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TFT液晶显示屏的驱动

 lixinhecom 2016-08-29

  TFT液晶显示屏是有源矩阵显示屏,因此,其驱动方式与TN、STN液晶显示屏截然不同,采用的是有源矩阵动态驱动法。TFT液晶显示屏的驱动方式及电路十分复杂,作为液晶彩电维修人员,没有必要对其驱动原理进行详细了解,因此,下面仅从图像色彩显示角度,对其驱动原理进行简要介绍。
  
  (1)液晶显示屏图像的显示
  
  下面以1024×768分辨率的液晶屏为例,归纳一下液晶显示屏显示图像的过程和容易混淆的问题。
  
  分辨率为1024×768的液晶屏,共需要1024x3x768个点来显示一幅画面。下图所示为1024x3×768液晶屏驱动框图。
  
  如果把一个液晶显示屏平面分成X-Y轴,分辨率为1024×768的屏幕,在X轴(水平方向)上会有1024x3=3072列,由8个384路输出的源极驱动器(如EK7402)负责驱动;而在Y轴上,会有768行,由3个256路输出栅极驱动器(如EK7309)负责驱动。
  
  在液晶显示屏中,每个TFT开关管的栅极连接至水平方向的扫描线,源极连接至垂直方向的数据线,而漏极连接至液晶像素电极和存储电容。显示屏一次只启动一条栅极扫描线,以将相应一行的TFT开关管打开。此时,垂直方向的数据线送入对应的视频信号,对液晶存储电容充电至适当的电压,便可显示一行的图像。

1024x3×768液晶屏驱动框图

  接着关闭TFT开关管,直到下次重新写入信号前,使得电荷保存在电容上,同时启动下一条水平扫描线,送人对应的视频信号。
  
  依次将整个画面的视频信号写入,再从第一条重新写入信号,此重复的频率称为帧频(刷新率),一般为60~70Hz。为便于理解,下图给出了1帧栅极扫描信号的波形图。

1帧栅极扫描信号的波形图

  如前所述,对于1024x768分辨率的液晶显示屏来说,有768行和1024×3=3072列。一般液晶彩电的刷新频率为60Hz,此时,每一幅画面的显示时间约为11(60s)=16.67ms。由于画面的组成为768行栅极走线,所以分配给每一条栅极走线的开关时间约为16.67ms/768=21.7μs。因此,在栅极驱动器送出的波形中,是一个接着一个宽度为21.7μs的脉冲波,依序打开每一行的TFT开关管。而源极驱动器则在这21.7μs内,经由源极走线,将显示电极充放电到所需的电压,便可显示出相对应的图像内容。
  
  需要再次说明的是,加在液晶TFT管源极的驱动电压,不能像CRT显像管阴极那样是一个固定极性的直流信号。因为液晶显示屏内部的液晶分子如果处于单一极性的电场作用下,则会在直流电场中发生电解反应,使液晶分子按照不同的带电极性而分别趋向于正、负两极堆积发生极化作用,从而逐渐失去旋光特性而不能起到光阀作用,致使液晶屏工作寿命终止。因此,要正确使用液晶,不能采用显像管式的激励方式,而是既要向液晶施加电压以便调制对比度,又要保证所加电压符合液晶驱动要求,即不能有平均直流成分。具体的方法是在显示屏的源极上,加上极性相反、幅度大小相等的交流电压。由于交流电的极性不断变化倒相,故不会使液晶分子产生电解极化作用,而所加电压又能控制其透光度,从而达到调整对比度的目的。
  
  (2)液晶显示屏彩色的显示
  
  TFT液晶显示屏之所以能够显示出色彩逼真的彩色,是由其内部的彩色滤色片和TFT场效应管共同协调工作完成的。下面结合下图所示电路图进行说明。图中展示了液晶屏上一组三基色像素的示意图。

液晶屏上一组三基色像素的示意图

  从图中可以看出,在t时刻,R、G、B三基色像素从源极驱动器输出,加到源极驱动电极n-l、n、n+l上,即各TFT管的源极S上,而此时(即t时刻),栅极驱动器输出的行驱动脉冲只出现在第m行,因此,第m行的所有TFT开关管导通,于是,R、G、B驱动电压vl、V2、V3分别通过第m行导通的TFT管加到漏电极像素电极上,故R、G、B三基色像素单元透光,送到彩色滤色片上,经混色后显示一个白色像素点。
  
  下图给出了显示三个连续白色像素点的示意图。显示的工作过程与前述类似,即在t,时刻,第m-l行的TFT管导通,于是在第m-l行的对应列处显示一个白色像素点;在t2时刻,第m行的TFT管导通,于是在第m行的对应列处显示一个白色像素点;在t3时刻,第m+l行的TFT管导通,于是在第m+l行的对应列处显示一个白色像素点;由于t1、t2、t3之间的间隔很小,因此,人眼看不到白色像素点的闪动,而看到的是三个竖着排放的白色像素点。

显示三个连续白色像素点的示意图

  以上介绍的只是显示白色的情况,若显示其他颜色,原理是相同的。例如,若要显示黄色,只需要R、G两像素单元加上电压,使R、G透光显示出滤色片的颜色;同时,不给B像素单元加电压,因此,B像素单元不能透光而呈黑暗状态。也就是说,在三基色单元中,只有R、G两单元发光,故能呈现黄色。
  
  可见,如果将视频信号加到源极列线上,再通过栅极行线对TFT场效应管逐行选通,即可.控制液晶屏上每一组像素单元的发光与否及发光颜色,从而达到显示彩色图像的目的。各基色像素单元的源极列线,按照三基色的色彩不同而分为R、G、B三组,分别施加各基色的视频信号,就可以控制三基色的比例,从而使液晶屏显示出不同的色彩。


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