TFT LCD液晶显示器的驱动原理(三).simple
tft lcd工作原理
tft lcd工作原理
TFT（薄膜晶体管）LCD（液晶显示器）是一种基于薄膜晶体
管技术的液晶显示器。
其工作原理如下：
1. 像素结构：TFT LCD由一系列的像素组成，每个像素都包
含了红、绿、蓝三个基色的液晶单元和一个薄膜晶体管。
液晶单元根据电压的变化来控制光的透过程度，从而实现颜色的显示。
薄膜晶体管则负责控制电流的开关。
每个像素中的液晶单元和薄膜晶体管都被附着在透明的玻璃基板上。
2. 薄膜晶体管的作用：薄膜晶体管是TFT LCD的核心部件，
它负责控制电流的开关。
当电流通过薄膜晶体管时，它会改变液晶单元的电场，从而改变其透光性质。
薄膜晶体管的开关控制是通过将其上的栅极电压调高或调低来实现的，进而控制液晶单元的透光程度。
3. 光的透过过程：当液晶单元处于关闭状态时，它不能透过光，显示为黑色。
当液晶单元处于开启状态时，根据电场的变化，液晶分子会重新排列，使光线通过透射，显示为不同的颜色和亮度。
4. 控制信号：为了控制TFT LCD的每个像素，需要向每个像
素提供控制信号。
这些控制信号是通过一些线路和电路驱动器传递的，以确保每个像素都能准确显示所需的颜色和亮度。
总结来说，TFT LCD的工作原理是通过控制薄膜晶体管来调
节液晶单元的透光性质，从而显示不同的颜色和亮度。
通过像
素的排列和控制信号的传递，TFT LCD可以呈现出清晰、亮丽的图像。
3.TFT-LCD驱动原理
TFT 面板的结构 Data Line
Sub_Pixel
Sub_Pixel的结构
低电压 高电压 高电压 Data_Line
Gate_Line
TFT打开 导通 电流通过 电流不过
TFT(Switch)
ITO
Sub_Pixel产生电场的流程
上下电极板array上的ITO(Signal)与CF上的ITO(Vcom)
1Frame / 1 Line
AC Driving _Frame Inversion
Gray Scale Voltage
V16
V0
N+1 Frame DC Bias of Common
V48
N Frame
+ + + + + + -
+ + + + + + -
+ + + + + + -
+ + + + + + -
V48
Transmittance(%)
V64
Voltage
V16 V32 V48 V64
Frame rate = 60 Hz 代表 Frame time = 1/60 sec 以一个画面来看 … = 画面每秒更新60次
Gate line driving waveform Data line driving waveform
TFT驱动原理
A light valve
Light valve
Light source
TN-LCD基操作
亮态
解偏板
出射光之 极化状态 液晶分子
TFT_LCD液晶显示器的驱动原理详解
TFT_LCD液晶显示器的驱动原理详解TFT液晶显示器是一种广泛应用于电子产品中的显示技术，它具有亮度高、色彩鲜艳、对比度高等特点。
其驱动原理涉及到液晶分子的操控和信号的产生，下面将详细介绍TFT_LCD液晶显示器的驱动原理。
TFT液晶显示器的基本构造是将两块玻璃基板之间夹上一层液晶材料并加上一层透明导电材料形成液晶屏幕。
液晶是一种具有各向异性的有机材料，其分子有两种排列方式：平行排列和垂直排列。
平行排列时液晶分子可以使光线通过，垂直排列时则阻止光线通过。
这种液晶分子的特性决定了TFT液晶显示器的驱动原理。
TFT液晶显示器的显示过程是通过将电信号施加到液晶分子上来实现的。
在TFT液晶显示器中，每个像素都有一个薄膜晶体管（TFT）作为驱动器，这个晶体管可以控制液晶分子的排列方式。
当电压施加到晶体管上时，晶体管会打开，液晶分子垂直排列，使得背光通过液晶层后被过滤器颜色选择，从而显示对应的颜色。
当电压不再施加到晶体管上时，晶体管关闭，液晶分子平行排列，背光被完全阻挡，形成黑色。
为了产生详细的图像，TFT液晶显示器采用了阵列式的组织结构。
在每个像素之间有三个基色滤光片，分别为红色、绿色和蓝色。
液晶层上的每个像素都与一个TFT晶体管和一个电容器相连。
当电压施加到TFT晶体管上时，电容器会积蓄电荷，触发液晶分子的排列，从而控制对应像素的颜色。
在驱动原理的实现过程中，TFT液晶显示器需要一个控制器来产生电信号。
控制器通过一个复杂的算法，将输入的图像数据转化为适合TFT液晶显示器的电信号，以实现图像的显示。
控制器还负责对TFT晶体管进行驱动，为每个像素提供适当的电压。
另外，TFT液晶显示器还需要背光模块来提供光源。
背光模块通常使用冷阴极荧光灯（CCFL）或者白色LED来产生光线。
背光通过液晶分子的排列方式来调节光的透过程度，从而形成不同的颜色。
为了提供更好的显示效果，在TFT液晶显示器中还需要增加背光的亮度和对比度的调节功能。
TFT LCD液晶显示器的驱动原理
TFT LCD液晶顯示器的驅動原理(一)謝崇凱前兩期針對液晶的特性與TFT LCD本身結構介紹了有關液晶顯示器操作的基本原理。
這次將針對TFT LCD的整體系統面，也就是對其驅動原理來做介紹，而其驅動原理仍然因為一些架構上差異的關係而有所不同。
首先將介紹由於Cs(storage capacitor)儲存電容架構不同，所形成不同驅動系統架構的原理。
Cs(storage capacitor)儲存電容的架構一般最常見的儲存電容架構有兩種，分別是Cs on gate與Cs on common這兩種。
顧名思義，兩者的主要差別在於儲存電容是利用gate走線或是common走線來完成。
在上一期文章中曾提到，儲存電容主要是為了讓充好電的電壓能保持到下一次更新畫面的時候之用，所以必須像在CMOS的製程之中，利用不同層的走線來形成平行板電容。
而在TFT LCD的製程中，則是利用顯示電極與gate走線或common走線所形成的平行板電容，來製作出儲存電容Cs。
<center><img src="/album/43/69/51466943/431163.jpg" border=0></center>如果圖不清楚，請看/album/43/69/51466943/431163.jpg圖1就是這兩種儲存電容架構，圖中可以很明顯地知道，Cs on gate由於不必像Cs on common需要增加一條額外的common走線，所以其開口率(Aperture ratio)比較大。
而開口率的大小是影響面板的亮度與設計的重要因素，所以現今面板的設計大多使用Cs on gate的方式。
但是由於Cs on gate方式的儲存電容是由下一條的gate走線與顯示電極之間形成的(請見圖2中Cs on gate與Cs on common的等效電路)，<center><img src="/album/43/69/51466943/431250.jpg" border=0></center>而gate走線就是接到每一個TFT的gate端的走線，主要是作為gate driver送出信號來打開TFT，好讓TFT對顯示電極作充放電的動作。
tft lcd 工作原理
tft lcd 工作原理
TFT LCD（薄膜晶体管液晶显示器）是一种常见的显示技术，广泛应用于电子设备中，例如平板电脑、智能手机和电视等。
下面是TFT LCD的工作原理：
1. 液晶层：TFT LCD最关键的部分是液晶层，液晶层由液晶
分子组成，液晶分子可以通过电场的作用改变其在空间中的排列方式。
2. 背光源：TFT LCD需要一个背光源，通常采用LED（Light Emitting Diode）作为背光源。
背光源会在显示器的后面提供
均匀的光源，通过液晶层透过背光源的光来显示图像。
3. 薄膜晶体管阵列：液晶层的每个像素点都包含一个对应的薄膜晶体管。
这些薄膜晶体管阵列是连接在导线网格上的，用于控制液晶层中液晶分子的排列方式。
4. 驱动电路：TFT LCD中的驱动电路负责控制薄膜晶体管阵列，通过在特定像素点上施加电压，改变液晶分子的排列方式。
这样，液晶层就可以根据不同的电压来控制光的透过程度，从而生成不同的颜色和亮度。
5. 控制器：TFT LCD还包含一个控制器，用于接收来自电子
设备的信号，并将其转化为正确的像素点显示在液晶屏上。
控制器通常采用计算机程序或者芯片实现。
总的来说，TFT LCD的工作原理是通过控制驱动电路中的薄
膜晶体管阵列，在液晶层中施加电场，进而控制液晶分子的排列方式，从而控制光的透过程度，最终显示出图像。
TFT LCD液晶显示器的驱动原理(三)
正極性
圖5 : 四階驅動的gate driver電壓波形
時 間
電壓
最後所需的common電壓與 原先的common電壓一樣 原先的 common電壓
藉由Cs所造成 藉由 所造成Feed 所造成 through電壓的補償 形 電壓的補償,形 電壓的補償 成正極性的電壓範圍
最後的正極性 顯示電極 電壓範圍
第N-1條 Gate driver電壓
第N條Gate driver電壓拉回時經由 條 電壓拉回時經由 Cgd所產生的 所產生的Feed through電壓 所產生的 電壓
common電壓
負極性
第N條 Gate driver電壓
顯示電極 電壓
圖7:四階驅動的負極性顯示電極電壓波形
第N條Gate driver電壓下拉 條 電壓下拉 時經由Cgd所產生的 所產生的Feed 時經由 所產生的 through電壓 電壓
圖9:四階驅動公式推導的r電壓
第N條Gate driver電壓 條 電壓 關閉時經由Cgd所產生的 關閉時經由 所產生的 Feed through電壓 電壓
第N-1條Gate driver電壓 條 電壓 拉回時經由Cs所產生的 拉回時經由 所產生的 Feed through電壓 電壓
common電壓
圖3:Cs on gate且common電壓固定不動的三階驅動電壓波形
第N條Gate driver電壓 條 電壓 關閉時經由Cgd所產生的 關閉時經由 所產生的 Feed through電壓 電壓
第N條Gate driver電壓拉回時經由 條 電壓拉回時經由 Cgd所產生的 所產生的Feed through電壓 所產生的 電壓 第N-1條Gate driver電壓 條 電壓 拉回時經由Cs所產生的 拉回時經由 所產生的 Feed through電壓 電壓
TFT_LCD_驱动原理
TFT_LCD_驱动原理TFT（薄膜晶体管）液晶显示屏是一种广泛应用于电子产品中的平面显示技术。
TFT液晶显示屏由液晶单元和薄膜晶体管阵列组成，每个像素都由一个液晶单元和一个薄膜晶体管控制。
TFT液晶显示屏的原理是利用液晶的电光效应来实现图像的显示。
液晶是一种介于固体和液体之间的有机化合物，具有光电效应。
通过在液晶材料中施加电场，可以改变液晶的折射率，从而控制光的透射或反射。
液晶的电光效应使得TFT液晶显示屏可以根据电信号来调节每个像素点的亮度和颜色。
TFT液晶显示屏的驱动原理主要包括以下几个步骤：1.数据传输：首先，需要将图像数据从输入设备（如计算机）传输到液晶显示屏的内部电路。
这通常是通过一种标准的视频接口（如HDMI或VGA）来完成的。
2.数据解码与处理：一旦数据传输到液晶显示屏内部，它会被解码和处理，以提取有关每个像素点的亮度和颜色信息。
这些信息通常以数字方式存储在显示屏的内部存储器中。
3.电压调节：在液晶显示屏中，每个像素是由一个液晶单元和一个薄膜晶体管组成。
薄膜晶体管通过控制液晶单元的电场来调节每个像素的亮度和颜色。
为了控制液晶单元的电场，需要施加不同电压信号到每个像素点上。
这些电压信号由驱动电路产生，并通过薄膜晶体管传递到液晶单元。
4.像素刷新：一旦电压信号被传递到液晶单元，液晶单元将会根据电场的变化来调节光的传输或反射，从而实现每个像素的亮度和颜色调节。
整个屏幕的像素都将按照这种方式进行刷新，以显示出完整的图像。
5.控制信号发生器：控制信号发生器是液晶显示屏的一个重要组成部分，用于生成各种控制信号，如行扫描和场扫描信号，以及重新刷新图像的同步信号。
这些控制信号保证了像素的正确驱动和图像的稳定显示。
总结起来，TFT液晶显示屏的驱动原理涉及数据传输、数据解码与处理、电压调节、像素刷新和控制信号发生器等多个步骤。
通过控制电压信号和液晶单元的电场变化，TFT液晶显示屏能够实现图像的显示，并且具有色彩鲜艳、高对比度和快速响应等优点，因此在各种电子产品中得到广泛应用。
TFT-LCD驱动原理分享
TFT-LCD驱动原理分享
TFT-LCD驱动原理分享
TFT-LCD整体与局部 色彩与亮度控制原理 液晶交流驱动原理 V-by-One与LVDS接口信号驱动原理
TFT-LCD驱动原理分享
液晶显示屏基本结构：
背光单元 液晶面板（TFT-LCD）
Q：人为什么能看到物体？ Q：目前市场上常见的有哪些显示技术？
19.PCB
4.取向层
5.封框胶
6.液晶
7.隔垫物
13.TFT栅电极 15.TFT源电极 16.各向异性导电胶(ACF)
21.黑矩阵(BM) 22.彩膜（CF）
TFT-LCD驱动原理分享 像素的基本结构：
Q：LCD为什么能显示不同色彩与亮度？ Q：LCD如何产生三基色光？ Q：LCD如何控制三基色光的强弱？ 红+绿=黄 红+蓝=紫 Q：红 + 绿+ 蓝 = ？ Q：无红+无绿 + 无蓝 = ？
图：行扫描信号
图：像素驱动等效电路
TFT-LCD驱动原理分享
像素的扫描驱动：
以3840*2160分辨率60Hz显示屏为例 一帧：16.67ms（帧频：60Hz） 一行：7.41us（行频：135KHz）
ON
7.41us
OFF
16.67ms
OFF
16.67ms
ON
7.41us
OFF
16.67ms
TFT-LCD驱动原理分享
液晶交流驱动原理：
整体电路架构
Q：分辨率800*480显示屏，4颗Source Driver IC， 每颗IC控制驱动多少列Sub-pixel？
图：显示屏整体电路架构
图：Source Driver功能块示意图
液晶显示驱动原理3
TFT LCD液晶显示器的驱动原理(三)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。
tft lcd 栅极驱动原理
tft lcd 栅极驱动原理TFT LCD栅极驱动原理TFT LCD（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display）是一种采用薄膜晶体管驱动的液晶显示技术。
在TFT LCD中，栅极驱动是其中一种常见的驱动方式。
本文将介绍TFT LCD栅极驱动原理及其工作过程。
一、TFT LCD基本原理TFT LCD由若干个像素点组成，每个像素点由液晶分子和薄膜晶体管构成。
液晶分子通过改变其排列方式来控制光的透过程度，从而实现图像显示。
薄膜晶体管则充当信号开关，负责控制液晶分子的状态。
二、栅极驱动原理在TFT LCD中，栅极驱动是控制薄膜晶体管开关状态的关键。
栅极驱动通过一组栅极信号来控制液晶分子的排列方式，从而改变光的透过程度。
具体来说，栅极驱动将栅极信号转换成薄膜晶体管的控制信号，通过对薄膜晶体管的开关控制来实现像素点的亮灭。
三、栅极驱动工作过程栅极驱动的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 输入信号处理：栅极驱动器接收来自图像处理器的输入信号，对信号进行处理和解码，以获取控制液晶分子排列的相关信息。
2. 信号放大：经过处理后的信号被放大，以提供足够的电压和电流来驱动液晶分子的排列变化。
3. 信号转换：放大后的信号被转换成适合薄膜晶体管控制的格式。
通常情况下，液晶显示器使用的是NMOS（n型金属氧化物半导体）或PMOS（p型金属氧化物半导体）薄膜晶体管。
4. 栅极信号输出：转换后的信号通过栅极驱动器输出到对应的栅极线上。
每个栅极线都与一组像素点相连，栅极信号会同时作用于这组像素点的薄膜晶体管。
5. 液晶分子排列控制：栅极信号作用于薄膜晶体管后，通过改变晶体管的导通状态，控制液晶分子的排列方式。
不同的排列方式会导致光的透过程度发生变化，从而实现图像的显示。
6. 图像刷新：栅极驱动器按照一定的刷新频率不断重复上述过程，以保持图像的稳定显示。
TFT LCD栅极驱动原理的核心是通过控制薄膜晶体管的开关状态来控制液晶分子的排列方式，从而实现图像的显示。
tft-lcd驱动原理
tft-lcd驱动原理
TFT-LCD是薄膜晶体管液晶显示屏的简称。
它是一种用于显示图像的先进技术，其中每个像素都由液晶层的一个薄膜晶体管和一个透明电极组成。
液晶层通过改变电场而控制晶体管的导电性，从而实现显示图像。
为了驱动TFT-LCD，需要使用显示控制器芯片及其相关的电路。
当显示控制器芯片发送信号时，与每个像素相关的电路会根据电荷的变化来更新像素颜色。
在TFT-LCD驱动中，红、绿、蓝三个基本颜色的信号分别传输到每个像素的电路中，以形成所需的颜色。
驱动TFT-LCD还需要使用后端控制器和液晶驱动器的组合。
后端控制器发送的控制信号会根据不同的数据格式对数据进行处理，并将其传输到液晶驱动器。
液晶驱动器还包括行驱动器和列驱动器，用于控制液晶层中薄膜晶体管的通断状态，并最终形成图像。
总的来说，TFT-LCD驱动需要使用显示控制器芯片、后端控制器和液晶驱动器等多个组件来完成。
它们协同工作，根据发送的信号控制每个像素的颜色，最终呈现出清晰、逼真的图像效果。
显示屏的驱动器原理
显示屏的驱动器原理
显示屏的驱动器原理是指控制电流和电压以激活液晶分子的排列来调整显示屏上每个像素点的亮度和颜色。
根据显示屏的类型和工作原理的不同，驱动器原理也有所差异，下面是几种常见的显示屏驱动器原理：
1. 液晶显示屏驱动器原理：液晶显示屏是通过在液晶层中施加电场来调整液晶分子的排列，从而控制光的通过，从而实现亮度和颜色的变化。
驱动器通过将电压应用到显示屏的每个像素点上，控制液晶分子的排列状态，从而实现图像显示。
2. 阴极射线管显示屏驱动器原理：阴极射线管（CRT）显示屏是通过电子枪产生的电子束在荧光屏上打出像素点，从而形成图像。
驱动器通过控制电子束的位置和强度，以及控制荧光屏对电子束的响应，实现对图像的显示。
3. 有机发光二极管显示屏驱动器原理：有机发光二极管（OLED）显示屏是利用有机材料发光原理来实现显示的。
驱动器通过在OLED层中施加电压来控制电流的流动，从而激发OLED发光材料的发光，实现图像的显示。
4. 薄膜晶体管液晶显示屏驱动器原理：薄膜晶体管液晶显示屏（TFT-LCD）是将薄膜晶体管作为驱动器的基本单位，通过控制薄膜晶体管的开关状态，来控制电流的流动，从而调整液晶分子的排列，实现图像的显示。
TFT_LCD_驱动原理
Shift Register
CK2 CK1 CK1 CK2
Shift Register
CK2 CK1
Shift Register
CK1 CK2
D型正反器(D Type Flip Flop)
PR DQ
CK Q CLR
輸入
PR CLR CK
0
0
X
0
1
X
1
0
X
1
1
1
1
1
輸出 CK 0
D Qn+1
輸出脈衝啟動 (4)TFT開關電壓子系統外部設定: 各TFT LCD面板所需TFT開關電壓值不同.由外部電壓源轉換電路
(DC-DC)提供 (5)Output Enable時間長短子系統外部設定:各TFT LCD面板設計掃描線延遲效應不同.由外部設定OE
時間長短
掃描驅動電路(Scan)子系統概觀示意圖
波形示意圖
V Clock
V Sync in
Shift Register
1.D型正反器(D-type flip flop):每一 個時脈(clock)週期,輸入級邏輯狀態 傳送輸出級週而復始開/關掃描線. 2.將V sync(垂直掃描同步信號)傳至 1st 移位暫存器與V clock(垂直時脈 信號).控制每一移位暫存器輸出時間 3.移位暫存器上下方向皆可掃描 4.只決定開關邏輯狀態.(不提高電壓)
掃描驅動電路(Scan)子系統概觀示意圖
V Sync in
V Clock
OE
Shift Register
Logic
Shift Register
Logic
Shift Register
Logic
TFTLCD液晶显示器的工作原理
TFTLCD液晶显示器的工作原理TFTLCD由若干个像素组成，每个像素由红、绿、蓝三个亚像素构成。
每个亚像素由一个薄膜晶体管和一个液晶分子组成。
晶体管负责控制亚像素的亮度，而液晶分子负责确定各亚像素之间的相对光透过率。
当亚像素的亮度和透明度被准确控制时，TFTLCD可以显示高质量的图像。
TFTLCD基本的工作原理如下所述：首先，当传递出一个行扫描信号时，液晶显示器的电路将会寻找并激活该行扫描信号所对应的各个像素。
然后，电荷信号被传递给每一个亚像素，通过薄膜晶体管的控制，来调整亚像素相对于传递的电荷的光强度。
TFTLCD的背光模块是通过液晶材料构成的，它由两块平行的玻璃基板夹心，基板上涂有透明电极。
这些电极连接到导线，与一个控制器相连，通过控制器的输出信号，可以为每个像素提供相对应的电压。
当电压施加到液晶分子上时，分子将排列成其中一种方式，改变光透过的方式。
在TFTLCD中，液晶分子是通过薄膜晶体管来进行控制的。
每一个像素有一个薄膜晶体管和一个液晶分子组成，以控制这个像素的亮度。
薄膜晶体管通常是由硅和金属氧化物构成的。
晶体管的操作由控制电路的信号驱动，这些信号控制晶体管的开关状态，以及电压施加的方式。
在液晶分子层中，液晶分子会受到施加在它们上面的电场的影响。
通过改变电场的方向和强度，液晶分子的取向也会相应改变。
当电场施加在液晶分子上时，液晶分子将在薄膜晶体管的控制下排列成特定的方式，从而改变光的传输方式。
在TFTLCD中，每一个像素的亚像素的排列方式可以改变光的透过率。
当电场施加在像素上时，液晶分子的排列方式将会改变，根据分子的排列方式，光的透过率也将会发生变化。
通过改变不同亚像素排列的方式，TFTLCD可以产生不同亮度和颜色的像素，从而显示出高质量的图像。
综上所述，TFTLCD的工作原理主要涉及到薄膜晶体管和液晶分子的相互作用。
液晶分子通过电场的影响改变光的透过率，而薄膜晶体管通过控制电场的施加方式来控制液晶分子的排列方式。
TFTLCD液晶显示器的驱动原理详解
TFTLCD液晶显示器的驱动原理详解1.TFT液晶显示器的像素控制TFT液晶显示器由很多个像素点组成，每个像素点由一个TFT晶体管和一个液晶单元组成。
驱动原理中的像素控制指的是对每个像素点的亮度和颜色进行控制。
首先，通过扫描线进行逐行的行选择，确定需要刷新的像素点的位置。
然后，通过控制每个像素点的TFT晶体管的门电压，来控制像素点是否导通，从而决定其亮度。
最后，通过改变液晶单元的偏振方向和强度，来调整像素点显示的颜色。
2.TFT液晶显示器的背光控制TFT液晶显示器需要背光来照亮像素点，使其显示出来。
背光控制是驱动原理中非常重要的一部分。
通常，TFT液晶显示器采用CCFL（冷阴极荧光灯）或LED（发光二极管）作为背光源。
背光的亮度可以通过控制背光源的电压或电流来实现。
在驱动原理中，通过在适当的时间段内给背光源供电，来控制背光的开关和亮度，进而实现对显示器亮度的控制。
3.TFT液晶显示器的数据传输TFT液晶显示器的驱动原理还涉及到数据的传输和刷新。
液晶显示器通常使用串行并行转换器将来自图形处理器（GPU）或其他输入源的图像信号转换为液晶显示器可接受的格式。
在驱动原理中，通过控制驱动芯片中的数据线和时钟线，将每个像素点对应的图像数据传输到相应的位置，从而实现图像的显示。
此外，TFT液晶显示器的驱动原理还包括时序控制和电压控制。
时序控制用于控制图像数据的传输速率和刷新频率，以确保图像的稳定和流畅；电压控制用于确定液晶单元的电压，以实现相应的亮度和颜色效果。
总结起来，TFT液晶显示器的驱动原理主要涉及像素控制、背光控制、数据传输、时序控制和电压控制。
每个像素点的亮度和颜色通过TFT晶体管和液晶单元的控制实现，背光通过背光源的控制实现，数据通过驱动芯片的控制传输到相应的位置。
通过精确的控制和调整，TFT液晶显示器能够呈现出清晰、鲜艳的图像。
TFT-LCD(液晶显示器)工作原理
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。它的物理特性包括：黏性（visco-sity）、弹性 （elasticity）和极化性（polarizalility）。
其黏性和弹性，使其对于方向不同的作用力具有不同的效果，可 实现流动自由能最低的物理模型及产生自然偏转现象。
器挡住。总之，加电将光线阻断，
不加电则使光线射出。
液晶显示器分类
静态驱动（Static） 单纯矩阵驱动（Simple Matrix）
扭转式向列型（Twisted Nematic）、超扭转 式向列型（Super Twisted Nematic）等 主动矩阵驱动（Active Matrix）
薄膜式晶体管型（Thin Film Transistor）、二 端子二极管型（Metal/Insulator/Metal） 目前电脑显示器主要采用TFT LCD，它具有高对 比度、色彩丰富、可全彩化、动态显示、视角 较广（80度以下）等特性
显示 典型应用：数码相机
TFT 彩色滤光片－color filter －Mosaic
Mosaic种类繁多 需要特殊的驱动 市面上没有大量应用 典型应用：lcd用的不多，主要用在
sensor
极化性使液晶在受到外加电场作用时，很容易产生感应偶极性， 形成光电效应。
总之，利用液晶的光电效应，籍由外部电压的控制，再通过液晶 分子的折射特性，及对光线的旋转能力来获得亮暗情况，达到显 像目的。
液晶成像原理
当液晶被灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相 垂直(90度相交)。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列， 则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被 强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传 播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压 时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何 扭转。
tftlcd驱动原理
tftlcd驱动原理TFTLCD驱动原理解析TFT（Thin-Film Transistor）液晶显示屏是目前最常用的显示技术之一，其驱动原理是通过驱动电子电路控制液晶做电场变化，以实现像素点显示颜色和亮度的变化。
本文将对TFTLCD驱动原理进行详细解析。
TFTLCD驱动原理由两部分组成：图像生成和电压驱动1.图像生成TFTLCD液晶显示屏由许多像素点组成，每个像素点由三个基本颜色通道红（R），绿（G）和蓝（B）构成。
图像生成的第一步是将输入的图像数据转换为红、绿、蓝三个通道对应的灰度值，再由灰度值映射到具体的RGB值，以确定每个像素点的颜色。
该过程中需要使用一种称为查找表的技术，以有效地映射输入图像的像素值到三个通道的比例。
这个查找表中的值是由显示屏的属性和色彩设定决定的。
通过这种方式，可以根据人眼的感知方式，生成最接近输入图像的颜色。
2.电压驱动TFTLCD驱动原理的第二部分是电压驱动，通过控制每个像素点的电压来改变其颜色和亮度。
每个像素点都由一个薄膜晶体管（Thin Film Transistor，简称TFT）控制。
在电平刷新模式下，每个像素点的晶体管都要刷新很多次，在每个刷新周期内，通过在TFT上施加电压来改变晶体管的导通状态。
当TFT导通时，液晶膜上的电荷将通过该晶体管流入公共电平。
TFT导通的时间是通过控制驱动电路的频率和占空比来实现的。
频率越高，像素点的颜色刷新速度越快，可以提高图像的清晰度和稳定性。
占空比则是指TFT导通的时间和总的刷新周期的比值，通过调整占空比，可以改变像素点的亮度。
TFTLCD驱动原理的关键技术是源驱动和栅极驱动。
源驱动器是负责控制TFT的导通时间和电流的驱动电路，栅极驱动器则是负责控制每行像素点的导通时间和颜色的驱动电路。
对于源驱动器，它需要根据每行像素点的亮度和颜色，将对应的电流作为输入信号，通过增幅电路来控制TFT的导通时间。
而对于栅极驱动器，它需要根据每行像素点的导通时间和颜色，将对应的电压作为输入信号，通过驱动电路来生成合适的驱动信号。
TFT-LCD驱动原理_一目了然
当TFT OFF时， 形成高阷抗阷抗Roff，可防止信号数据泄露。
面板矩阵
8
③ 一般Ron大于Roff 至少105。
④ Panel是按照一定时序对液晶进行扫描充电的。 品保客服中心
2.驱动原理框图
Vdd（12V）DC/DC converter Interface connector AVDD（16.3V） Gamma
7
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1. 引言 – TFT 开关的工作原理
面板是由Gate Line与Data Line组成的一个矩阵结构。在Array基板上，矩阵的每一个交叉点对应一个TFT开关。
TFT开关
TFT等效电路图
① 扫描线连接同一列所有TFT栅极电极，而信号线连接 同一行所有TFT源极电极。
② 当TFT ON时，形成低阷抗Ron,信号线为液晶充电；
sth,cph,
Mini-LVDS load,mpol
AVDD, DVDD Source driver IC
DVDD （3.3V）
data LC Cs
LVDS data
Von（26.3V）, Voff(-8V) DVDD （3.3V） Gate Timing stv,cpv driver Controller IC
1. 引言 – Color介绍
Color 介绍 ① R,G,B三基色组合形成各种颜色。 ②能显示的颜色数由RGB的数字信号的位数来决定。
TFT基板
N = 2n(R) * 2n(G) * 2n(B) = 23n N: 能显示的颜色数 n ：数字数据的位数。
1Pixel
1Dot=R,G,B Sub-pixel
△ Y/Y=1/255=0.39%
255 254
TFTLCD驱动原理
TFTLCD驱动原理TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) 是一种采用薄膜晶体管驱动的液晶显示技术。
相比传统的液晶显示技术，TFT LCD具有更高的刷新率、更快的响应速度和更大的视角。
像素驱动是指通过电压控制液晶分子的取向，从而实现不同亮度的像素。
在TFTLCD中，每个像素由一个薄膜晶体管和一个液晶分子组成。
薄膜晶体管是一个控制信号的开关，它可以根据输入的电压来控制液晶分子的取向。
当薄膜晶体管导通时，液晶分子与玻璃基板平行排列，这时光线通过液晶分子时会发生偏转，达到亮度较高的效果。
当薄膜晶体管断开时，液晶分子呈现垂直排列，光线经过时不会发生偏转，达到亮度较低的效果。
通过对每个像素的薄膜晶体管施加不同的电压，可以实现不同亮度的像素显示。
行/列驱动是指通过逐行或逐列扫描的方式将像素驱动到正确的位置，从而形成图像。
在TFTLCD中，屏幕被划分为多个行和列，每个行和列交叉点处都有一个像素。
行/列驱动器负责将逐行或逐列的扫描信号发送到每个像素的薄膜晶体管上，控制其开关状态。
通过逐行或逐列的扫描方式，可以确保每个像素都能得到正确的驱动信号，从而在屏幕上形成图像。
在TFTLCD驱动中，还需要使用控制电路来控制每个像素的亮度值、色彩和刷新频率。
控制电路通常由一块集成电路芯片和其他辅助电路组成。
集成电路芯片负责接收从图像处理器发送的图像数据，并将其转换为行/列驱动所需要的信号。
其他辅助电路负责提供电源和时钟信号，以及处理其他输入输出接口等功能。
总的来说，TFTLCD的驱动原理是通过像素驱动和行/列驱动来控制每个像素的亮度和位置，从而形成图像。
通过控制电路，可以实现对图像的亮度、色彩和刷新频率等参数的控制。
这种驱动原理使得TFTLCD可以达到更高的刷新率和响应速度，以及更大的视角，从而广泛应用于各种电子产品中，如手机、电视和电脑显示屏等。
TFT LCD显示驱动原理
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. 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c ommon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 inv ersion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 dri ver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Frame inversion固定与变动Row inversion固定与变动Column inversion只能使用固定的common电极电压Dot inversion只能使用固定的common电极电压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F licker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 inve rsion了. 表2面板极性变换方式 Flicker的现象 Crosstalk的现象Frame inversion明显 垂直与水平方向都易发生Row inversion不明显 水平方向容易发生Column inversion不明显 垂直方向容易发生Dot inversion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 inversi on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.TFT LCD液晶显示器的驱动原理(二)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=7864 32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76 8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 thr ough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f rame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Cg d=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*0.0 5 / (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comm on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feedthrough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 th rough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gat e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.。
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TFT LCD液晶显示器的驱动原理(三)谢崇凯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.参考数据‧交通大学次微米人才培训课程，平面显示器原理讲义。