极性而已。

以人眼的感觉来说，就会比较不明显。

至于crosstalk的现象，它指的就是相邻的点之间，要显示的资料会影响到对方，以致于显示的画面会有不正确的状况。

虽然crosstalk的现象成因有很多种，只要相邻点的极性不一样，便可以减低此一现象的发生。

综合这些特性，我们就可以知道，为何大多数人都使用dotinversion了。

表2

Flicker的现象

Crosstalk的现象

明显

垂直与水平方向都易发生

不明显

水平方向容易发生

垂直方向容易发生

几乎没有

不易发生

面板极性变换方式，对于耗电也有不同的影响。

不过它在耗电上需要考量其搭配的common电极驱动方式。

一般来说common电极电压若是固定，其驱动common电极的耗电会比较小。

但是由于搭配common电压固定方式的sourcedriver其所需的电压比较高，反而在sourcedriver的耗电会比较大。

但是如果使用相同的common电极驱动方式，在sourcedriver的耗电来说，就要考量其输出电压的变动频率与变动电压大小。

一般来说，在此种情形下，sourcedriver的耗电，会有dotinversion>

rowinversion>

columninversion>

frameinversion的状况。

不过现今由于dotinversion的sourcedriver多是使用PN型的OP，而不是像rowinversion是使用railtorailOP，在sourcedriver中OP的耗电就会比较小。

也就是说由于sourcedriver在结构及电路上的改进，虽然先天上它的输出电压变动频率最高也最大（变动电压最大接近10伏特，而rowinversion面板由于多是使用common电极电压变动的方式，其sourcedriver的变动电压最大只有5伏特，耗电上会比较小），但dotinversion面板的整体耗电已经减低很多了。

这也就是为什么大多数的液晶显示器都是使用dotinversion的方式。