摘要 本文所建议的a-Si TFT-LCD采用了新的像素电路与驱动方法，对于所给定的清晰度格式，可将列和行线的数量降低到传统a-Si TFT-LCD数量的一半。传统TFT-LCD的一个像素是用一条行线和一条列线来驱动的，而行和列线是分别跟薄膜晶体管的栅级和源级相联的。本文建议的新型TFT-LCD则允许将相邻的四个像素共用一栅极线和一数据线，可将列和行线的数量降低一半。因此，行和列驱动器IC的数量可减少一半，从而可将驱动器IC的成本降低一半。对于专业规格的HDTV（1920×3×1080）而言，传统TFT-LCD需用12个列驱动器IC，有480路输出，4个行驱动器，有270路输出线。本文建议的列和行线共用方法，则允许相同的TFT-LCD，用6个列驱动器IC来驱动，有480路输出；而且有2个行驱动器，270路输出，可将驱动器IC的成本减少一半。

关键词 HDTV  像素电路  驱动方法  列线  行线  TFT-LCD

 一、引言

高清晰度电视（HDTV）要求：显示器件应具有1920×1080的高分辨率格式，以及大的显示屏，其对角线尺寸大于30-in。等离子体显示器（PDP），通常是很适宜的；但是近几年来，液晶显示器（LCD）也已开始向这一领域深透，LCD已具备了成熟的生产技术。尽管LCD具备了优秀的图象质量水平和成熟的生产技术；但是为了能跟PDP相竞争，成本是关键。加之，基于微显示器，比如OLP、LCD和LCOS的后投影TV，同样可以提供良好的图像质量，而且体积小巧，跟直观型LCD和PDP相比，价格尤为便宜，并正在走向普及。因此，LCD的成本问题，要想在爆炸式增长的HDTV市场中取得成功，LCD的成本就显得越来越重要。

图1示出了LCD的成本明细图，由图可知：驱动器和背光源的成本居于第二位。

 二、共用列线

基本上，在传统的TFT-LCD中，如图2所示，在一行上的各个像素均需有一列线；因此，通常列线数均等于像素的列线数。为了降低列线的数量，相邻的两个像素共用一条列线的几种电路和驱动方法，就已有过报道。Sakamoto等人证实：笔记本电脑用SVGA（800×RGB×600）a-Si TFT-LCD，就采用的是这种电路和驱动方法。尽管SVGA显示器原本有2400条列线，对于SVGA格式而言，但它们所采用的方案正好是SVGA格式，这种格式本身就可将驱动器IC的数量降低一半。然而，它们的方法却要求：对于各个像数行而言，却要求有两行；因此跟传统的TFT-LCD相比，却需用双倍的行驱动器。

本文所建议的新的像素电路、驱动方法和列驱动电路可将列线的数量减少一半，而且不必将行线加倍。图3示出了像素电路和驱动信号。像素由串联的两个TFT组成。在左边的像素中，用相应的行线来驱动，另一个TFT用下一条行线来驱动。另一方面，右边像素的TFT则只用相应的行线来驱动。在行线时间的第一半，左边的像素则用相应的下一个行信号来驱动，并通过行线来取样。在行线的第二半期间，右边的像素则可抽取出数据。

Kodate等人给出了另一种共用列线的方案。图4示出了像数电路和驱动信号。他们的方案则不用串联的TFT，这是为了避免TFT ON电阻的增加。另一个优点是：为了获得高的开口率，存信者电容可以在前面的行线上形成。驱动信号跟图3给出的信号相同。

三、共用列和行线

因为TFT-LCD呈矩阵形式，各个像素均位于一条列线和一条行线的交叉点处，而且是在交叉点处来驱动的，如图5（a）所示。因此，根据前面的行列共同方案，我们不难推断：纵使在特定的像素电路中，它们会有某些差别，但后1个像素却都是分别位于一条列线的两边，如图5（b）所示。因此，TFT-LCD的列线就减少了一半。因此，根据前面的列线共用方案，我们不难推断：行线共用方案就需将两个像素放在一行上，穿过两个像素行。因此，在行和列线交叉的地方就形成了4个像素，如图5（c）所示。

图6示出了共用列和行线的TFT-LCD（类型I）的像素电路和控制信号。在列和行线交叉的地方就形成了4个像素。跟如图3所示的列线共用的像素电路相类似，这一像素电路包含了两个串联的TFT。然而，为了使4个像素共用一条列和行线，其方法是加上三个信号A、B和C。这两个TFT基本上工作于AND门；也就是说，只有在它们受到激发时，列线上的信号才能输送给像素电极。由于一条行线可驱动两个像素行，行线受到激发的时间为两个水平周期；而水平周期的一半则可分配给各个像数。若有一行受到激发，控制信号A、B和C才能相继抽取像素PX1、PX2和PX3所特有的数据。在控制信号A、B和C受扩发之后，则可抽取PX4的特有的数据。应当注意的是：通常，总是利用控制信号A、B和C来贯穿整个像素阵的，如图7所示。因此，采用三个控制信号就可将像素电路和驱动方案，则总是被用来将行和列的数量减少一半。

四、结论

现在流行的以NTSC或PAL制为主的模拟式TV，正在以很快地速度向数字式HDTV格式转化。对于这种正在形成的市场而言，PDP、后投影TV（采用DLP和LCD），以及直观式LCD，在价格上和图像质量上，正在激烈地竞争。本文给出了新的像素电路和驱动方法，其目的是将驱动器IC的成本降低一半；通过一条列线来将图像数据传送给左和右两侧的像素；而且，用一条行线来扫描上下像素。全HDTV，通常要用12个列驱动器，有480路输出，以及4个行驱动器，270路输出；但是，这种方法只用了6列驱动器和2行驱动器。驱动器IC大约占全部零件成本的15％，是第二项最大的一部份；因此这种方法大约可将成本降低7.5％。列行共用的驱动方法虽然增大了驱动功率大约2W，但却可忽略不计，因为大屏面LCD TV的总功耗为280W，大部分消耗在背光源上。（译/张凤翙）

译自：Pixel Circuits and Driving Methods for Low-cost LCD TV
         B-D Choi and O.K Kwon: “Pixel circuits and Driving for Low-cost LCD TV”, IEEE TRANSA CTIONS ON CONSUMER ELECTRONICS
         0098 3063/04,  PP.1169-1173