| 我們在比較陰極射線管(CRT)和液晶(LCD)顯示屏時,除了非常關心輻射指標以外,其次關注的便是屏幕的閃爍問題。目前普遍認為CRT顯示屏是有閃爍現(xiàn)象的,而LCD液晶顯示屏不存在閃爍問題。然而實際上,無論CRT還是液晶顯示屏其實都存在一定量的閃爍。因此我們必須用不同的校正方式來有效地消除這類閃爍。本文將著重解釋液晶屏閃爍的成因并在接下來的討論中提出消除閃爍的具體方法。
大家都了解液晶屏是由許多像素元素構成的,這類像素靠恒定發(fā)光的背光源照射,恒定的背光源確實消除了類似CRT顯示屏的脈動閃爍現(xiàn)象(即指每個刷新周期內的熒光脈動)。圖1為單個LCD像素結構示意圖,像素含上下兩塊金屬夾板,我們稱之為偏光板。偏光板夾板間有相互垂直的開槽,如圖1所示。這些開槽與液晶分子的晶面平行并允許背光源經下偏光板向上透出,同時借助液晶分子來傳導光線至上偏光板。由此液晶顯示屏的發(fā)光強度依賴于液晶分子的排列方向并與供電電壓成正比關系。 
圖2為單個LCD像素的驅動電路示意圖。柵極(GATE)電壓作為一個開關信號并被放大為 -5V 至20V。視頻信號的典型值通常為0V至10V的范圍,它用于控制每個液晶像素的發(fā)光強度。像素的底層通常與面板的底層襯墊基板相連,此底層基板節(jié)點電壓我們稱作Vcom電壓。 
盡管圖2所示的電路結構可以正常工作,然而這種方式卻會縮短液晶屏的使用壽命。我們假設Vcom的電壓接地,那么在加在像素間的視頻信號的電壓變化范圍為0V至10V時,可以假定電壓的平均值為5V,那么就有這樣一個穩(wěn)定不變的直流電壓會加在液晶像素的兩極之上,從而直接導致像素的等效電容Cs上形成電荷的累積和圖像滯留。長此以往則液晶像素的離子鍍層表面因電場的作用就會吸滿雜質和灰塵,從而使液晶鍍層老化、降級、以至出現(xiàn)嚴重的圖像滯留,即我們常說的圖像拖尾和響應慢等不良現(xiàn)象。
由示意圖1我們了解LCD液晶面板為對稱結構,也就是說無論正極性還是負極性的電壓都可用于控制液晶分子的排列分布。我們可以利用這個特性將Vcom電壓移至視頻信號0V至10V范圍的中值點5V上,這樣視頻信號的幅度就處于Vcom電壓的上下兩側,并為像素制造了一個零點電壓。這個零點可消除液晶的老化和圖像滯留缺陷。但是由于視頻信號的最亮處由原來的10V改為現(xiàn)在的5V,因此采用這種方式會犧牲原有的顯示分辨率。
我們需要非常準確地按視頻信號的中值點調整Vcom電壓以解決液晶屏的閃爍難題。舉例說明為什么液晶屏會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。我們假設液晶屏的Vcom出廠電壓為5.5V,同時視頻信號的幅度在0V至10V之間。這樣整個電壓范圍內,每個區(qū)域就會出現(xiàn)不同的分段電壓值,一個區(qū)域為4.5V,而另一個區(qū)域則為5.5V。就整個電壓范圍內而言,不同分段電壓就會造成亮度的不同,也就是我們上面提到的液晶閃爍現(xiàn)象。
由于每塊液晶面板生產工藝的差異性,因此面板與面板之間或是單塊面板之間的像素Vcom電壓參考點都會有所不同。原始出廠的液晶面板必須嚴格調整這項參數(shù)以避免像素發(fā)光不均。小尺寸屏的底座基板可認同為低 阻接地,我們只需外加一個普通的單通道機械電位器調節(jié)Vcom電壓值進行人工校正。這種方式適用于小尺寸或稍大些的面板,但精度不高,并且這種機械方式的調節(jié)值非常容易在整機組裝和模塊放置時被改變。對于大于19"的顯示屏,底板不再等效為單個低阻的結點,因此我們需要在大尺寸屏的不同部位進行多路校正。通常采用4個邊角和1個中間點的5點補償法。這時,生產廠家可采用多個數(shù)字電位器(DCP)的方式來自動調節(jié),完成手動調節(jié)機械電位器所不能勝任的工作。 
在設備中將機械式的電位器轉換為數(shù)字電位器非常簡單。圖3所示為采用了一個帶緩沖的數(shù)字電位器作為Vcom的驅動電路應用圖。ISL45042為一個電流輸出、非易失性的數(shù)字電位器(DCP),其模擬AVDD的工作電壓高達20V。它采用二線制的上下行接口,位數(shù)高達7比特,具有128段調節(jié)的極高精度。調節(jié)好的Vcom值可存貯到電路板上的EEPROM內。數(shù)字電路的電壓值為2.25V至3.6V,可與許多市面上的控制器進行接口通訊。為階梯電阻提供的模擬電壓可從4.5V高達20V,這點對于小尺寸液晶屏而言是一個非常重要的指標,原因是小尺寸屏的模擬電壓典型值不到10V,而同時稍大些的屏卻又必須采用超過15V的電壓。數(shù)字電位器的輸出電壓經過EL5111 (輸出電流為180mA) 緩沖至Vcom總線輸出。 結束語
與我們的通常觀點有所不同,以上的分析得出LCD液晶顯示屏確實存在著閃爍現(xiàn)象。我們采用調節(jié)電位器的方法就可以簡單消除這種影響,因為LCD的閃爍是源自于Vcom公共電壓的偏移量而造成像素的發(fā)光不均,這與CRT顯示屏因電子束的刷新造 成的圖像閃爍完全不同。由于LCD屏正越來越流行并且隨著其尺寸的不斷增大,傳統(tǒng)的手動單點式基點調節(jié)方式已成為過去。采用ISL45042和EL5111 Vcom緩沖的方案可在底板的多個補償點上自動調節(jié)Vcom的偏移量。 |
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