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TFT LCD液晶显示器的驱动原理(一)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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.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。
液晶显示器的动态驱动原理液晶显示的动态驱动法是循环地给每行电极施加选择脉冲，同时所有列电极给出这个行像素的选择或非选择的驱动脉冲，从而实现某行所有显示像素的驱动。
这种行扫描是逐行顺序进行的，循环周期很短，使得液晶显示屏上呈现稳定的图像效果。
我们把液晶显示的扫描驱动方式称为动态驱动法，亦称多种寻址驱动法。
在一帧中每一行的选择时间是均等的。
假设一帧的扫描行数为N,扫描一帧的时间为1,那么一行所占有的选择时间为一帧时间的1/N,这个值被称作为占空比系数。
在同等电压下，扫描行数的增多将使占空比下降，从而引起液晶像素上的变电场电压的有效值下降，降低了显示质量。
因此随着显示像素的增多，为了保证显示质量，就需要适度地提高驱动电压，达到提高电场电压的有效值，也可以采用双屏幕电极排布结构，以提高占空比系数在动态驱动方式下，某一液晶像素（选择点）呈现显示效果是由施加在列电极上的选择电压与施加在列电极上的选择电压的合成来实现的。
与这个像素不在同一行和同一列的像素（非选点）都处在非选状态下，与这个像素在同一行或同一列的像素均有选择电压加入，称之为半选择点。
这个点的电场电压处于液晶的阈值电压附近时，屏幕上将出现不应有的半屏显示现象，使得显示对比度下降，这种现象叫做…交叉效应“.在动态驱动方法中解决”交叉效应“的方法是采用平均电压法，即把液晶的驱动电压等分成若干档，如a档。
适当地提高非选择点的电压，如1/a倍差于选择电压，从而降低半选点上两电极上的电压差。
这种方法称偏压法。
动态驱动法加入了偏压法使其更加完美，它广泛应用了点阵型液晶显示器件和多路结构液晶显示器件的驱动上。
当扫描行数N=1时，动态驱动就等于静态驱动。
由于静态驱动法没有交叉效应，所以也就没有偏压法的介入。
由于动态驱动采用了偏压法，使输出驱动的脉冲序列有四种电压变化形式，并且行驱动还伴有相位的偏移，因此在驱动电路中就不能简单地采用异或门电路。
动态驱动电路的实现可以等效为两组”开关“电路。
液晶显示器 LCD工作原理及驱动方式一. 液晶显示器的工作原理1.什么是液晶显示器有一些物质,它们在固体加热变为液体的过程中,不是直接由固体变为液体,而是先要经一种中间状态,处于中间状态的物质外观上看是具有流动的混浊液体,但是,它们的光学性质和某些电学性质又和晶体相似.是各向异性的.如具有双折射特性.当温度继续升高时,这种浑浊液体变得透明清澈,流向同性液体.反之,这类物质从各向同性液体开始冷却时,一般也要先经过中间状态转变为固态. 这种能在某个温度范围内兼有液体和晶体二者特性的物质叫液晶,它不同于通常的固态,液态和气态,又称物质的第四态.液晶分为热质液晶和溶质液晶两大类.其中热质液晶就是前面所讲的 ,溶质液晶是由于溶液浓度发生变化而出现的液晶相. 目前所用的多是热致液晶.从液晶分子排列分三类:a.向列相液晶. 向列相液晶的长轴互相平行,但分子的重心是杂乱分布的,分子运动自由,对外界作用敏感,因此应用广.b.胆甾相液晶.分子呈扁平形,在空间形成一个螺旋结构.分子的长轴彼此平行,与向列向一样.当温度变化时,螺矩也随之变化,从而使提胆甾相显现不同的颜色.因此这种液晶可用来制作测量物体表面温度.c.近晶相液晶液晶的分子排列成层,在每层内分子长轴平行,其方向垂直于层面.各层中分子的重心杂乱分布.2.液晶显示的原理a.液晶显示器分类:L 按显示方式分透射型,反射型,和投影显示三大类.按机理分,动态散射型,扭曲向列场效应型,电控折射型,宾主效应型,相变存储型,有源矩阵型.超扭曲向列型,铁电液晶型,等等 .b.扭曲向列型 TNLCDa>. 定向薄膜.b>. 偏振光.自然光光波的振动方向在与传播方向的垂直平面内是随机分布的.它通过偏振片时,变成只沿一个方向分布的光,即为偏振光.c>.液晶中光的传播.通过起偏器形成的偏振光其振动方向与上方定向薄膜凹槽走向.一运载.当光向下传播时,光的传播方向随液晶的分子扭曲.因此进入检偏器时,光的振动方向与检偏器偏光轴一运载而能通过检偏器.为非显示状态.如果在需要显示部份,在电极上加电压,于是液晶分子长轴方向将与电场方向平行.偏振光通过液晶时不发生扭曲,因此不能通过检偏器.显示器部份该显示的地方呈非透明状态,为显示状态.d> . 反射与透射式液晶显示器. 在上述液晶显示器的背面上装一个反射板,就构成了反射式显示器,适用于明亮的环境.e>. 高容量点阵液晶显示器.如计算机显示屏,彩色平板电视屏,就是采用此类.二. 彩色液晶显示器原理.按彩色产生原理分: 彩色滤色膜方式 {TN型; STN型; VAN型; FLC型;}彩色光源方式: { TN型; STN型; FLC型}光开关彩色方式:{VAN型;PAN型;HAN型;GH方式.} 彩色滤色膜方式和彩色光源方式是利用彩色滤色膜和彩色光源用为彩色产生源,而其中的液晶单元仅仅起开关作用,因此这两种方式都叫做被动式彩色LCD.主动式彩色LCD的光开关彩色方式和GH方式中,液晶单元是过偏光子的作用使其产生双折射性和二色性的变化,直接捕捉色相变化而工作的.被动式LCD,担任光开关机能的液晶单元,其透过光是无色的黑白光.具体说,TN型,二层单元结构的D-STN型,附加位相差板的F-STN型,ECB方式的VAN 型,强电介质性液晶的FLC型.添加了黑色二色性染料的GH型等液晶单元得到了作用.1.彩色滤色膜方式的彩色LCD如图,具有黑白光开关机能的液晶单元和R,G,B,微彩色滤色膜组合,通过加法混色实现多色显示或全色显示. 按着带状.三角形等配置的R,G,B,各像素之间通常是黑底,所以提高了对比度和色纯度.一般情况下,彩色滤色膜上形成的透明电极在TFT(薄膜晶体管)驱动中作为全部的电极,而在纯矩阵驱动中作为带汰电极.这彩色Lcd的光透过率相当低,所以应附加后照光.后照光除提高LCD辉度有用外,与彩色滤色膜结合还可提高色纯度.彩色滤色片的R,G,B 吸收光,虽然因染色,颜料的色散及电沉积,印刷等有所不同,但都是宽带响应,与三波长的灯结合可实现高的色纯度.这种方法可作出:25.4---508mm的彩色LCD.用于摄相机,小型彩电等2.彩色光源方式的LCD.这种方式LCD中,彩色产生源是由彩色光源及具有黑白光开关机能的液晶构成.一般情况下使用R,G,B,三色作为彩色光源,也就是将卤光灯和氙灯等发出较强的白光,用分色镜分成R,G,B,三基色.另外在R,G,B,整个光源上使用了三个黑白光开关液晶单元,将R,G,B,的光一个个地入射到这些单元中.再用二色棱镜将由各个液晶分解生成的R图像,B图像,G图像等合成.现市场售的TV ,都是TN型和STN型液晶单元用作光开关.三. 液晶显示器驱动方式1.液晶的驱动电压要使液晶显示,两电极间所加电压应是交变的,且电压的正负幅度相同等 ,即不能有直流成份,否则易使液晶发行极化而分解,失效.另外,电压的频率不应低于30hz,否则显示闪烁;但频率也不能太高,若高于200hz液晶功耗大而发热升温,特性变差.2.静态驱动方式在电子表中一些所用位数不多的段式数码液晶显示器都使用静态驱动方式.(用异或门电路)3.点阵式LCD的时间分割驱动方式.像个人计算机的显示器就彩用点阵式,像素量大,不能使用静态驱动方式.时间分割法的原理: 电极为矩阵排列,按顺序给各电极加选通波形.通过此操作,由X电极和Y电极交点形成的像素全部可以是任意的显示状态,X电极称作为扫描电极,Y极叫作信号电极.所有X扫描电极依序加电夺波形完了,则称一个帧周期.对频率叫帧频.时间分割驱动,不仅仅对被选通的像素加电压,而且对非选通的像素加电压.(低于阈值电压).第一帧为正极驱动,第二帧为负极驱动,于是对液晶实验了两帧为周期的交流驱动,而信号电极在正极或负极的帧期间,对选通波形给-v 电位.对于非选通波形纵+V,于是在选通像素施加了波形.很显然,随着扫描电极的增加,有效电压变小,对比度下降.4.字符显示LCD在很多LCD中,在容量驱动中,就用LCD模块.如果用作图形显示,则不需字符发生器(ROM).等离子体显示屏(PDP)一. 特点工作电压低,显示屏厚度薄,有存储机能,工作寿命长从结构分: AC型PDP显示单元, DC型PDP显示单元,二. 原理:不论是AC型PDP显示单元, DC型PDP显示单元, 都是利用气体放电产生辉光进行显示的.与荧光灯的辉光放电原理是一样.在两个电极上加足够的电压引起辉光放电.因为气体中总是有少量的自由电子和正离子存在,在两极较强的电场作用下,电子和正离子都得到加速,电子在自已的行程上将气体原子电离而产生新的电子,正离子处于激发态的原子.激发态的原子回到静态而产生荧光. 在辉光放电中,靠近阴极处有一暗区,离开暗区为长度很短的阴极辉光区,阴极辉光区与阳极之间为较长的阳极辉光区.阴极与阳极爆裂间的电压主要降在阴极附近的暗区.R.G.B.荧光体受到显示单元中混合气体放电而发光的辉光照射后产生的红,绿,蓝的原理进行彩色显示.三. PDP的驱动方式.AC型PDP与DC型PDP的驱动方式相同的.分五大部份: 列驱动,行驱动,动态控制,数据缓冲器及电源部份.四. PDP的电源不论是什么型号的PDP,多利用DC-DC 或AC-DC 电源转换器供电.显示单元电压为180—250V.。
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，若驱动板由于供电部分、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，对于那些由于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。
液晶显示屏及其驱动原理一、液晶显示屏1. 液晶显示屏的背部结构在液晶显示器中，液晶显示屏一般是作为一个整体而存在的。
这是因为液晶器件的特殊性以及连接和装配需要专用的工具，再加上操作技术的难度很大等原因，生产厂家把液晶显示屏幕、连接件、驱动电路的PCB电路板、背光灯等元器件用钢板封闭起来，只留有背光灯插头和驱动信号输人插座。
这种组件被称为L C DMODUEL(即LCM)，也叫液晶显示模块。
可见，这种组件的方式既增加了工作的可靠性，又能防止用户因随意拆卸造成的不必要的意外损失。
液晶显示器的生产厂家只需把背光灯的插头和驱动信号插排与外部电路板连接起来即可，使整机的生产工艺也变得简单多了。
液晶显示屏的背部结构如下图所示。
从照片中我们可以看出，P1和P2是通往背光高压板的插头，背光灯的控制信号和工作电压从背光板电路发出后从这里送往背光灯，图中已示出背光灯所在的位置。
对于液晶显示屏来说，根据屏幕尺寸的大小以及对显示要求的不同，背光灯的数量是不同的。
例如早期的液晶显示屏使用一只灯管，一般位于屏幕的上方；后来逐渐发展为两个灯管，上下各一个，现在的笔记本电脑显示屏和大部分台式机的液晶屏较多地采用这种方式。
当前，较大一些的液晶屏采用4个灯管已经很常见；高踹的大屏幕的显示器则使用了6灯管、8灯管甚至更多。
采用4灯管的液晶屏，其背光灯的位置也因设计而有所不同，一种是液晶屏的上下左右各有一个，一种是4个灯管从上到下横向均匀摆放，更多的则是上面两个、下面两个。
还有一种是把两个“U”形灯管开口相对，在上下各放置一个，形成4个灯的效果，但从其工作方式上讲，仍然属于2灯管结构。
背光灯的数量与摆放决定着屏幕的最大亮度和亮度的均匀性。
P3和p4是液晶屏的信号输入插排，该插排连接着主板电路的信号输出踹，另一端连接液晶屏的屏控板。
屏控板在上图的上边和右边的盖板之下。
屏控板是一块PCB板，上有多片IC和其他元件，液晶屏的驱动信号从这个电路板上经其处理后形成分离出的行驱动信号和列驱动信号，再分别送到液晶屏的行、列电极(即行、列驱动信号输入踹)。
