TFT LCD液晶显示器的驱动原理
针对TFT LCD的整体系统面,而其驱动原理因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来看看由于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.
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. 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.
图1就是这两种储存电容架构, 从图中可以很明显的看出, 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. 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, 从图2中我们可以发现, 不管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. 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3 gate 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. 而source driver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. 所以我们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, 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frame inversion, 它整个画面所有相邻的点, 都是拥有相同的极性. 而row inversion与column inversion则各自在相邻的行与列上拥有相同的极性. 另外在dot inversion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delta inversion, 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dot inversion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source driver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source driver. 以图七中common电极电压若是固定于5伏特的话, 则source driver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source driver的最大工作电压也只要为5伏特就可以了. 就source driver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frame inversion与row inversion.(请见表1) 也就是说, 如果你想使用column inversion或是dot inversion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gate driver的操作方式是将同一行的所有TFT打开, 好让source driver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column inversion与dot inversion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frame inversion与row inversion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source driver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
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dot inversion. 为什么呢? 原因无它, 只因为dot inversion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frame inversion的极性变换方式, 因为frame inversion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frame inversion 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dot inversion了.
表2
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source driver其所需的电压比较高, 反而在source driver的耗电会比较大. 但是如果使用相同的common电极驱动方式, 在source driver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, source driver的耗电,会有dot inversion > row inversion > column inversion > frame inversion的状况. 不过现今由于dot inversion的source driver多是使用PN型的OP, 而不是像row inversion是使用rail to rail OP, 在source driver中OP的耗电就会比较小. 也就是说由
于source driver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row inversion面板由于多是使用common电极电压变动的方式,其source driver的变动电压最大只有5伏特,耗电上会比较小), 但dot inversion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dot inversion的方式.
上次跟大家介绍液晶显示器的驱动原理中有关储存电容架构,面板极性变换方式,以及common电压的驱动方式.这次我们延续上次的内容,继续针对feed through电压,以及二阶驱动的原理来做介绍.简单来说Feed through电压主要是由于面板上的寄生电容而产生的,而所谓三阶驱动的原理就是为了解决此一问题而发展出来的解决方式,不过我们这次只介绍二阶驱动,至于三阶驱动甚至是四阶驱动则留到下一次再介绍.在介绍feed through电压之前,我们先解释驱动系统中gate driver所送出波形的timing图.
SVGA分辨率的二阶驱动波形
我们常见的1024*768分辨率的屏幕,就是我们通常称之为SVGA分辨率的屏幕.它的组成顾名思义就是以1024*768=786432个pixel来组成一个画面的数据.以液晶显示器来说,共需要1024*768*3个点(乘3是因为一个pixel需要蓝色,绿色,红色三个点来组成.)来显示一个画面.通常在面板的规划,把一个平面分成X-Y轴来说,在X轴上会有1024*3=3072列.这3072列就由8颗384输出channel的source driver来负责推动.而在Y轴上,会有768行.这768行,就由3颗256输出channel的gate driver来负责驱动.图1就是SVGA分辨率的gate driver输出波形的timing图.图中gate 1 ~ 768分别代表着768个gate driver的输出.以SVGA的分辨率,60Hz的画面更新频率来计算,一个frame的周期约为16.67 ms.对gate 1来说,它的启动时间周期一样为16.67ms.而在这16.67 ms之间,分别需要让gate 1 ~ 768共768条输出线,依序打开再关闭.所以分配到每条线打开的时间仅有16.67ms/768=21.7us而已.所以每一条gate driver打开的时间相对于整个frame是很短的,而在这短短的打开时间之内,source driver再将相对应的显示电极充电到所需的电压.
而所谓的二阶驱动就是指gate driver的输出电压仅有两种数值,一为打开电压,一为关闭电压.而对于common电压不变的驱动方式,不管何时何地,电压都是固定不动的.但是对于common电压变动的驱动方式,在每一个frame开始的第一条gate 1打开之前,就必须把电压改变一次.为什么要将这些输出电压的timing介绍过一次呢?因为我们接下来要讨论的feed through电压,它的成因主要是因为面板上其它电压的变化,经由寄生电容或是储存电容,影响到显示电极电压的正确性.在LCD面板上主要的电压变化来源有3个,分别是gate driver电压
变化,source driver电压变化,以及common电压变化.而这其中影响最大的就是gate driver电压变化(经由Cgd或是Cs),以及common电压变化(经由Clc或是Cs+Clc).
Cs on common架构且common电压固定不动的feed through电压
我们刚才提到,造成有feed through电压的主因有两个.而在common电压固定不动的架构下,造成feed through电压的主因就只有gate driver的电压变化了.在图2中,就是显示电极电压因为feed through电压影响,而造成电压变化的波形图.在图中,请注意到gate driver打开的时间,相对于每个frame的时间比例是不正确的.在此我们是为了能仔细解释每个frame的动作,所以将gate driver打开的时间画的比较大.请记住,正确的gate driver打开时间是如同图1所示,需要在一个frame的时间内,依序将768个gate driver走线打开的.所以每个gate走线打开的时间,相对于一个frame的时间,是很短的.
当gate走线打开或关闭的那一瞬间,电压的变化是最激烈的,大约会有30~40伏特,再经由Cgd的寄生电容,影响到显示电极的电压.在图3中,我们可以看到Cgd寄生电容的存在位置.其实Cgd的发生,跟一般的CMOS电路一样,是位于MOS的gate与drain端的寄生电容.但是由于在TFT LCD面板上gate端是接到gate driver输出的走线,因此一但在gate driver输出走在线的电压有了激烈变化,便会影响到显示电极上的电压.在图2之中,当Frame N的gate走线打开时,会产生一个向上的feed through电压到显示电极之上.不过此时由于gate走线打开的缘故,source driver会对显示电极开始充电,因此即便一开始的电压不对(因为feed through电压的影响),source driver仍会将显示电极充电到正确的电压,影响便不会太大.但是如果当gate走线关闭的时候,由于source driver已经不再对显示电极充电,所以gate driver关闭时的电压压降(30~40伏特),便会经由Cgd寄生电容feed through到显示电极之上,造成显示电极电压有一个
feed through的电压压降,而影响到灰阶显示的正确性.而且这个feed through电压不像gate走线打开时的feed through电压一样,只影响一下子,由于此时source driver已经不再对显示电极充放电,feed through电压压降会一值影响显示电极的电压,直到下一次gate driver走在线的电压再打开的时后.所以这个feed through电压对于显示画面的灰阶的影响,人眼是可以明确的感觉到它的存在的.而在Frame N+1的时候,刚开始当gate driver走线打开的那一瞬间,也会对显示电极产生一个向上的feed through电压,不过这时候由于gate已经打开的缘故,source driver会开始对显示电极充电,因此这个向上的feed through电压影响的时间便不会太长.但是当gate走线再度关闭的时候,向下的feed through电压便会让处在负极性的显示电极电压再往下降,而且受到影响的负极性显示电压会一直维持到下一次gate走线再打开的时候.所以整体来说,显示电极上的有效电压,会比source driver的输出电压要低.而减少的电压大小刚好为gate走线电压变化经由Cgd的feed through电压.这个电压有多大呢?
在图4中,我们以电荷不灭定律,可以推导出feed through电压为(Vg2 – Vg1) * Cgd / (Cgd + Clc + Cs) .假设Cgd=0.05pF,而Clc=0.1pF, Cs=0.5pF且gate走线从打开到关闭的电压为–35伏特的话. 则feed through电压为–35*0.05 / (0.05+0.1+0.5) = 2.69伏特. 一般一个灰阶与另一个灰阶的电压差约仅有30到50 mV而已(这是以6 bit的分辨率而言,若是8 bit分辨率则仅有3到5 mV而已).因此feed through电压影响灰阶是很严重的.以normal white的偏光板配置来说,会造成正极性的灰阶会比原先预期的来得更亮,而负极型的灰阶会比原先预期的来得更暗.不过恰好feed through电压的方向有一致性,所以我们只要将common电压向下调整即可.从图2中我们可以看到,修正后的common电压与原先的common电压的压差恰好等于feed through电压.
Cs on common架构且common电压变动的feed through电压
图5为Cs on common且common电压变动的电压波形,由于其common电压是随着每一个frame而变动的,因此跟common电压固定的波形比较起来.其产生的feed through电压来源会再多增加一个,那就是common电压的变化.这个common电压的变化,经由Clc+Cs的电容,便会影响到显示电极的电压.且由于整个LCD面板上所有显示点的Clc与Cs都是接到common电压,所以一但common电压有了变化,受影响的就是整个面板的所有点.跟前面gate 电压变化不一样的是,gate电压变化影响到的只是一整行的显示点而已.不过Common电压变化虽然对显示电极的电压有影响,但是对于灰阶的影响却没有像gate电压变化来的大.怎么说呢?如果我们使用跟前面一样的电容参数值,再套用图6所推导出来的公式,再假设Common 电压由0伏特变到5伏特,则common电压变化所产生的feed through电压为(5 -0)*(0.1pF+ 0.5pF) / (0.05pF + 0.1pF +0.5pF) = 5 * 0.6/0.65=4.62伏特.虽然显示电极增加这么多电压,但是common电极也增加了5伏特.因此在Clc两端,也就是液晶的两端,所看到的压差变化,就只有4.62-5=0.38伏特而已.跟之前gate走线电压变化所产生的feed through电压2.69伏特比较起来要小的多了,所以对灰阶的影响也小多了.且由于它所产生的feed through电压有对称性,不像Gate走线所产生的feed through电压是一律往下,所以就同一个显示点来说,在视觉对灰阶的表现影响会比较小.当然啦,虽然比较小,但是由于对整个LCD面板的横向的768行来说, common电压变化所发生的时间点,跟gate走线打开的时间间隔并不一致,所以对整个画面的灰阶影响是不一样的.这样一来,就很难做调整以便改进画面品质,这也是为什么common电压变动的驱动方式,越来越少人使用的缘故.
Cs on gate架构且common电压固定不动的feed through电压
图7是Cs on gate且common电压固定不动的电压波形图.它并没有common电压变化所
造成的feed through电压,它只有由于gate电压变化所造成的feed through电压.不过它跟Cs on common不一样的是,由gate电压变化所造成的feed through电压来源有两个地方,一个是自己这一条gate走线打开经由Cgd产生的feed through电压,另一个则是上一条gate走线打开时,经由Cs所产生的feed through电压.经由Cgd的feed through电压跟前面所讨论过的状况是一样的,在这边就不再提了.但是经由Cs的feed through电压,是因为Cs on gate的关系,如图3所示.Cs on gate的架构,它的储存电容另一端并不是接到common电压,而是接到前一条gate 走线,因此在我们这一条gate走线打开之前,也就是前一条gate走线打开时,在前一条gate走线的电压变化,便会经由Cs对我们的显示电极造成feed through电压.依照图8的公式,同时套用前面的电容参数与gate电压变化值,我们可得到此一feed through电压约为
35*0.5pF/(0.5pF+0.1pF+0.05pF)=26.92伏特.这样的feed through电压是很大的,不过当前一条gate走线关闭时,这个feed through电压也会随之消失.而且前一条gate走线从打开到关闭,以SVGA分辨率的屏幕来说,约只有21.7us的时间而已.相对于一个frame的时间16.67ms是很短的.再者当前一条gate走线的feed through电压影响显示电极后,我们这一条的gate走线也随之打开,source driver立刻将显示电极的电压充放电到所要的目标值.从这种种的结果看来,前一条gate走线的电压变化,对于我们的显示电极所表现的灰阶,几乎是没有影响的.因此对于Cs on gate且common电压固定不动的驱动方式来说,影响最大的仍然是gate走在线电压变化经由Cgd产生的feed through电压,而其解决方式跟前面几个一样,只需将common电压往下调整即可.
Cs on gate架构且common电压变动的feed through电压
图9是Cs on gate架构且common电压变动的feed through电压波形图.这样子的架构,刚好有了前面3种架构的所有缺点,那就是gate走线经由Cgd的feed through电压,和前一条gate走线经由Cs的feed through电压,以及Common电压变化经由Clc的feed through电压.
可想而知,在实际的面板设计上几乎是没有人使用这种架构的.而这4种架构中最常用的就是Cs on gate架构且common电压固定不动的架构.因为它只需要考虑经由Cgd的feed through 电压,而Cs on gate的架构可得到较大的开口率的缘故.
二阶驱动(Two level addressing)的效应
上次跟大家介绍液晶显示器的二阶驱动原理,以及因为feed through电压所造成的影响. 为了解决这些现象, 于是有了三阶驱动甚至于四阶驱动的设计. 接下来我们先针对三阶驱动的原理作介绍.
三阶驱动的原理(Three level addressing method)
二阶驱动的原理中, 虽然有各种不同的feed through电压, 但是影响最大的仍是经由Cgd 所产生的feed through电压. 也因此在二阶驱动时需要调整common电压, 以改进灰阶品质. 但是由于Clc并非是一个固定的参数, 让调整common电压以便改进影像品质目的不易达成. 因此便有了三阶驱动的设计, 期望在不必变动common电压的情形下, 将feed through电压给补偿回来.
三阶驱动的基本原理是这样的, 利用经由Cs的feed through电压, 来补偿经由Cgd所产生的feed though电压. 也就是因为需要利用Cs来补偿, 所以三阶驱动的方法只能使用在面板架构为Cs on gate的方式. 图1就是三阶驱动gate driver电压的波形, 从这个三阶驱动的波形中我们可以知道, 三阶驱动波形跟二阶驱动不一样的是, 它的gate driver驱动波形之中, 会有三种不一样的电压. 当gate driver关闭时, 会将电压拉到最低的电压, 等到下一条的gater driver走线也关闭后,再将电压拉回. 而这个拉回的电压, 就是为了去补偿下一条线的feed through电压. 也就是说, 每一条gate driver走线关闭时, 经由Cgd所产生的feed through 电压, 是由上一条走线将电压拉回时,经由Cs所产生的feed through电压来补偿的. 既然是经由拉回的电压来补偿, 那拉回电压的大小要如何计算呢? 上次我们有提到feed through电压的计算方式, 我们可以依照上次的公式来计算所需的电压:
经Cgd的Feed through电压= (Vg_high – Vg_low) * Cgd / (Cgd + Clc + Cs) ; Vg_high与
Vg_low分别为gate driver走线打开与关闭的电压.
经Cs的Feed through电压= (Vp2 – Vp1) * Cs / (Cgd + Clc + Cs) ; Vp2与Vp1分别为上一条gate走线拉回前与拉回后的电压.
如果需要两者互相抵消, 则经Cgd的Feed through电压需要等于经Cs的Feed through电压. 所以需拉回的电压为Ve=Vp2-Vp1=(Vg_high – Vg_low) * Cgd / Cs ,而从图1中我们知道Vg_high – Vg_low= Vg + Ve , 所以需拉回的电压Ve= (Vg + Ve) * Cgd / Cs ,也就是Ve= Vg * Cgd / [Cs – Cgd] .
从上述的公式推导中, 我们发现虽然Clc会影响feed through电压的大小, 但是藉由三阶驱动的方式, Clc的影响就不见了. 因此当我们在面板制程与gate drvier的打开电压确定之后, 就可以精确的计算出所需要的拉回电压了.
图2是三阶驱动的电压分布示意图. 我们可以看到最左边的是由source driver所输出的电压分布, 这是显示电极所充电电压的最原始状况. 而中间的电压分布, 就是显示电极受到经由Cgd的feed through电压影响的变化. 一般二阶驱动就是只有到这里, 所以需要修正common电压的大小, 以便以少灰阶的失真程度. 而三阶驱动藉由Cs的feed through电压影响的情形, 则可以由最右边的电压分布来看出. 在这时候, 只要拿捏好拉回电压Ve的大小, 便可以将原本受到经由Cgd的feed through电压影响的电压分布, 补偿到跟最左边的电压分布一样, 如此一来就不必再去修正common电压的大小了.
图3是三阶驱动的电压波形图. 正如先前所说过的, 由于三阶驱动需要利用前一条的gate driver走线来补偿, 所以只能使用于Cs on gate的架构. 而且由于有电压补偿的关系, common 电压就不必再做修正了. 在图3中, 属于gate driver电压有两种, 一个是前一条gate driver
的电压波形, 用虚线来表示. 而用实线表示的是属于打开我们要讨论的显示电极电压波形的gate driver走线电压. 从此图形我们可以知道, 实线的gate driver走线关闭时, 会经由Cgd产生一个feed through电压, 而这个向下的电压偏移量, 在前一条gate driver走线的拉回电压经Cs所产生的feed through电压影响后, 便可以让显示电极恢复到原先的电压准位. 而前一条gate driver走线经由Cs的Feed through电压还有另一种状况, 那就是在前一条gate driver走线打开时所产生的feed through电压, 这个电压值虽然很大, 不过由于其影响的时间, 相对于整个frame来说, 相当的短, 因此对显示画面并不会有多大的影响.
图四是使用三阶驱动针对gate driver走线电压变动所形成的feed through电压更仔细的显示电极电压波形图. 跟图三不一样的是, 这个图形有考虑到当gate driver走线电压拉回时经由Cgd所造成的feed through电压. 原本拉回电压是为了补偿下一条gate driver走在线的显示电极, 但是它的副作用就是也会对gate driver走线所在位置的显示电极产生影响. 所以拉回电压的设计考量, 并不是一次将所有电压补偿回来, 而是使用两次的feed through电压补偿. 一次是上一条gate driver走线经由Cs的feed through电压来补偿, 一次则藉由显示电极所在位置的gate driver走线,它的拉回电压经由Cgd的feed through电压来补偿.
总括来说, 使用三阶驱动的方式比起二阶驱动的方式来说, 可以不用调整common电压就可以克服feed through电压的影响. 而且也可以避免由于Clc的非线性关系所造成的灰阶问题. 不过跟底下要介绍的四阶驱动比较起来, 它仍然需要使用较高输出电压的source driver. 接下来要介绍的四阶驱动, 它在common电压固定不变的状况下, 并不需要使用高电压输出的source driver,就可以达到分别出正负极性电压的结果了.
四阶驱动的原理(Four level addressing method)
图5是四阶驱动gate driver走线的电压基本波形. 我们可以看到负责正极性与负极性的gate driver走线电压是不一样的. 负责负极性的gate driver走线电压在电压关闭时, 会往下拉到一个比一般关闭时的电压更低的准位, 等到下一条走线的电压关闭后, 再将电压拉回到一般关闭电压的准位. 而负责正极性的gate driver走线电压则是在电压关闭时, 电压并没有一口气拉到一般关闭的电压位准, 而是等到下一条gate driver走线关闭后, 再将电压下拉到一般关闭的电压准位. 而这两种极性的电压位准总共有: 打开的电压, 关闭的电压, 比关闭电压高的位准, 以及比关闭电压更低的电压, 总共四种. 这是为什么叫做四阶驱动的原因. 从图五来看, 我们会发现, 同样一条gate driver走在线的显示电极, 都必须属于同一种显示的极性, 不是正极性, 就是负极性. 因此采用四阶驱动就只能使用line inversion的显示方式.
不过这样一来, 跟使用dot inversion驱动方式的面板来说, 显示画面的品质变会变的更差, flicker与cross talk的效应会更明显. 这也是为什么四阶驱动很少有人使用的缘故, 虽然它可以使用驱动电压较低的source driver, 但是它的gate driver复杂度升高, 而且画面品质下
降,(当然啦, 想要让四阶驱动的面板使用dot inversion并不是不可以, 只是需要更改面板上
的TFT薄膜晶体管的配置方式,以及加大显示控制器内的内存大小,来同时储存两条gate driver走在线的所有显示电极的数据, 整个硬件的复杂度会更高, 成本又会加大.) 比较起来倒不如使用line inversion且common电压变动的面板极性显示方式.
四阶驱动原理简单的来说, 是利用前一个gate driver走线经由Cs的feed through电压, 在正极性时将显示电极的电压提升到很高的电压, 而在负极性时将显示电极的电压, 下拉到很低的电压, 以便将显示电极的电压分别出给正极性或是负极性的电压位准之用. 如此一来, source driver的驱动电压范围虽然不大, 但是却可以同时给正极性以及负极性的显示电极电压来用. 图6是四阶驱动的电压分布示意图, 图中最左边的是source driver输出电压的范围. 不管是正极性的画面, 或是负极性的画面, 都是使用相同的输出电压范围. 因此使用于四阶驱动的source driver, 其输出电压范围比起一般的source driver要小的多. 而图6中间则是受到gate driver走线关闭时, 经由Cgd的feed through电压影响的显示电极电压范围. 而图6
右边则是最后分别出正负极性的显示电压范围. 从图中我们可以知道, 因为受到经过Cgd的feed through电压影响, 若是要将正负极性的电压范围分开的话, 对于正极性的电压范围, 往上提升的电压会比较大, 而其往上提升的电压, 是由上一条gate drive走线电压往上拉经由Cs的feed through电压来形成. 因为其所需的电压比较大, 所以上一条gate driver走在线的拉回电压也会比较大. 而对于负极性的显示电压范围的形成, 也是利用上一条gate driver
走在线的电压变化来完成. 跟正极性的显示电极电压不一样的是, 它需要的是下拉的feed through电压, 以便形成负的显示电极电压范围. 它所需要的下拉电压跟正极性的上拉电压
比较起来会比较小. 不过对于调整后正负极性的显示电压范围来说, 它们相对于common电压的距离要一样, 这样对于同一个灰阶的正负极性电压, 显示出来的画面才会一致. 从整个图6来说, 我们可以发现, 对于source driver的输出电压, 如同前面所说的, 并不需要有正负两种不同极性的显示范围. 只要利用上一条gate driver走线的电压变化来帮助形成正负极性的两种电压范围即可.
至于在显示电极上的电压变化波形, 我们则可以利用图7跟图8来解释其电压变化的原理. 图7是负极性显示电极电压的波形变化, 从图中我们可以知道显示电极电压从source driver 充好电后, 会再经过三次的电压变化. 首先是本身gate driver走线电压关闭时, 经由Cgd所产生的feed through电压影响, 由于电压关闭的关系, 会把显示电极的电压往下拉. 其次是
上一条gate driver走线下拉时, 经过Cs的feed through电压. 这个电压的影响很重要, 因为它是将电压调整成负极性电压的主要成分, 必须能够将整体的电压调整到所需要的准位. 最后是本身的gate driver走线电压拉回时, 经由Cgd的feed through电压的影响. 由于拉回电压的幅度比较小, 所以整体的影响也比较少. 而图8是正极性显示电极电压的波形变化, 跟负极性的电压变化一样, 它也有三阶段的电压变化. 首先是本身gate driver走线关闭时经由Cgd的feed through电压, 其次是由前一条gate drive走线电压拉回经由Cs的feed through电压, 这电压是扮演将显示电极电压推升到正极性电压范围的最重要角色. 而最后则是本身gate driver走线电压下拉时所产生的feed through电压, 这个电压由于是经由Cgd的关系,而且变化的幅度也不大, 所以影响也比较小.
既然这些电压的操作原理,都是藉由feed through电压的影响, 我们就可以利用计算feed through电压的公式, 依照图9的电压定义, 来推导出各阶电压的大小. 其结果如下:
属于负极性电压的各个feed through电压:
dV1=[Vg+Ve(-)]*Cgd/[Cs+Clc+Cgd]
dV2= Ve(+) * Cs /[Cs+Clc+Cgd]
dV3= Ve(-) * Cgd /[Cs+Clc+Cgd]
属于正极性电压的各个feed through电压:
dV4=[Vg-Ve(+)]*Cgd/[Cs+Clc+Cgd]
dV5= Ve(-) * Cs /[Cs+Clc+Cgd]
dV6= Ve(+) * Cgd/[Cs+Clc+Cgd]
在图6中, 我们提到补偿后的正负极性输出电压与common电压的距离应该一致, 所以给正极性显示电压范围用的所有feed through电压总合应该和给所有负极性显示电压范围用的
feed through电压总合应该一样. 所以dV1+dV2-dV3应该等于-dV4+dV5-dV6. 合并化简后, 我们可以得到:
Ve(-) – Ve(+) = 2Vg * Cgd / Cs
也就是说, 只要Ve(-)与Ve(+)的差值, 符合上述公式, 就可以达到四阶驱动的效果了. 而且上述公式也告诉我们一个现象, 那就是公式化简后, 已经没有了Clc的成分存在. 因此它跟三阶驱动一样, 不会受到Clc非线性的影响. 至于Ve(-)及Ve(+)的大小如何决定呢? 我们回过来观察dV1+dV2-dV3与-dV4+dV5-dV6的化简结果:
dV1+dV2-dV3 = Vg*Cgd + Ve(+)*Cs = 向下的feed through总量
-dV4+dV5-dV6=-Vg*Cgd + Ve(-)*Cs = 向上的feed through总量
只要我们依照液晶的特性, 便可得知需要向上或是向下的feed through电压总量需要多少才够(一般是液晶的threshold电压与最大工作电压加起来的一半), 再参考面板设计的参数Vg, Cgd, Cs的大小, 就可以计算出所需的Ve(+)与Ve(-)了. 在数学上来说, 当你把向上与向下的feed through总量, 都设为0时, 就可以得到Ve(+)=-Ve(-), 这时候四阶驱动就变成三阶驱动了. 因此三阶驱动也可以说是四阶驱动的一个特例.
TFT LCD液晶显示器的驱动原理 我们针对feed through电压,以及二阶驱动的原理来做介绍.简单来说Feed through电压主要是由于面板上的寄生电容而产生的,而所谓三阶驱动的原理就是为了解决此一问题而发展出来的解决方式,不过我们这次只介绍二阶驱动,至于三阶驱动甚至是四阶驱动则留到下一次再介绍.在介绍feed through电压之前,我们先解释驱动系统中gate driver所送出波形的timing图. SVGA分辨率的二阶驱动波形 我们常见的1024*768分辨率的屏幕,就是我们通常称之为SVGA分辨率的屏幕.它的组成顾名思义就是以1024*768=786432个pixel来组成一个画面的数据.以液晶显示器来说,共需要1024*768*3个点(乘3是因为一个pixel需要蓝色,绿色,红色三个点来组成.)来显示一个画面.通常在面板的规划,把一个平面分成X-Y轴来说,在X轴上会有1024*3=3072列.这3072列就由8颗384输出channel的source driver 来负责推动.而在Y轴上,会有768行.这768行,就由3颗256输出channel的gate driver来负责驱动.图1就是SVGA分辨率的gate driver输出波形的timing图.图中gate 1 ~ 768分别代表着768个gate
driver的输出.以SVGA的分辨率,60Hz的画面更新频率来计算,一个frame的周期约为16.67 ms.对gate 1来说,它的启动时间周期一样为16.67ms.而在这16.67 ms之间,分别需要让gate 1 ~ 768共768条输出线,依序打开再关闭.所以分配到每条线打开的时间仅有16.67ms/768=21.7us而已.所以每一条gate d river打开的时间相对于整个frame是很短的,而在这短短的打开时间之内,source driver再将相对应的显示电极充电到所需的电压. 而所谓的二阶驱动就是指gate driver的输出电压仅有两种数值,一为打开电压,一为关闭电压.而对于common电压不变的驱动方式,不管何时何地,电压都是固定不动的.但是对于common电压变动的驱动方式,在每一个frame开始的第一条gate 1打开之前,就必须把电压改变一次.为什么要将这些输出电压的t iming介绍过一次呢?因为我们接下来要讨论的feed through电压,它的成因主要是因为面板上其它电压的变化,经由寄生电容或是储存电容,影响到显示电极电压的正确性.在LCD面板上主要的电压变化来源有3个,分别是gate driver电压变化,source driver电压变化,以及common电压变化.而这其中影响最大的就是gate driver电压变化(经由Cgd或是Cs),以及common电压变化(经由Clc或是Cs+Clc). Cs on common架构且common电压固定不动的feed through电压 我们刚才提到,造成有feed through电压的主因有两个.而在common电压固定不动的架构下,造成f eed through电压的主因就只有gate driver的电压变化了.在图2中,就是显示电极电压因为feed thro ugh电压影响,而造成电压变化的波形图.在图中,请注意到gate driver打开的时间,相对于每个frame 的时间比例是不正确的.在此我们是为了能仔细解释每个frame的动作,所以将gate driver打开的时间画的比较大.请记住,正确的gate driver打开时间是如同图1所示,需要在一个frame的时间内,依序将7
TFT-LCD液晶显示器的工作原理 我一直记得，当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时，常常遇到的困扰，就是不知道怎么跟人家解释，液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境，来解释给人家听。在最早的时候是告诉人家，就是掌上型电动玩具上所用的显示屏，随着笔记型计算机开始普及，就可以告诉人家说，就是使用在笔记型计算机上的显示器。随着手机的流行，又可以告诉人家说，是使用在手机上的显示板。时至今日，液晶显示器，对于一般普罗大众，已经不再是生涩的名词。而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品，更由于其轻薄的特性，因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT，cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广。 如同我前面所提到的，液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器。而今日对液晶显示器这个名称，大多是指使用于笔记型计算机，或是桌上型计算机应用方面的显示器。也就是薄膜晶体管液晶显示器。其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display，简称之TFT LCD。从它的英文名称中我们可以知道，这一种显示器它的构成主要有两个特征，一个是薄膜晶体管，另一个就是液晶本身。我们先谈谈液晶本身。 液晶(LC，liquid crystal)的分类 我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态液态跟气态。其实物质的三态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。
液晶屏驱动板的原理与维修代换方法 1、液晶屏驱动板的原理介绍 液晶屏驱动板常被称为A/D<模拟/数字）板，这从某种意义上反应出驱动板实现的主要功能所在。液晶屏要显示图像需要数字化过的视频信号，液晶屏驱动板正是完成从模拟信号到数字信号<或者从一种数字信号到另外一种数字信号）转换的功能模块，并同时在图像控制单元的控制下去驱动液晶屏显示图像。液晶显示器的驱动板如图1、图2所示。 图1 品牌液晶显示器采用的驱动板 图2部分液晶显示器采用的是通用驱动板 如图3所示，液晶屏驱动板上通常包含主控芯片、MCU微控制器、ROM存储器、电源模块、电源接口、VGA视频信号输入接口、OSD按键板接口、高压板接口、LVDS/TTL驱屏信号接口等部分。 液晶屏驱动板的原理框图如图4所示，从计算机主机显示卡送来的视频信
号，通过驱动板上的VGA视频信号输入接口送入驱动板的主控芯片，主控芯片根据MCU微控制器中有关液晶屏的资料控制液晶屏呈现图像。同时，MCU微控制器实现对整机的电源控制、功能操作等。因此，液晶屏驱动板又被称为液晶显示器的主板。 图3 驱动板上的芯片和接口 液晶屏驱动板损坏，可能造成无法开机、开机黑屏、白屏、花屏、纹波干扰、按键失效等故障现象，在液晶显示器故障中占有较大的比例。 液晶屏驱动板广泛采用了大规模的集成电路和贴片器件，电路元器件布局
紧凑，给查找具体元器件或跑线都造成了很大的困难。在非工厂条件下，它的可修性较小，若驱动板因为供电部分、VGA视频输入接口电路部分损坏等造成的故障，只要有电路知识我们可以轻松解决，对于那些因为MCU微控制器内部的数据损坏造成无法正常工作的驱动板，在拥有数据文件<驱动程序）的前提下，我们可以用液晶显示器编程器对MCU微控制器进行数据烧写，以修复固件损坏引起的故障。早期的驱动板，需要把MCU微控制器拆卸下来进行操作，有一定的难度。目前的驱动板已经普遍开始采用支持ISP<在线编程）的MCU微控制器，这样我们就可以通过ISP工具在线对MCU微控制器内部的数据进行烧写。比如我们使用的EP1112最新液晶显示器编程器就可以完成这样的工作。 图4 驱动板原理框图 在液晶显示器的维修工作中，当驱动板出现故障时，若液晶显示器原本就使用的是通用驱动板，就可以直接找到相应主板代换处理，当然，仍需要在其MCU中写入与液晶屏对应的驱动程序；若驱动板是品牌机主板，我们一般采用市场上常见的“通用驱动板”进行代换方法进行维修； “通用驱动板”也称“万能驱动板”。目前，市场上常见的“通用驱动板”有乐华、鼎科、凯旋、悦康等品牌，如图5所示，尽管这种“通用驱动板”所用元器件与“原装驱动板”不一致，但只要用液晶显示器编程器向“通用驱动板”写入液晶屏对应的驱动程序<购买编程器时会随机送液晶屏驱动程序光盘），再通过简单地改接线路，即可驱动不同的液晶屏，通用性很强，而且维修成本也不高，用户容易接受。
led液晶显示器的驱动原理 LED液晶显示器的驱动原理 艾布纳科技有限公司 前两次跟大家介绍有关液晶显示器操作的基本原理, 那是针对液晶本身的特性,与 TFT LCD 本身结构上的操作原理来做介绍. 这次我们针对 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. 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.
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. 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.
12864点阵型液晶显示屏的基本原理与使用方法(很详细) 点阵LCD的显示原理 在数字电路中，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有6000以上，于是我们的DOS前辈想了一个办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。 那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状，如英文的'A'在字模的记载方式如图1所示： 图1“A”字模图 而中文的“你”在字模中的记载却如图2所示：
图2“你”字模图 12864点阵型LCD简介 12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。 管脚号管脚名称LEVER管脚功能描述 1VSS0电源地 2VDD+5.0V电源电压 3V0-液晶显示器驱动电压 4D/I(RS)H/L D/I=“H”，表示DB7∽DB0为显示数据 D/I=“L”，表示DB7∽DB0为显示指令数据5R/W H/L R/W=“H”，E=“H”数据被读到DB7∽DB0 R/W=“L”，E=“H→L”数据被写到IR或DR 6E H/L R/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7∽DB0 R/W=“H”，E=“H”DDRAM数据读到DB7∽DB0 7DB0H/L数据线 8DB1H/L数据线 9DB2H/L数据线 10DB3H/L数据线 11DB4H/L数据线 12DB5H/L数据线 13DB6H/L数据线 14DB7H/L数据线 15CS1H/L H:选择芯片(右半屏)信号 16CS2H/L H:选择芯片(左半屏)信号 17RET H/L复位信号,低电平复位
LED液晶显示器的驱动原理 艾布纳科技有限公司 前两次跟大家介绍有关液晶显示器操作的基本原理, 那是针对液晶本身的特性,与TFT LCD 本身结构上的操作原理来做介绍. 这次我们针对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. 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. For personal use only in study and research; not for commercial use
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. 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. For personal use only in study and research; not for commercial use
TFT LCD液晶显示器的驱动原理(一) 谢崇凯 前两次跟大家介绍有关液晶显示器操作的基本原理, 那是针对液晶本身的特性,与TFT LCD本身结构上的操作原理来做介绍. 这次我们针对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. 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. 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. 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. 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.
液晶电视的显示原理 摘要：系统的介绍了液晶显示器的显示原理，结合液晶电视的显示原理，对液晶电视的技术特点进行了分析。 关键词：高清电视；液晶显示技术；亮度；对比度。 引言 液晶电视技术的发展这些年来可谓突飞猛进，在许多消费者还没有完全弄懂它背后深含的技术理论时，液晶电视已飞入千万寻常百 姓家。本文结合液晶显示原理，对液晶电视 的技术特点进行分析与比对。 1 液晶显示原理 TFT-LCD 液晶屏的结构 TFT- LCD 液晶屏在结构上由里到 外主要由背光源、偏光片、透明电极 （控制电路）、液晶、彩色滤光片、偏 光片所构成，如图1 所示。 液晶的光学效果 液晶包含在两个槽状表面中间，且槽的方向互相垂直，如图2 所示。液晶分子的排列为：上表面分子沿a 方向，下表面分子沿b 方向，介于上下表面中间的分子产生旋转的效应，因此液晶分子在两槽状表面间产生90°的旋转。
当线性偏振光射入上层槽状表面时，此光线随着液晶分子的旋转也产生旋转；当线性偏振光射出下层槽状表面时，此光线已经产生了90°的旋转。 当在上下表面之间加电压时，液晶分子会顺着电场方向排列，形成直立排列的现象。此时入射光线不受液晶分子影响，直线射出下表面。不同电压值，决定液晶偏转的角度。 偏光片的光学效果 如图3 所示。第一片偏光片可以将非偏振光（一般光线）过滤成偏振光；第二片偏光片实现取向功能，即仅允许该偏光片方向分量的光线通过。当非偏振光通过第一片a 方向的偏光片时，光线被过滤成与a 方向平行的线性偏振光；当通过第二片偏光片时，如果两片偏光片放置方向一致时，如图3 左图所示，光线可以顺利通过。当两片偏光片放置方向相互垂直时，如图3 右图所示，光线被完全阻挡。改变偏振光与第二片偏光片的夹角，可实现透光率的控制。 彩色滤光膜的光学效果 彩色滤光膜的各像素对应液晶屏的各像素，每像素包含红、绿、蓝三个子像素，光线透过彩色滤光膜形成红、绿、蓝三基色分量，如图4 所示。
单片机采用AT89C51。系统采用12MHz或更高频率的晶振，以获得较高的刷新频率，使显示更稳定。单片价的串口与列驱动器相连，用来送显示数据。P1口低4位与行驱动器相连，送出行选信号，P1.5～P1.7口则用来发送控制信号。P0和P2口空闲，在必要时可以扩展系统的ROM和RAM。 2.2时钟脉冲电路 AT89C51的最高时钟脉冲频率已经达到24MHz，它内部已经具备了振荡电路，只要在AT89C51的两个引脚（即19、18脚）连接到简单的石英振荡晶体的2个管脚即可，同时晶体的2个管脚也要用30pF的电容耦合到地，如图3所示。 图3时钟脉冲电路 2.3复位电路 AT89C51的复位引脚（RESET）是第9脚，当此引脚连接高电平超过2个机器周期时，即可产生复位的动作。以24MHz的时钟脉冲为例，每个时钟脉冲为05μs，两个机器周期为1μs，因此，在第9脚上连接1个2μs的高电平脉冲，即可产生复位动作。最简单的就是只有1个电阻跟1个电容就可构成可靠复位的电路，电阻选择10kΩ，电容选择10μF，如图4所示。 图4复位电路 2.4点阵显示驱动电路设计 采取分立元件三极管作驱动电路，驱动电路如图5所示。 图5点阵显示驱动电路 3系统软件设计 显示屏软件的主要功能是向显示屏提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。 根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向点阵屏传送特定组合的显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号，配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由显示子程序实现；系统环境设置（初始化）由系统初始化程序完成；显示效果处理等工作，则由主程序通过调用子程序来实现。 3.1显示驱动程序 显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定。16行扫描格式的显示屏刷新率（帧频）的计算公式如下： 其中：F为晶振频率；T为定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。 其次，显示驱动程序查询当前点亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。 为消除在切换行显示数据时产生的拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据输入输出锁存器后，再输出新的行号，重新打开显示。图6所示为显示驱动程序（显示屏扫描函数）流程图。 图6显示驱动程序流程图 3.2系统主程序 系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断、端口。然后以“卷帘出”效果显示文字或图案，停留几秒钟，接着向上滚动
液晶屏原理 1.液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展，在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉环境。 2.液晶的诞生要追溯液晶显示器的来源，必须先从「液晶」的诞生开始讲起。在公元1888年，一位奥地利的植物学家，菲德烈．莱尼泽（Friedrich Reinitzer）发现了一种特殊的物质。他从植物中提炼出一种称为螺旋性甲苯酸盐的化合物，在为这种化合物做加热实验时，意外的发现此种化合物具有两个不同温度的熔点。而它的状态介于我们一般所熟知的液态与固态物质之间，有点类似肥皂水的胶状溶液，但它在某一温度范围内却具有液体和结晶双方性质的物质，也由于其独特的状态，后来便把它命名为「Liquid Crystal」，就是液态结晶物质的意思。不过，虽然液晶早在1888年就被发现，但是真正实用在生活周遭的用品时，却是在80年后的事情了。公元1968年，在美国RCA公司（收音机与电视的发明公司）的沙诺夫研发中心，工程师们发现液晶分子会受到电压的影响，改变其分子的排列状态，并且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原理，RCA公司发明
了世界第一台使用液晶显示的屏幕。尔后，液晶显示技术被广泛的用在一般的电子产品中，举凡计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用的仪器（因为有辐射计量的考虑）或是数字相机上面的屏幕等等。令人玩味的是，液晶的发现比真空管或是阴极射线管还早，但世人了解此一现象的并不多，直到1962年才有第一本，由RCA研究小组的化学家乔．卡司特雷诺（Joe Castellano）先生所出版的书籍来描述。而与映像管相同的，这两项技术虽然都是由美国的RCA公司所发明的，却分别被日本的新力（Sony）与夏普（Sharp）两家公司发扬光大。 3.什么是液晶液晶显示器是以液晶材料为基本组件，由于液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液态流动特性，所以已经可以说是一个中间相。而要了解液晶的所产生的光电效应，我们必须来解释液晶的物理特性，包括它的黏性（visco-sity）与弹性（elasticity）和其极化性（polarizalility）。液晶的黏性和弹性从流体力学的观点来看，可说是一个具有排列性质的液体，依照作用力量不同的方向，应该有不同的效果。就好像是将一把短木棍扔进流动的河水中，短木棍随着河水流着，起初显得凌乱，过了一会儿，所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致，这表示着次黏性最低的流动方式，也是流动自由能最低的一个物理模型。此外，液晶除了有黏性的反应外，还具有弹性的反应，它们都是对于外加的力量，呈现了方向性的效果。也因此光线射入液晶物质中，必然会按照
液晶显示器的工作原理 我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家Reinitzer发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。 1. 被动矩阵式LCD工作原理 TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。 在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板? 外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基
板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC 与印刷电路板相连接。 在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白
TFT-LCD液晶显示器的驱动原理 LCD显示器在近年逐渐加快了替代CRT显示器的步伐，你打算购买一台LCD吗？你了解LCD吗？液晶显示器和传统的CRT显示器，在其发光的技术原理上有什么不同？传统的CRT 显示器主要是依靠显象管内的电子枪发射的电子束射击显示屏内侧的荧光粉来发光，在显示器内部人造磁场的有意干扰下，电子束会发生一定角度的偏转，扫描目标单元格的荧光粉而显示不同的色彩。而TFT-LCD却是采用“背光（backlight）”原理，使用灯管作为背光光源，通过辅助光学模组和液晶层对光线的控制来达到较为理想的显示效果。 液晶是一种规则性排列的有机化合物，它是一种介于固体和液体之间的物质，目前一般采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。液晶本身并不能构发光，它主要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分子排列产生变化来显示图像。 液晶面板主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色滤光片构成的夹层所组成。偏光板、彩色滤光片决定了有多少光可以通过以及生成何种颜色的光线。液晶被灌在两个制作精良的平面之间构成液晶层，这两个平面上列有许多沟槽，单独平面上的沟槽都是平行的，但是这两个平行的平面上的沟槽却是互相垂直的。简单的说就是后面的平面上的沟槽是纵向
排列的话，那么前面的平面就是横向排列的。位于两个平面间液晶分子的排列会形成一个Z轴向90度的逐渐扭曲状态。背光光源即灯管发出的光线通过液晶显示屏背面的背光板和反光膜，产生均匀的背光光线，这些光线通过后层会被液晶进行Z 轴向的扭曲，从而能够通过前层平面。如果给液晶层加电压将会产生一个电场，液晶分子就会重新排列，光线无法扭转从而不能通过前层平面，以此来阻断光线。 LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀度、可视角度和反应
Ht1621液晶显示详细驱动使用说明以及程序 1．概述 HT1621是128点内存映象和多功能的LCD驱动器，HT1621的软件配置特性使它适用于多种LCD应用场合，包括LCD模块和显示子系统。用于连接主控制器和 HT1621的管脚只有4或5条，HT1621还有一个节电命令用于降低系统功耗。 在虎风所做的这个系统中ht1621用于驱动一个静态的LCD液晶显示器。液晶显示的方式分为静态显示和动态显示。静态与动态的区别在于静态显示是持续供电的，而动态显示是利用人的视觉停留效果，快速扫描数码管各个段，让人在视觉上感觉到数码管是同时显示的。 2．HT1621接线原理图 3．静态LCD结构图
4．几个曾经纠结的概念 Time base：时基，即时间基准，可以用来输出，作为外部时钟的时间基准。 占空比：将所有公共电极（COM）各施加一次扫描电压的时间叫一帧,单位时间内扫描多少帧的频率叫帧频,将扫描公共电极（COM）选通的时间与帧周期之比叫占空比。通常占空比等于公共电极数N的倒数,即1/N。这就是说假如你要驱动4个液晶，就需要4个COM，那么你的占空比就要设定为1/4。 偏压比：指的是液晶的偏压系数，可以看看专业技术文章，偏压目的是克服交叉效应，通过把半选择点与非选择点的电压平均，适度提高非选择点的电压来抵消半选择点上的一部分电压，使半选择点上的电压下降，从而提高显示对比度；最终行半选择点和非选择点上的电压均为显示电压的1/a，1/a就称为偏压系数，也称为偏压。此方法称为1/a偏压的平均电压法，简称为1/a偏压法。 VLCD(LCD驱动电压): LCD的驱动电压为加在点亮部分的段电压与公共电压之差(峰-峰值)。 5．关于RAM地址映射的概念 为了这个问题困扰了很久，虎风太愚钝啦…… Ht1621有一个32*4的LCD驱动，映射到32*4的RAM地址。
TFT LCD液晶显示器的驱动原理 TFT LCD液晶显示器的驱动原理（一） 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. 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.
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. 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
TFT LCD 液晶显示器的驱动原理(一) 前两次跟大家介绍有关液晶显示器操作的基本原理，那是针对液晶本身的特性，与TFT LCD 本身结构上的操作原理来做介绍。这次我们针对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。 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。
Commcr wltdrodw To g推 ■iriv^r FT 頭示置極 错存電咨 Cs on couunon Cs on gate Kl:Cs on gate與C呂on coiiunon的架構 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 co mmon —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。不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短，（以1024X768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。
液晶显示器驱动板概述 打开液晶显示器的外壳，就会发现几块电路板。其中有一块面积较大、设计比较紧凑的电路板就是液晶显示器的主板，通常称为“驱动板”。驱动板的作用是把外部主机送来的信号进行处理和控制，然后送给液晶面扳，显示出图像。图1所示是某液晶显示器的主板实物图。驱动板上比较重要的集成电路是主控芯片（Sealer芯片）和微控制器（MCU）。驱动板的输入接口通过连接线与计算机主板显卡主控芯片相连，输出接口通过一条或者两条信号传输排线与液晶面板相连。 图1液晶显示器主板实物图 图2所示为液晶显示器驱动板组成框图，从图中可以看出，驱动板上主要有以下几类电路：
①VCA、DVI输入接口和液晶输出接口电路：用以接收计算机主机显卡输出的模拟和数字信号。 ②A／D转换电路：用以将模拟VGA输入接口输出的模拟信号转换为R、G、B数字信号，送主控电路（Sealer）进行处理。 ③主控电路：也称Sealer电路，其作用是把A／D转换电路送来的RGB数字信号进行差补缩放处理，然后再经液晶屏输出接口电路送到液晶屏。 ④微控制器电路：主要包括MCU（微控制器）和存储器。MCU的主要作用是控制电源的开关和节能状态、频率计算、RS-232通信、字符显示（0SD）控制等。存储器（EEPROM）用于存储液晶显示器的设备数据和运行中所需的数据，主要包括设备的基本参数、制造厂商、产品型号、分辨率、最大行频率、场刷新率等，还包括设备运行状态的一些数据，如白平衡数据、亮度、对比度、各种几何失真参数、节能状态的控制数据等。 ⑤输出接口电路：用以和液晶屏相连，主要接口类型有TTL、LVDS、TMDS、RSDS、TCON，其中，TTL、LVDS应用最广。 实际上，当前一些最新型的液晶显示器已经把A／D转换、TMDS接收器、MCU、LVDS接口等电路整合到主控芯片中，对于这样的“超级芯片”，一般仍称为“主控芯片”。
液晶显示器原理与构造概论 液晶显示器的构造 液晶显示器的构造，以TFT-LCD来讲，关键零组件包括玻璃基板、彩色滤光片、偏光片、驱动IC、液晶材料、配向膜、背光模块、ITO导电薄膜，还有其它Cell制程要用到的材料及化学用品等。而在主要构造的用途方面，接下来以主动矩阵驱动方式的液晶显示器来说明，首先由背光源的光线照在偏光板上，光线在穿过偏光板后，会被偏极化（也就是偏极化后每一个光线的分子，在能量、相位、频率和方向上的特性都会相同。），偏极化的光线会穿过液晶，因为液晶分子的排列方式被电极产生的电压影响，因此液晶可以改变偏极化光线的偏光角度，不同的偏光角度造成出来的光线强度会不同，不同强度的光线再经由彩色滤光片的红、蓝、绿三个画素，就会显示出各种不同的亮度和不同颜色的画素，最后再经由各个画素就可以组成肉眼看得到的各种影像和图形。 主动矩阵型液晶显示器构造图
TN型LCD显示模式 液晶显示器的优点和缺点 和传统的阴极射线管显示器相比，液晶显示器具有许多优点，首先在重量和体积方面，液晶显示器不管是在重量、体积和厚度上，都比阴极射线管显示器来得短小轻薄，因此在携带性和使用便利性上，液晶显示器都较传统阴极射线管显示器优良许多。接下来是在耗电方面，由于阴极射线管显示器是利用电子束打在涂满磷化物(phosphor) 的弧形玻璃上，后端使用阴极线圈放出负电压，驱动电子枪将电子放射在弧形玻璃上发出光亮形成影像，所以比较起来液晶显示器较为省电。 至于在屏幕本体的比较，液晶显示器和阴极射线管显示器的优劣参半，液晶显示器在屏幕弧度和屏幕闪烁度方面都比阴极射线管显示器来得好，但是在广视角技术和尺寸大小方面，反而是阴极射线管显示器比液晶显示器好，因为在制作液晶显示器时，超过30吋以上会因为玻璃基板材质的问题，造成玻璃重量使面板变形，因此目前无法做超过30吋以上的屏幕。除此之外，液晶显示器也有其它缺点，如价格比阴极射线管显示器高出许多，耐用度较阴极射线管显示器差，以及使用温度限于0至50度区间（超出此温度区间会使液晶结构受到破坏）等。