1．顯示圖像的工作過程
結(jié)合下圖所示電路框圖，簡要描述TFT液晶顯示屏顯示圖像的工作過程。
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)的寫入端，以此搭建成TFT的驅(qū)動(dòng)電路。
圖中只畫出了液晶像素的模型，而沒有畫出像素電容CLC，實(shí)際上二者是一致的，因?yàn)橐壕Р牧暇哂腥菪?a title="把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能的裝置叫做負(fù)載" target="_blank">負(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DAC轉(zhuǎn)換器，加到TFT場(chǎng)效應(yīng)管的源極S，通過導(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TFT也可在短時(shí)間內(nèi)重新寫入，因此，能夠滿足圖像品質(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，簡單描述如下：TFT液晶顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路通過漏極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。
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。
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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