TFT液晶显示屏显示图像的工作原理

　　图中，将一个像素电极接到场效应管的漏极d，另一个像素电极接到驱动电源的某一个电位上（公共电极上），然后把场效应管的栅极g作为该像素的选通控制端，把源极s作为数据的写入端，以此搭建成tft的驱动电路。
　　
　　图中只画出了液晶像素的模型，而没有画出像素电容clc，实际上二者是一致的，因为液晶材料具有容性负载特性，在建立tft液晶显示屏驱动电路模型时，既可以把液晶像素等效为一个电容clc，也可以画一个像素。
　　
　　tft场效应管的栅极g连接到行驱动器的扫描选通信号上，该信号由行驱动器控制。tft场效应管的源极连接到一个源极驱动器内dac（数／模）转换器的输出端。dac转换器输出的是模拟电压，作为显示像素的模拟驱动电压。
　　
　　当选通某个像素时，在tft场效应管的栅极g上施加正向的导通电压，使场效应管进入导通状态，同时显示数据通过dac转换器，加到tft场效应管的源极s，通过导通的tft场效应管，到达tft的漏极d，在显示像素上形成电场，对液晶材料充电，实现显示效果。
　　
　　当去掉栅极电压时，tft场效应管关断，进入截止状态。场效应管的关断电阻roff非常之大，与液晶材料的等效电容、存储电容结合，形成比较大的放电时间常数t=roff×c，使得施加在像素上的电压缓慢地释放，让该像素的显示效果可以保持一段相当长的时间。加在液晶层上的模拟驱动电压可存储，使液晶层能稳定地工作，这个驱动电压通过tft也可在短时间内重新写入，因此，能够满足图像品质要求。
　　
　　tft液晶显示屏的每一个像素上都有一个tft，可有效地克服非选通时的串扰，使液晶显示屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。
　　
　　值得注意的是，加在液晶tft源极的驱动电压，不能像crt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，而又要保证其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极性相反而幅度大小相等的交流电压。交流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．液晶显示屏的灰度控制原理
　　　　
　　tft液晶显示屏的灰度是由加在液晶上的驱动电压进行控制的，简单描述如下：tft液晶显示屏的驱动电路通过漏极d对像素施加的电压大小不同，像素和存储电容充入的电荷多少就不同，即建立在像素上的电场强度和时间就不同，从而液晶材料的电光效应也就不同，在液晶显示屏上产生的显示效果就不同，即灰阶的显示效果不同。因此tft液晶显示屏的灰度控制方法为幅值驱动法，灰度的幅值驱动法的驱动原理如下图所示。

　　
　　由图1-13中可以看出，灰度控制电路被集成在列驱动器中，在列驱动器的驱动电路和数据锁存器的输出之间加入了电平选择电路。驱动输出的电平不是选择电平和非选电平的二选一，而是多级电平的选择。此时的显示数据也不是一个像素对应一位数据，而是一个像素对应多位数据。例如，图1-13中所示的电路中，一个像素有3位数据d2、dl、do，当液晶显示控制器将这3位数据传输给带灰度控制的液晶显示驱动器时，这3位数据被锁存到锁存器内。锁存器的3位数据输出给电平选择电路，电平选择电路类似于3-8译码器，3位数据组合为8种状态，使电平选择电路在8路电平vo～v7中选一，变成模拟的灰度电压输出，使液晶显示屏呈现灰度显示的效果。图中的vo～v7由灰度电压发生器产生，一般集成在列驱动器内。
　　
　　下图给出了8级灰度电压与输入数据do、dl、d2的对应关系。

　　从图中可以看出，当输入数据d2、dl、do为111时，电平选择电路选择电压vo，控制液晶显示屏显示灰度t1（白色）；当输入数据d2、dl、do为110时，电平选择电路选择电压vl，控制液晶显示屏显示灰度t2：当输入数据d2、dl、do为101时，电平选择电路选择电压v2，控制液晶显示屏显示灰度t3；当输入数据d2、dl、do为100时，电平选择电路选择电压v3，控制液晶显示屏显示灰度t4；当输入数据d2、dl、do为011时，电平选择电路选择电压v4，控制液晶显示屏显示灰度t5；当输入数据d2、dl、do为010时，电平选择电路选择电压v5，控制液晶显示屏显示灰度t6；当输入数据d2、dl、do为001时，电平选择电路选择电压v6，控制液晶显示屏显示灰度t7；当输入数据d2、dl、do为000时，电平选择电路选择电压v7，控制液晶显示屏显示灰度t8（黑色）。
　　
　　对于tft液晶显示屏，显示的灰度级数与输入数据的关系如下：显示的灰度级数=2n
　　
　　例如，输入3位数据时，可显示23=8级灰度；输入4位数据时，可显示24=16级灰度；输入6位数据时，可显示26=64级灰度；输入8位数据时，则可显示28=256级灰度。

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