3.2.1 TFT基板
TFT-LCD是电压保持型的电光转换器件。对应一定亮度的灰阶电压从数据驱动芯片输出后，通过数据线，在TFT开关打开后进入像素电极。写入像素电极的灰阶电压要求尽可能地接近数据驱动芯片的输出值。写入后的像素电压要求在TFT关断后保持在一个灰阶电压允许的误差范围内。电压写入越快越好，电压保持越久越好。
如图3-4所示，灰阶电压从数据驱动芯片输出后，依次经过数据线、TFT开关，进入像素电极。写入路径整体来看是一个RC电路。RC值越小，灰阶电压的写入能力越强。写入路径上影响写入能力的因素有配线延迟效应、TFT开关的开态电阻、像素电极的负荷电容。降低配线延迟的根本对策是采用低阻抗的金属配线，比如用Cu、Al或铝合金代替Mo、Ti或Cr。降低TFT开关开态电阻的根本对策是使用高电子迁移率的TFT器件，比如用LTPS TFT或Oxide TFT代替a-Si TFT。
图3-4 灰阶电压的写入路径与影响因素
要提高电压写入能力，需要减小像素电极的负荷电容；要提高电压保持能力，需要增大像素的负荷电容。像素的电压保持载体是负荷电容，负荷电容存储的电荷量主要通过TFT关态电阻漏电和液晶电阻漏电。漏电后液晶电容上的电压变低，灰阶亮度发生改变，TFT-LCD的对比度下降。液晶电阻的漏电路径是从像素电极漏电到CF侧的COM面电极，减小液晶电阻漏电的主要对策是提高液晶材料的电阻率ρ。TFT关态电阻漏电的路径是从像素电极到数据线，或者从数据线到像素电极。一般，像素电极上保持的灰阶电压越高，经过TFT关态电阻的漏电流越大；TFT开关的关态电阻越大，漏电流越小。
保持像素电压的电荷，有很小一部分散布在连接像素电极的寄生电容上。如图3-5所示，在典型的COM-Cs像素结构中，像素电极覆盖部分公共电极线，像素电极上的寄生电容有CDPI1、CDPI2、CGPI、Cgs等。这些寄生电容C的另一端发生电压变化ΔV时，寄生电容上会产生电荷流动。电荷流动使像素电极上的电荷总量发生变化，表现在电压上就形成一个电压变化量ΔVp，这个变化量的计算公式为
式中，ΣCp表示连接像素电极的所有电容之和。像素电极总电容ΣCp越大，寄生电容的电压变化对像素电极的电压扰动越小。表现寄生电容影响力的因子C/ΣCp也称为寄生电容的电容比。寄生电容的电容比越大，寄生效应越明显，对显示品质的影响越大。
图3-5 COM-Cs结构的像素等效电路图