《LED液晶显示器的驱动原理精编》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED液晶显示器的驱动原理精编（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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X公司前俩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,和TFTLCD本身结构上的操作原理来做介绍.这次我们针对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壹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)储存电容的架构壹般最常见的储存电容架构有俩种,分别是Csongate和Csoncommon这俩种.这俩种顾名思义就能够知道,它的主要差别就在
2、于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的.在上壹篇文章中,我曾提到,储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下壹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,则是利用显示电极和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就是这俩种储存电容架构,从图中我们能够很明显的知道,Csongate由于不必像Csoncommon壹样,需要增加壹条额外的common走线,所以它的开口率(Apertureratio)会比较大.而开口率的大小,是影响面板的亮度和设计的重要因素.所以
3、现今面板的设计大多使用Csongate的方式.可是由于Csongate的方式,它的储存电容是由下壹条的gate走线和显示电极之间形成的.(请见图2的Csongate和Csoncommon的等效电路)而gate走线,顾名思义就是接到每壹个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.所以当下壹条gate走线,送出电压要打开下壹个TFT时,便会影响到储存电容上储存电压的大小.不过由于下壹条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.壹条gate走线打开的时间约为20us,而显示画面
4、更新的时间约为16ms,所以相对而言,影响有限.)所以当下壹条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壹下.从图2中我们能够发现,不管您采用怎样的储存电容架构,Clc的俩端都是分别接到显示电极和common.既然液晶是充满在上下俩片玻璃之间,而显示电极和TFT都是位在同壹片玻璃上,则common电极很明显的就是位在另壹片玻璃之上.如此壹来,由液晶所形成的平行板电容Clc,便是由上下俩片玻璃的显示电极和common电极所形成.而位于Cs储存电
5、容上的common电极,则是另外利用位于和显示电极同壹片玻璃上的走线,这跟Clc上的common电极是不壹样的,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中我们能够见到整片面板的等效电路,其中每壹个TFT和Clc跟Cs所且联的电容,代表壹个显示的点.而壹个基本的显示单元pixel,则需要三个这样显示的点,分别来代表RGB三原色.以壹个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,依序将每壹行的TFT打开,好让整排的sourcedriver同时将壹整行的
6、显示点,充电到各自所需的电压,显示不同的灰阶.当这壹行充好电时,gatedriver便将电压关闭,然后下壹行的gatedriver便将电压打开,再由相同的壹排sourcedriver对下壹行的显示点进行充放电.如此依序下去,当充好了最后壹行的显示点,便又回过来从头从第壹行再开始充电.以壹个1024*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.以壹般的液晶显示器多为60Hz的更新频率来说,每壹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,所以分配给每壹条gate走线的开关时间约为
7、16.67ms/768=21.7us.所以在图3gatedriver送出的波形中,我们就能够见到,这些波形为壹个接着壹个宽度为21.7us的脉波,依序打开每壹行的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仍有壹种特性,就是不能够壹直固定在某壹个电压不变,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.所以每隔壹段时间,就必须将电压恢复原状,以避免液晶分子的特性遭到破坏.可是如果画面壹直不动,也就是说画面壹直显
8、示同壹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俩种极性,壹个是正极性,而另壹个是负极性.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,都会有壹组相同亮度的灰阶.所以当上下俩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壹模壹样的.不过这俩种情况下,液晶分子的转向却是完全相反,也就能够避免掉上述当液晶分子转向壹直固定在壹个方向时,所造成的特性破坏.也就是说,当显示画面壹直不动时,我们仍然能够藉由正负极性不停的交替,达到显示画面不
9、动,同时液晶分子不被破坏掉特性的结果.所以当您所见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壹次往这边转,另壹次往反方向转呢!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,它们有壹个共通点,都是在下壹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,更改壹次画面的极性.也就是说,对于同壹点而言,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和columninv
10、ersion则各自在相邻的行和列上拥有相同的极性.另外在dotinversion上,则是每个点和自己相邻的上下左右四个点,是不壹样的极性.最后是deltainversion,由于它的排列比较不壹样,所以它是以RGB三个点所形成的pixel作为壹个基本单位,当以pixel为单位时,它就和dotinversion很相似了,也就是每个pixel和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为俩种不同的Common电极的电压驱动方式,图5中Common电极的电压是壹直固定不动的,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
11、示电极波形变化,以V0这个灰阶而言,如果您要在面板上壹直显示V0这个灰阶的话,则显示电极的电压就必须壹次很高,可是另壹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壹样,就是为了让液晶分子不会壹直保持在同壹个转向,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,它的显示电极和common电极的压差绝对值是固定的,所以它的灰阶也壹直不曾更动.只不过位在Clc俩端的电压,壹次是正的,称之为正极性,而另壹次是负的,称之为负极性.而为了达到极性不停变换这个目的,我们也能够让common电压不停的变动,同样也能够达到让Clc俩端的压差绝对值固定不变,而灰
12、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电压壹次很大,壹次很小的变化.当然啦,它壹定要比灰阶中最大的电压仍大,而电压小的时候则要比灰阶中最小的电压仍要小才行.而各灰阶的电压和图5中的壹样,仍然要壹次大壹次小的变化.这俩种不同的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,我们能够见到,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电极电压的俩倍之上.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
13、5伏特的话,则sourcedriver所能提供的工作电压范围就要到10伏特之上.可是如果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伏特就能够了.就sourcedriver的设计制造来说,需要越高电压的工作范围,制程和电路的复杂度相对会提高,成本也会因此而加高.面板极性变换和common电极驱动方式的选用且不是所有的面板极性转换方式都能够搭配上述俩种common电极的驱动方式.当common电极电压固定不变时,能够使用所有的面板极性转换.可是如果common电压是变动的话,则面板极性转换就只能选用frameinver
14、sion和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,其实这壹整片玻璃都是common电极.也就是说,在面板上所有的显示点,它们的common电压是全部接在壹起的.其次由于gatedriver的操作方式是将同壹行的所有TFT打开,好让sourcedriver去充电,而这壹行的所有显示点,它的common电极都是接在壹起的,所以如果你是选用common电极电压是可变动的方式的话
15、,是无法在壹行TFT上,来同时做到显示正极性和负极性的.而columninversion和dotinversion的极性变换方式,在壹行的显示点上,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和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电压壹直固定,只要sourcedriver能将电压充到比common大就能够得到正极性,比common电压小就能够得到负极性,所以common电极电压固定的方式,能够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co
16、mmon电极驱动方式Frameinversion固定和变动Rowinversion固定和变动Columninversion只能使用固定的common电极电压Dotinversion只能使用固定的common电极电压各种面板极性变换的比较当下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.为什么呢?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,就是当你见液晶显示器的画面上时,你会感觉到画面会有闪烁的感觉.它且不是故意让显示画面壹亮壹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整个画面都是同壹极性,当这次画面是正极性时,下次整个画面就都变
