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TFT液晶顯示屏顯示圖像的工作原理

★★★★★【文章導(dǎo)讀】:TFT液晶顯示屏顯示圖像的工作原理具體內(nèi)容是:圖中,將一個(gè)像素電極接到場(chǎng)效應(yīng)管的漏極d,另一個(gè)像素電極接到驅(qū)動(dòng)電源的某一個(gè)電位上(公共電極上),然后把場(chǎng)效應(yīng)管的柵極g作為該像素的選通控制端,把源極s作為數(shù)據(jù)的寫(xiě)入端,以此搭建成tft的驅(qū)動(dòng)電路。圖中只畫(huà)…

來(lái)源: 日期:2013-11-14 15:27:16 人氣:標(biāo)簽:

TFT液晶顯示屏顯示圖像的工作原理

  圖中,將一個(gè)像素電極接到場(chǎng)效應(yīng)管的漏極d,另一個(gè)像素電極接到驅(qū)動(dòng)電源的某一個(gè)電位上(公共電極上),然后把場(chǎng)效應(yīng)管的柵極g作為該像素的選通控制端,把源極s作為數(shù)據(jù)的寫(xiě)入端,以此搭建成tft的驅(qū)動(dòng)電路。
  
  圖中只畫(huà)出了液晶像素的模型,而沒(méi)有畫(huà)出像素電容clc,實(shí)際上二者是一致的,因?yàn)橐壕Р牧暇哂腥菪载?fù)載特性,在建立tft液晶顯示屏驅(qū)動(dòng)電路模型時(shí),既可以把液晶像素等效為一個(gè)電容clc,也可以畫(huà)一個(gè)像素。
  
  tft場(chǎng)效應(yīng)管的柵極g連接到行驅(qū)動(dòng)器的掃描選通信號(hào)上,該信號(hào)由行驅(qū)動(dòng)器控制。tft場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接到一個(gè)源極驅(qū)動(dòng)器內(nèi)dac(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換器的輸出端。dac轉(zhuǎn)換器輸出的是模擬電壓,作為顯示像素的模擬驅(qū)動(dòng)電壓。
  
  當(dāng)選通某個(gè)像素時(shí),在tft場(chǎng)效應(yīng)管的柵極g上施加正向的導(dǎo)通電壓,使場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),同時(shí)顯示數(shù)據(jù)通過(guò)dac轉(zhuǎn)換器,加到tft場(chǎng)效應(yīng)管的源極s,通過(guò)導(dǎo)通的tft場(chǎng)效應(yīng)管,到達(dá)tft的漏極d,在顯示像素上形成電場(chǎng),對(duì)液晶材料充電,實(shí)現(xiàn)顯示效果。
  
  當(dāng)去掉柵極電壓時(shí),tft場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷,進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。場(chǎng)效應(yīng)管的關(guān)斷電阻roff非常之大,與液晶材料的等效電容、存儲(chǔ)電容結(jié)合,形成比較大的放電時(shí)間常數(shù)t=roff×c,使得施加在像素上的電壓緩慢地釋放,讓該像素的顯示效果可以保持一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。加在液晶層上的模擬驅(qū)動(dòng)電壓可存儲(chǔ),使液晶層能穩(wěn)定地工作,這個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓通過(guò)tft也可在短時(shí)間內(nèi)重新寫(xiě)入,因此,能夠滿(mǎn)足圖像品質(zhì)要求。
  
  tft液晶顯示屏的每一個(gè)像素上都有一個(gè)tft,可有效地克服非選通時(shí)的串?dāng)_,使液晶顯示屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無(wú)關(guān),因此大大提高了圖像質(zhì)量。
  
  值得注意的是,加在液晶tft源極的驅(qū)動(dòng)電壓,不能像crt陰極那樣是一個(gè)固定極性的直流信號(hào)。因?yàn)橐壕э@示屏內(nèi)部的液晶分子如果處于單一極性的電場(chǎng)作用下,則會(huì)在直流電場(chǎng)中發(fā)生電解反應(yīng),使液晶分子按照不同的帶電極性而分別趨向于正、負(fù)兩極堆積發(fā)生極化作用,從而逐漸失去旋光特性而不能起到光閥作用,致使液晶屏工作壽命終止。因此,要正確使用液晶,不能采用顯像管式的激勵(lì)方式,而是既要向液晶施加電壓以便調(diào)制對(duì)比度,而又要保證其所加電壓符合液晶驅(qū)動(dòng)要求,即不能有平均直流成分。具體的方法是:在顯示屏的源極上加極性相反而幅度大小相等的交流電壓。交流的極性不斷變化倒相,故不會(huì)使液晶分子產(chǎn)生電解極化作用,而所加電壓又能控制其透光度,從而達(dá)到調(diào)整對(duì)比度的目的。

  2.液晶顯示屏的灰度控制原理
    
  tft液晶顯示屏的灰度是由加在液晶上的驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行控制的,簡(jiǎn)單描述如下:tft液晶顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)漏極d對(duì)像素施加的電壓大小不同,像素和存儲(chǔ)電容充入的電荷多少就不同,即建立在像素上的電場(chǎng)強(qiáng)度和時(shí)間就不同,從而液晶材料的電光效應(yīng)也就不同,在液晶顯示屏上產(chǎn)生的顯示效果就不同,即灰階的顯示效果不同。因此tft液晶顯示屏的灰度控制方法為幅值驅(qū)動(dòng)法,灰度的幅值驅(qū)動(dòng)法的驅(qū)動(dòng)原理如下圖所示。

灰度的幅值驅(qū)動(dòng)法的驅(qū)動(dòng)原理


  
  由圖1-13中可以看出,灰度控制電路被集成在列驅(qū)動(dòng)器中,在列驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)據(jù)鎖存器的輸出之間加入了電平選擇電路。驅(qū)動(dòng)輸出的電平不是選擇電平和非選電平的二選一,而是多級(jí)電平的選擇。此時(shí)的顯示數(shù)據(jù)也不是一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一位數(shù)據(jù),而是一個(gè)像素對(duì)應(yīng)多位數(shù)據(jù)。例如,圖1-13中所示的電路中,一個(gè)像素有3位數(shù)據(jù)d2、dl、do,當(dāng)液晶顯示控制器將這3位數(shù)據(jù)傳輸給帶灰度控制的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器時(shí),這3位數(shù)據(jù)被鎖存到鎖存器內(nèi)。鎖存器的3位數(shù)據(jù)輸出給電平選擇電路,電平選擇電路類(lèi)似于3-8譯碼器,3位數(shù)據(jù)組合為8種狀態(tài),使電平選擇電路在8路電平vo~v7中選一,變成模擬的灰度電壓輸出,使液晶顯示屏呈現(xiàn)灰度顯示的效果。圖中的vo~v7由灰度電壓發(fā)生器產(chǎn)生,一般集成在列驅(qū)動(dòng)器內(nèi)。
  
  下圖給出了8級(jí)灰度電壓與輸入數(shù)據(jù)do、dl、d2的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

8級(jí)灰度電壓與輸入數(shù)據(jù)do、dl、d2的對(duì)應(yīng)關(guān)系

  從圖中可以看出,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)d2、dl、do為111時(shí),電平選擇電路選擇電壓vo,控制液晶顯示屏顯示灰度t1(白色);當(dāng)輸入數(shù)據(jù)d2、dl、do為110時(shí),電平選擇電路選擇電壓vl,控制液晶顯示屏顯示灰度t2:當(dāng)輸入數(shù)據(jù)d2、dl、do為101時(shí),電平選擇電路選擇電壓v2,控制液晶顯示屏顯示灰度t3;當(dāng)輸入數(shù)據(jù)d2、dl、do為100時(shí),電平選擇電路選擇電壓v3,控制液晶顯示屏顯示灰度t4;當(dāng)輸入數(shù)據(jù)d2、dl、do為011時(shí),電平選擇電路選擇電壓v4,控制液晶顯示屏顯示灰度t5;當(dāng)輸入數(shù)據(jù)d2、dl、do為010時(shí),電平選擇電路選擇電壓v5,控制液晶顯示屏顯示灰度t6;當(dāng)輸入數(shù)據(jù)d2、dl、do為001時(shí),電平選擇電路選擇電壓v6,控制液晶顯示屏顯示灰度t7;當(dāng)輸入數(shù)據(jù)d2、dl、do為000時(shí),電平選擇電路選擇電壓v7,控制液晶顯示屏顯示灰度t8(黑色)。
  
  對(duì)于tft液晶顯示屏,顯示的灰度級(jí)數(shù)與輸入數(shù)據(jù)的關(guān)系如下:顯示的灰度級(jí)數(shù)=2n
  
  例如,輸入3位數(shù)據(jù)時(shí),可顯示23=8級(jí)灰度;輸入4位數(shù)據(jù)時(shí),可顯示24=16級(jí)灰度;輸入6位數(shù)據(jù)時(shí),可顯示26=64級(jí)灰度;輸入8位數(shù)據(jù)時(shí),則可顯示28=256級(jí)灰度。


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