จอแสดงผลคริสตัลเหลวประกอบด้วยองค์ประกอบพิกเซลจำนวนมาก พิกเซลดังกล่าวจะส่องสว่างด้วยแสงพื้นหลังที่เปล่งแสงอย่างต่อเนื่อง ไฟแบ็คไลท์คงที่ช่วยขจัดปรากฏการณ์การกะพริบที่เต้นเป็นจังหวะคล้ายกับจอแสดงผล CRT (นั่นคือ การสั่นของแสงฟลูออเรสเซนส์ในแต่ละรอบการรีเฟรช) รูปที่ 1 เป็นแผนผังของโครงสร้างของพิกเซล LCD เดียว พิกเซลประกอบด้วยแผ่นหนีบโลหะด้านบนและด้านล่างสองแผ่น ซึ่งเราเรียกว่าแผ่นโพลาไรซ์ มีช่องตั้งฉากกันระหว่างแคลมป์เพลตโพลาไรซ์ ดังแสดงในรูปที่ 1 สล็อตเหล่านี้ขนานกับระนาบคริสตัลของโมเลกุลผลึกเหลว และยอมให้แหล่งกำเนิดแสงส่องผ่านแผ่นโพลาไรซ์ล่างขึ้นด้านบน และในเวลาเดียวกัน โมเลกุลคริสตัลเหลวใช้เพื่อส่งแสงไปยังแผ่นโพลาไรซ์ด้านบน ดังนั้น ความเข้มของการส่องสว่างของจอแสดงผลคริสตัลเหลวจึงขึ้นอยู่กับทิศทางการจัดเรียงของโมเลกุลคริสตัลเหลวและเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย
รูปที่ 1 แผนผังของพิกเซล LCD เดียวที่มีแผ่นโพลาไรซ์บนและล่างและโมเลกุลผลึกเหลว
รูปที่ 2 เป็นแผนผังของวงจรขับเคลื่อนสำหรับพิกเซล LCD เดียว แรงดันเกต (GATE) ใช้เป็นสัญญาณสวิตชิ่งและขยายจาก -5V เป็น 20V ค่าทั่วไปของสัญญาณวิดีโอมักจะอยู่ในช่วง 0V ถึง 10V ซึ่งใช้เพื่อควบคุมความเข้มของการส่องสว่างของพิกเซลผลึกเหลวแต่ละพิกเซล ชั้นล่างของพิกเซลมักจะเชื่อมต่อกับซับสเตรตสำรองด้านล่างของแผง และแรงดันโหนดของพื้นผิวด้านล่างนี้เรียกว่าแรงดัน Vcom
รูปที่ 2 แผนผังของวงจรไดรฟ์พิกเซล LCD เดียว
แม้ว่าโครงสร้างวงจรที่แสดงในรูปที่ 2 จะสามารถทำงานได้ตามปกติ แต่วิธีนี้จะทำให้อายุของหน้าจอ LCD สั้นลง เราคิดว่าแรงดันไฟฟ้าของ Vcom ต่อสายดิน เมื่อช่วงแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณวิดีโอที่ใช้ระหว่างพิกเซลอยู่ระหว่าง 0V ถึง 10V สามารถสันนิษฐานได้ว่าค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าคือ 5V จากนั้นจะมีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เสถียรซึ่งจะนำไปใช้กับผลึกเหลว เหนือสองขั้วของพิกเซล จะนำไปสู่การสะสมประจุและการคงภาพไว้โดยตรงบนความจุ Cs ที่เท่ากันของพิกเซล ในระยะยาว พื้นผิวของชั้นการชุบไอออนของพิกเซลผลึกเหลวจะเต็มไปด้วยสิ่งสกปรกและฝุ่นละอองอันเนื่องมาจากการกระทำของสนามไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้ชั้นการชุบคริสตัลเหลวมีอายุ เสื่อมโทรม และอาจถึงขั้นร้ายแรง การเก็บภาพซึ่งเรามักเรียกว่าภาพเลอะและการตอบสนองช้า
จากแผนผัง 1 เราเข้าใจว่าแผง LCD มีโครงสร้างสมมาตร ซึ่งหมายความว่าทั้งแรงดันบวกและลบสามารถใช้เพื่อควบคุมการจัดเรียงและการกระจายของโมเลกุลผลึกเหลว เราสามารถใช้คุณสมบัตินี้เพื่อย้ายแรงดันไฟฟ้า Vcom ไปยังจุดกึ่งกลาง 5V ของสัญญาณวิดีโอจาก OV เป็น 10V เพื่อให้แอมพลิจูดของสัญญาณวิดีโออยู่ที่ด้านบนและด้านล่างของแรงดันไฟฟ้า Vcom และสร้างแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์สำหรับ พิกเซล จุดศูนย์นี้สามารถขจัดข้อบกพร่องด้านอายุและการคงรูปของผลึกเหลวได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากส่วนที่สว่างที่สุดของสัญญาณวิดีโอเปลี่ยนจาก 10V ดั้งเดิมไปเป็น 5V ปัจจุบัน ความละเอียดในการแสดงผลดั้งเดิมจะถูกลดทอนลงในลักษณะนี้
เราจำเป็นต้องปรับแรงดันไฟฟ้า Vcom ให้แม่นยำมากตามค่ามัธยฐานของสัญญาณวิดีโอเพื่อแก้ปัญหาการสั่นไหวของหน้าจอ LCD ให้ตัวอย่างว่าทำไมหน้าจอ LCD จะสั่นไหว เราคิดว่าแรงดันไฟฟ้า Vcom จากโรงงานของหน้าจอ LCD คือ 5.5V และแอมพลิจูดของสัญญาณวิดีโออยู่ระหว่าง OV และ 10V ด้วยวิธีนี้ ภายในช่วงแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด แต่ละพื้นที่จะมีค่าแรงดันเซกเมนต์ที่แตกต่างกัน พื้นที่หนึ่งคือ 4.5V และอีกพื้นที่หนึ่งคือ 5.5V เท่าที่เกี่ยวข้องกับช่วงแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด แรงดันไฟฟ้าส่วนที่แตกต่างกันจะทำให้เกิดความสว่างที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์การสั่นไหวของผลึกเหลวที่เรากล่าวข้างต้น
เนื่องจากความแตกต่างในกระบวนการผลิตของแผง LCD แต่ละแผง จุดอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าของพิกเซล Vcom จะแตกต่างกันไปในแต่ละแผงหรือระหว่างแผงแต่ละแผง แผง LCD ดั้งเดิมของโรงงานต้องปรับพารามิเตอร์นี้อย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยพิกเซลที่ไม่สม่ำเสมอ พื้นผิวฐานของหน้าจอขนาดเล็กสามารถรับรู้ได้ว่าเป็นสายดินที่มีความต้านทานต่ำ เราเพียงต้องเพิ่มโพเทนชิออมิเตอร์แบบช่องสัญญาณเดียวแบบธรรมดาเพื่อปรับค่าแรงดันไฟฟ้า Vcom สำหรับการแก้ไขด้วยตนเอง วิธีนี้เหมาะสำหรับแผงขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย แต่ความแม่นยำไม่สูง และค่าการปรับของวิธีการทางกลนี้เปลี่ยนแปลงได้ง่ายมากเมื่อประกอบเครื่องทั้งหมดและวางโมดูล สำหรับจอแสดงผลที่มีขนาดใหญ่กว่า 19" แผ่นด้านล่างไม่เทียบเท่ากับโหนดความต้านทานต่ำเพียงโหนดเดียวอีกต่อไป ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องดำเนินการแก้ไขหลายส่วนในส่วนต่างๆ ของหน้าจอขนาดใหญ่ โดยปกติ 5 คะแนนที่มี 4 มุมและ 1 จุดตรงกลางจะใช้วิธีการชดเชย ในขณะนี้ ผู้ผลิตสามารถใช้โพเทนชิโอมิเตอร์แบบดิจิตอล (DCP) ได้หลายตัวในการปรับอัตโนมัติเพื่อให้งานที่ปรับด้วยตนเองของโพเทนชิโอมิเตอร์เชิงกลไม่สามารถทำได้
รูปที่ 3 แผนภาพวงจรของวงจรโพเทนชิออมิเตอร์ดิจิตอล DCP และ Vcom พร้อมการเขียนโปรแกรม
การแปลงโพเทนชิออมิเตอร์เชิงกลเป็นโพเทนชิออมิเตอร์แบบดิจิตอลในอุปกรณ์นั้นง่ายมาก รูปที่ 3 แสดงการใช้โพเทนชิออมิเตอร์ดิจิทัลแบบบัฟเฟอร์เป็นแผนภาพแอปพลิเคชันวงจรไดรฟ์ Vcom ISL45042 เป็นเอาต์พุตปัจจุบัน โพเทนชิโอมิเตอร์ดิจิตอลแบบไม่ลบเลือน (DCP) แรงดันใช้งาน AVDD แบบอะนาล็อกสูงถึง 20V ใช้อินเทอร์เฟซอัปลิงค์และดาวน์ลิงก์สองสาย จำนวนบิตสูงสุด 7 บิต และการปรับ 128 ส่วนที่มีความแม่นยำสูงมาก ค่า Vcom ที่ปรับแล้วสามารถเก็บไว้ใน EEPROM บนแผงวงจรได้ ค่าแรงดันไฟของวงจรดิจิตอลคือ 2.25V ถึง 3.6V และสามารถสื่อสารกับตัวควบคุมต่างๆ ในตลาดได้ แรงดันแอนะล็อกสำหรับความต้านทานแลดเดอร์สามารถอยู่ในช่วง 4.5V ถึง 20V นี่เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญมากสำหรับหน้าจอ LCD ขนาดเล็ก เหตุผลก็คือค่าทั่วไปของแรงดันแอนะล็อกสำหรับหน้าจอขนาดเล็กนั้นน้อยกว่า 10V และในขณะเดียวกันก็มีค่ามากกว่าเล็กน้อย หน้าจอต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเกิน 15V แรงดันไฟขาออกของโพเทนชิออมิเตอร์แบบดิจิตอลถูกบัฟเฟอร์ไปยังเอาต์พุตบัส Vcom ผ่าน EL5111 (กระแสไฟขาออกคือ 180mA)
