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TFTLCD液晶显示器的驱动原理

TFTLCD液晶显示器的驱动原理（一）

我们针对TFTLCD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(storagecapacitor)储存电容架构不同,所形成不同驱动系统架构的原理.

Cs(storagecapacitor)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Csongate与Csoncommon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TFTLCD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,Csongate由于不必像Csoncommon一样,需要增加一条额外的

common走线,所以它的开口率(Apertureratio)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.以一个1024*768SVGA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3g

atedriver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