液晶電容 (Clc)
液晶電容(簡稱Clc)是由TFT LCD的上玻璃公共電極和下玻璃顯示電極組成的平行板電容器。
當 TFT 通電時,Clc 兩端的電壓驅動液晶發生偏轉。
Pixle的Clc等效電路如圖1所示。

儲能電容 (Cs)
由於 Clc 的電容值太小,為了保持屏幕上的圖像直到下一次刷新,需要增加存儲電容 (Cs) 以增加像素的有效電容值。
Cs架構主要分為兩種:Cs on gate和Cs on common。
它們分別是顯示電極與柵極線或公共線形成的板極電容。
考慮到 Cs on gate 僅使用下一條柵極線,而 Cs on common 需要在下層玻璃上重新佈線,因此 Cs on gate 的架構更為常見。
兩種架構的 Pixel 等效電路如下圖 2 所示。

LCD如何改變亮度或顏色?
亮度的變化
通過改變電容 Clc 兩端的電壓,調整液晶的狀態,以控制有多少光線穿透 LCD。
以90°4V的TN LCD為例,電壓與透過率的關係如圖3所示。

顏色的變化
TFT LCD 的上層玻璃 CF 面板由三種顏色的小點組成:紅色 (R)、綠色 (G) 和藍色 (B)。
通過改變三原色的強度,它們的混合可以產生各種顏色。
以6位LCD為例,可顯示2⁶ x 2⁶ x 2⁶ =262,144種顏色,混色效果如圖4所示。

LCD電壓與透光率的相關性
液晶工作電壓的高低控制著透射光的多少,從而控制著紅、綠、藍光的明暗。
以4V的TN LCD為例,曲線顯示了圖5液晶工作電壓與透光率的關係。

液晶顯像工藝
TFT的等效電路
TFT作為電壓控制開關,控制每個像素點電壓的寫入和保持,使LCD的相應位置寫入正確的電壓。
N-MOS管的工作模型如圖6所示,像素信號寫入等效電路如圖7所示。
在TFT中寫入第一行數據
打開第一行,同時使用之前的電壓關閉其餘行。
將第一行更新為之前設置的所需電壓,如圖 8 所示。

在TFT中寫入第二行數據
關掉第一行,電壓已經固定,所以顯示顏色也固定了。
打開第二行,其餘保持關閉,並將第二行更新為預設電壓。
以此類推,即可完成整屏的圖像寫入。

液晶極性反轉
直流驅動影響液晶分子
長期直流驅動可能會損壞液晶分子。
異常主要表現為液晶旋轉角度與預設值不一致,產生殘像。

直流驅動造成的殘像
殘像
直流信號驅動產生的殘像分為平面殘像和線殘像。
常見異常如圖 11 所示。

殘像的成因
- 殘留的直流驅動液晶離子;
- 關斷電壓時,液晶盒中的離子吸附在PI(聚酰亞胺)表面;
- 留在 LCD 內置電場中的離子。

極性反轉 液晶顯示方式
施加在液晶分子上的電場的極性方向必須不斷變化。
因為液晶分子長時間保持一定的極性後,可能會損壞。
LCD的極性反轉方式主要有四種:幀反轉、行反轉、列反轉和點反轉。 極性變換如下圖 13 所示。

極性反轉特性
不同極性反轉類型的特性比較如下表:
| 反轉 | 車架 | 行 | 柱 | 點 |
|---|---|---|---|---|
| 閃爍控制 | 差 | 固德 | 生活 | 最好 |
| 公共電壓 | 直流/交流 | 直流/交流 | DC | DC |
| 普通交流電源 | 低 | 高 | 不適用 | 不適用 |
| 驅動力 | 低 | 高 | 低 | 高 |
| 總功率 | 固德 | 差 | 固德 | 差 |
Vcom驅動方式
Vcom電極驅動方式分為DC(直流)Vcom和AC(交流)Vcom。
直流電壓
考慮到Dot inversion的閃爍效果最好,DC Vcom常用於大尺寸LCD。
直流驅動原理圖,如圖14所示。

交流電壓控制
由於AC Vcom不支持點反轉,因此常用於小尺寸LCD。
AC Vcom驅動原理圖,如圖15所示。

閃爍
閃爍現象的產生是因為液晶正負極性電壓不對稱,導致正負極性亮度不平衡。 VT 曲線如圖 16 所示。
改進:我們可以調整Vcom來減少閃爍。 但是,由於整塊面板的Vcom是不一樣的。

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