液晶显示的驱动方案

液晶显示的驱动方案：

LCD驱动有如下—些特点：

(1)为防止施加直流电压使液晶材料发生电化学反应从而造成性能不可逆的劣化，缩短使用寿命。必须用交流驱动、同时应减小交流驱动波形不对称产生的直流成分。

(2)驱动电源频率低于数干赫兹时，在很宽的频率范围内LCD的透光率只与驱动电压有效值有关而与电压波形无关。

(3)从LCD结构可知，液晶单元象一只平板电容器，因此对驱动源而言，它是容性负载，是无极性的元件。

施加驱动电压时，应考虑到上述特点。液晶显示板主要有以下几种驱动方式：

(1)静态驱动。所谓静态驱动，即为下面叙述的直接寻址，它是将应该显示的段形电极分别加上信号的驱动方法。

(2)多路寻址驱动。这种多路的分时驱动适于多位数的段型数字驱动，它实质上是简单的矩阵寻址驱动，但矩阵显示时，电极数更多，并有它特殊的问题。(3)有源矩阵驱动。他使每一个象素都与一个非线性元件相连，这是一种十分重要的驱动方式。

液晶显示器，英文通称为LCD（Liquid Crystal Display）。LCD液晶电视主要采用TFT型的液晶显示面板，其主要的构成包括了，萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等。首先液晶显示器必须先利用背光源，也就是萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶，这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合了。

液晶面板是以液晶材料为基本组件，由于液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液态流动特性。当通电时，液晶排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。

液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，中间夹著一层液晶，当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，

这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。

极化滤光器阻断光线示意图

LCD由两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。因此液晶分子在电视使用过程中是不会消耗能源的，所加的电压才会，但这还不是液晶电视能源消耗的主要方面，而是背光光源。

液晶本身是不会显色和发光的，那么我们从液晶屏幕上的图象又是从哪里来的呢？其实液晶面板是被动式显示器件，自己无法发光，只能通过光源的照射显示图像。目前绝大多数液晶电视采用冷阴极荧光管作为背光光源。冷阴极荧光灯管内充满惰性气体和微量水银，并在玻璃管内壁涂有荧光粉，当加高电压到管两端的电极上时，两极便开始放电，水银会因电子或充入的惰性气体的原子等相互碰撞而被激活，发出紫外线，紫外线再激活荧光粉发光。经过长期不断的改良，目前的冷阴极荧光管技术已经非常成熟，其使用寿命长，在亮度、节电性等方面性能优异。冷阴极荧光管属于管状光源，为了使屏幕不同区域的亮度均匀，需要大量附件。

TFT型LCD电视的工作原理

液晶的图像依靠的是液晶板背面的灯管透过液晶板形成图像，亮度一直是困扰液晶电视的一个大问题，提高亮度的方法有两种：一是提高液晶板的光通过率，但是这个是有极限的。二是采用了多支灯管的技术，亮度有很大提高，在相同的参数下，液晶的明亮度效果要好一些。不过又一个问题出现了，更多的冷阴极荧光管意味着功率消耗增大，特别是大屏幕的液晶电视，通常需要数十根冷阴极荧光管，这势必增加功率。21英寸液晶电视功率为40W左右，30英寸为1 20W左右，尺寸越大功耗就越高

液晶面板是以液晶材料为基本组件，由于液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液态流动特性。当通电时，液晶排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。

液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，中间夹著一层液晶，当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。

极化滤光器阻断光线示意图

LCD由两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。因此液晶分子在电视使用过程中是不会消耗能源的，所加的电压才会，但这还不是液晶电视能源消耗的主要方面，而是背光光源。

液晶本身是不会显色和发光的，那么我们从液晶屏幕上的图象又是从哪里来的呢？其实液晶面板是被动式显示器件，自己无法发光，只能通过光源的照射显示图像。目前绝大多数液晶电视采用冷阴极荧光管作为背光光源。冷阴极荧光灯管内充满惰性气体和微量水银，并在玻璃管内壁涂有荧光粉，当加高电压到管两端的电极上时，两极便开始放电，水银会因电子或充入的惰性气体的原子等相互碰撞而被激活，发出紫外线，紫外线再激活荧光粉发光。经过长期不断的改良，目前的冷阴极荧光管技术已经非常成熟，其使用寿命长，在亮度、节电性等方面性能优异。冷阴极荧光管属于管状光源，为了使屏幕不同区域的亮度均匀，需要大量附件。

TFT型LCD电视的工作原理

液晶的图像依靠的是液晶板背面的灯管透过液晶板形成图像，亮度一直是困扰液晶电视的一个大问题，提高亮度的方法有两种：一是提高液晶板的光通过率，但是这个是有极限的。二是采用了多支灯管的技术，亮度有很大提高，在相同的参数下，液晶的明亮度效果要好一些。不过又一个问题出现了，更多的冷阴极荧光管意味着功率消耗增大，特别是大屏幕的液晶电视，通常需要数十根冷阴极荧光管，这势必增加功率。21英寸液晶电视功率为40W左右，30英寸为1 20W左右。

大屏幕液晶显示器

正如大屏幕液晶显示器是许多人的梦想一样，“大屏幕”也曾经是液晶显示业界的一个梦想。在液晶显示器发展初期，由于技术以及工艺原因限制，液晶只能以小屏幕显示器件（譬如：电子表、计算器、掌上游戏机）的形式出现。

到八十年代初期，液晶显示器应用领域开始扩大，但当时TN型液晶显示器其被动的液晶驱动技术导致屏幕越大响应时间越慢以及颜色数量极少，液晶显示器要大屏化尚欠火候。后来，随着工艺的进步，技术上允许将TFT（薄膜晶体管）技术应用在液晶面板上，这样能够直接把控制信号加到相应的像素上并可保

留信号，实现快速而精确地控制液晶分子的扭转角度，这意味着大屏幕全彩液晶显示器的诞生成为可能。

可惜由于TN型液晶属于“常亮”（液晶像素在没有电压驱动时该像素显示为亮）显示模式，生产工艺中出现的瑕疵容易导致TFT故障而无法把驱动电压加到液晶像素上，这在屏幕上就会显示成一个“亮点”。良品率向来就不高的液晶生产线只能尽量避开“亮点”集中的部位来切割液晶面板，可以成功切割出亮点较少的大屏幕面板并不多，不改进工艺的话，生产大屏幕液晶并不经济。

当时，液晶显示器大屏化成本过高让业界曾一度认为液晶显示器只能与CRT 在小屏幕显示器领域竞争，FPD（平板显示器）业界新秀之一的PDP（等离子显示器）也因此沾沾自喜，认为LCD（液晶显示器）根本不可能威胁到PDP在大屏幕显示领域的绝对优势。而事实上，在近年蓬勃发展的液晶显示器领域，小屏幕的15英寸液晶显示器确实是绝对的主流，17英寸的液晶显示器也尚且能被媒体定义为

“大屏幕液晶显示器”。

随着TFT-LCD工艺的进一步成熟，各生产厂商良率的逐步上升，特别是VA 及IPS类的广视角液晶技术的普及从根本上降低了亮点产生的可能（具体原理我们随后将介绍），大屏幕液晶显示器得到迅猛发展。全球液晶显示器产量前两名的三星（Samsung）SDI和LG.Philips LCD竞争激烈，交替着频繁刷新最大尺寸液晶面板的世界记录。到今天，三星已经有57英寸超大屏幕的液晶显示器成品展出。这不但把目前24英寸的CRT显示器最大记录（注：NEC曾生产特殊用途的低分辨率37英寸CRT Monitor，Sony也曾经于1987年生产45英寸CRT）远远抛在身后，而且让一直以为将独霸大屏幕市场的PDP倒吸了一口凉气。液晶显示器终于得圆大屏幕之梦！

然而，液晶显示器并不满足于现状，它的最大尺寸还将继续增加。其中一个因素便是2003年液晶电视的热销和未来几年里大尺寸平板电视的美好前景大大鼓

舞了液晶厂商的信心。

为了降低面板成本，需要在同一块基板上切割出更多更大尺寸的面板，各大厂商陆续上马更新一代的液晶生产线。液晶面板产量已经跃居全球之冠的三星更是迫不及待，联合CRT时代的王者Sony跳过第六代而直接投资第七代面板生产线。第七代面板生产线可以使用1870mm（约73英寸）×2200mm（86英寸）大小的玻璃基板，主要用于生产19英寸和21英寸大屏幕液晶显示器面板以及32英寸和40英寸大屏幕液晶电视面板。大尺寸生产线的普及让单位面积的液晶成本得到有效下降，届时大屏幕液晶显示器及液晶电视在PC终端和平板电视领域的竞争优势将越发明显，让更多的消费者受益。

除了新一代生产线陆续投产推进大屏幕普及的利好外，另一个令人兴奋的消息是液晶屏幕无缝结合的技术也取得了实质进展！英国Seamless Display Ltd.在今年春季的IDF 2004展览会场上展示了由三块20英寸液晶面板无缝结合成的类似三面镜的大屏幕液晶显示器。

该公司采用在屏幕结合处使用凸镜原理来折射光线的Horizon 320专利技术以消除间隙。让3张20英寸屏幕无缝结合成一个画面尺寸相当于40英寸并且像素达到576万（3600×1600）的大屏幕宽屏显示器。这为液晶显示技术向大屏幕发展另辟蹊径。

在CRT时代，一提到大屏幕显示器，大家必然会联想起Sony的21英寸、24英寸、三菱的22英寸等产品，它们给人的感觉是价格高昂，只适合专业人士和少数发烧玩家。这是由于高分辨率的大屏幕CRT关键技术迄今为止仍只集中在日本少数厂商手中，没有形成有效竞争因而造成产品价格居高不下，一般消费者难于接受。而且CRT显示器缺点也比较突出，即便是有消费能力的用户也要考虑拥挤的桌子是否适合再放上一庞然大物，再加上CRT显示器耗电高且具备一定有害辐射等因素，导致大屏幕CRT一直无法普及，和广大消费者距离甚远。

而在LCD时代，液晶显示器相比CRT显示器除了在亮度、调节、环保、健康等全面胜出，在大屏幕方面，液晶显示器还具备一些独特的优势。

● 大大提高桌面利用率

大屏幕液晶显示器轻薄的机身对提高桌面利用率是显而易见的。21英寸的CRT 显示器其厚度普遍有50cm之巨，而相同尺寸的液晶显示器厚度不超过5cm，大大节约了桌面空间。随着双头输出显卡的普及，越来越多的用户需要同时使用两台显示器，笨重硕大的CRT显示器显然不再适合，液晶显示器才是最佳对象。

易于悬挂、拼接

大屏幕液晶显示器大多数均设有VESA标准的悬臂接口，可以方便与各种各样的悬臂支架配合应用在特殊的场合中，而液晶显示器特有的窄边框设计使其在拼接成屏幕墙的时候更加完美。而CRT由于重量及外形原因，悬挂及拼接电视墙相对成本要高很多，且效果并不理想。

尺寸灵活多变、适用范围广

大屏幕CRT显示器只有19、21、22、24寥寥几个尺寸供选择，这是由于高精度的大屏幕显像管对工艺要求较高，能生产的厂商极少。目前市面上的大屏幕CRT 显示器所需之显像管主要由日本的索尼（Sony）和三菱（Mitsubishi）提供，因主要配件受限于这两家而使得大屏幕CRT产品线显得异常单调。部分特殊的应用场合比如航空、医疗、气象需要特殊尺寸的显示器，显像管厂商只好另外开模小批量生产，这种成本高昂的显示器显然非常不经济。

而液晶显示器所需要的液晶面板则是由日本韩国及中国（包括台湾省）十数家面板厂提供，各厂家还拥有不同世代的数条生产线，可以生产各种尺寸的产品。所以液晶显示器如果按尺寸来分的话，产品非常丰富。单单供PC用的大屏幕液晶就有从18英寸到30英寸内不下十余种不同尺寸的产品。而且面板切割灵活，可以方便按用户要求来切割成其所需要的特殊尺寸。屏幕比例也有4:3，5:4，16:9，16:10，15:9等等之多。相比之下，大屏幕CRT显示器屏幕比例只有4:3和16:10（Sony生产的FW900）。另外，由于大屏幕液晶显示器往往具备屏幕90度旋转的“肖像显示”功能，所以，其屏幕比例又可随之灵活地变成3:4或者4:5等。

输入接口丰富、多功能显示

以往即使是高端大屏幕CRT显示器，最多也就具备D-Sub和BNC两种模拟输入接口（个别厂商采用独特的接口，如Sun经常用的13W3也属于模拟接口），其显示器的用途只定位于个人电脑或者图形工作站的显示终端。而大屏幕液晶显示器则不局限于此，除了具备D-Sub和DVI接口外，多数产品还另外配备了更多的视频输入接口，譬如复合视频（AV）、S端子、分量输入等，个别附带立体声喇叭的产品还具备音频输入功能。大屏幕液晶显示器俨然成了一个多媒体视频终端，几乎可以连接家庭所有具备视频输出端口的电器。

由上可知，大屏幕液晶显示器相对CRT而言，并不只是简单的把笨重的显像管换成了轻薄的液晶面板那么简单，它在很多方面较CRT均有过之而无不及，而且设计定位也不再跟CRT一样只适合专业应用，它为了迎合普通消费者增添一些实用的功能。以往阻碍普通消费者接受大屏幕显示器的种种因素随大屏幕液晶的诞生而逐渐消失，诱惑令人无法抗拒，选择大屏幕液晶显示器，将显著提高用户

的工作效率和视觉体验。

当然，大屏幕液晶显示器也并不是十全十美，如果你对动态视频还原和颜色还原的效果要求较高的话，那现在的大屏幕液晶显示器跟其它液晶显示器一样仍然无法让你非常的满意。另外，虽然液晶显示器属于新一代的显示器，但大屏幕的液晶显示器在带宽上仍然不及传统的CRT显示器，例如：18～22英寸的液晶显示器带宽一般为165MHz（最大支持1600×1200@60Hz）左右，而19英寸的CRT其带宽就已经达到205MHz（最大支持1920×1440@64Hz），高端的22英寸CRT的带宽甚至达到340MHz（最大支持2048×1536@79Hz）。

不过，有一个利好的消息就是液晶电视的热销大大促进了各厂商生产大屏幕液晶的进度和增加研发高速响应广视角液晶的投入。随着新一代生产线的陆续投产，大屏幕的产量将很快超过中、小屏幕，届时大屏幕液晶与中、小屏幕液晶成本差距自然会进一步压缩，液晶显示器的各项性能指标也将越来越接近甚至超过CRT 显示器。另外，随着新一代液晶背光技术（譬如LED背光）的逐渐成熟，液晶显示器的颜色还原数将达到更高的NTSC比，超过CRT已不是梦想。而在带宽问题上，液晶虽然普遍不及CRT，但也有个别特殊的产品利用可拼接的DVI接口实现高解析

力，例如ViewSonic VP2290b在其22英寸的屏幕上就可支持3840×2400惊人的

分辨率！

大屏幕液晶显示器的优势不仅仅在跟CRT显示器对比中体现出来，相比小屏幕液晶显示器，它在以下几个方面也具备明显优势。

接口更丰富、DVI成为标准配置

传统的D-Sub模拟接口和数字化的DVI视频接口已经成为目前大屏幕液晶显示器事实上的标准配置。用户不但可以通过数字化的视频接口享受无信号失真的干净画面和操控的便利性，还可以通过传统D-Sub接口兼容旧显卡让两台主机共用同一台显示器。多数大屏幕液晶显示器还配备了其它模拟视频输入接口和3.5毫米音频输入接口以供多媒体应用，部分产品甚至还配备USB Hub。而小屏幕液晶显示器由于产品普遍定位较低和可供利用空间有限，只有在某些高端型号才配备部分上述接口。

分辨率更高

在像素间距相同的情况下，大屏幕液晶显示器比小屏幕液晶显示器有着更高的分辨率，20英寸以上普遍支持1600×1200，个别更大的液晶显示器如23英寸的LG L2320A支持1920×1200。更高的分辨率可以在屏幕上显示更多的资讯，即使以后观看1920×1080的HDTV节目源也不至于丢失太多的像素。另外，更大显示面积令用户在欣赏电影时候不再只局限于一个视觉效果最佳的“皇帝位”，即便是2～3人也能同时看到相同质量的画面。

最大色彩还原数更佳

虽然目前液晶面板主要由我国台湾省、韩国和日本三地提供，但由于较迟介入液晶生产的关系，我国台湾省在大屏幕液晶面板的产能上明显较韩国日本要低，所以目前市面上的大屏幕液晶显示器所采用的面板绝大多数来自日韩厂商。但另一方面，由于我国台湾省厂商中、小屏幕液晶显示器用面板产能较高，成本也稍低廉，所以在市面上中、小屏幕液晶显示器市场的占有率非常高。

产地的不同间接导致了大屏幕液晶显示器的面板在各方面的性能要比小屏幕液晶稍高一些。譬如大屏幕液晶显示器所采用的液晶面板最大色彩还原数基本都是16.7M色（真8位），而小屏幕液晶显示器的最大色彩还原数往往都是通过抖动或者时间分割等技术手段把6位色屏幕“加工”成16M色。

● 可视角度更好

大屏幕液晶显示器由于设计定位不同，它往往应用于公共信息展示，必须要有较高的可视角度以使各角度观看到的效果不至于相差太大。所以目前的大屏幕液晶显示器几乎都采用了各种不同类型的广视角技术（在下一节我们将详细介绍），水平垂直方向的可视角度不低于170°是最起码的水平，越来越多的新产品其可视角度都已经达到了176°！而小屏幕液晶虽然也有采用广视角技术，但多数为较落后的技术，可视角度从140°～170°参差不齐，实际效果相比大屏幕液晶显示器有较大差距。

如果让你去选择一台高端CRT显示器，你一定会毫不犹豫地把目光投向采用了“特丽珑”技术或者“钻石珑”技术的产品，因为“珑管”是所有极品CRT显示器必然的选择。一般来说，“珑管”显示器在画面质量上较其它类型的显示器有着明显的优势，是否采用“珑管”已经成为有经验的消费者判定一台CRT显示器等级的首要标准。

那液晶显示器又该如何判定好坏呢？如果看响应时间的话，你会发现市面上响应时间仅16ms的产品其色彩却不尽人意。看可视角度？部分标榜水平垂直各170°的产品其实在90°就已经出现明显失真了。看品牌？哪怕是有“液晶之王”美称的Sharp其液晶显示器产品也未必一定采用高品质的Sharp面板。看亮度？事实上目前大多数“高亮”液晶细节表现令人失望。看对比度？标称对比度奇高的产品或许其可视角度又一塌糊涂……

那么，到底该依靠什么来判断液晶显示器的高下呢？其实跟高端CRT显示器都采用“珑管”这一共性类似，目前高端的大屏幕液晶显示器都无一例外地采用了以宽视角为主要诉求点的各种“广视角技术”。从某一特定技术在行业里所代表的意义来看，我们可以这样断言：采用了广视角技术的液晶面板在LCD时代的地位就相当于CRT时代的“珑管”！