TFT-LCD-Flicker发生机理分析简述

经验与技术13TFT-LCDFlicker发生机理分析简述文/叶宁戴明鑫李广圣摘要：TFT-LCD利用电压变化控制液晶盒内电场的强弱，改变液晶分子的排列方向，从而达到了对光透过与否的控制。然而在液晶显示器显示画面时，经常会出现画面“闪烁、忽明忽暗”的现象，这种现象称为“Flicker”，本文通过对TFT-LCD的驱动方式等进行简单说明，找寻理论上会产生和影响“Flicker”的因子，以便了解“Flicker”发生的机理。关键词：Flicker；驱动原理；Feedthoug电压；漏电流一、引言TFT-LCD为每一个像素制作了一个半导体开关，可以实现精确控制每个像素点的显示灰阶，拥有比TN更加快的响应速度以及更为丰富的色彩，画面的刷新频率也更快，故被俗称为“真彩”。在TFT-LCD中，主要通过给像素电极施加不同的电压与Common电极形成一个电场来控制液晶分子的偏转，从而达到遮光与透光的目的，但是如果液晶分子偏转受到影响，画面的显示就会异常，其中一种异常的表现形式就是“Flicker”，也就是闪烁。二、人眼视觉暂留现象——余晖效应人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经需经过一段短暂的时间，当光的作用结束后，视觉形象并不会立即消失，这种残留的视觉称为“后像”，这一现象则被称为“视觉暂留”，也叫做“余晖效应”。由于余晖效应的关系，要使人眼感受到连续动作的画面，画面的更新频率要至少保持16~24Hz，但由于人眼对光线亮暗的感觉更敏感，实际上30Hz的画面更新频率下人眼还是可以感觉到画面亮度的差异，直观感受即看到画面在闪烁。因此要得到更佳的画面品质，画面更新频率越高越好。那么为什么人会观察到液晶显示器显示时的Flicker现象呢？这是因为Flicker产生是由于前后两幅显示画面显示时的亮度（灰阶）不一致，而亮度不同是因为液晶盒的光透过量不同，最后光的透过量又是由液晶分子的偏转程度来决定。那液晶分子的偏转又受什么影响呢？要了解这个问题，首先要了解一下LCD的基本驱动原理是怎样的。三、LCD驱动原理（一）液晶显示画面驱动原理我们知道液晶有一种特性就是会在电场作用下发生偏转，但是液晶分子并不能在一个固定电场下被作用很久，这样会使液晶内的离子向电场两级转移，从而使得液晶分子极化，破坏液晶的特性，使液晶无法随着电场的变化来偏转，也就不能显示出不同的灰阶，造成显示画面的异常。所以每隔一段时间就要让电场恢复原状，避免液晶分子特性遭到破坏。但是如果画面一直不变，要长时间维持同样灰阶的话，该怎么解决这个问题呢？我们只需要提供交流电，产生一个不断变化方向的电场，但是电场强度不改变，即两电级的电压差值不改变。所以液晶显示器的显示电压有“正极性”与“负极性”两种极性，当显示电极的电压高于Commoon电极电压时，称为正极性，相反就称为负极性，但两种极性的画面都具有同一组亮度的灰阶。这样一来，即使我们看到的是一幅固定不变的画面，但LCD内的液晶分子却在一直改变自己的偏转方向，不会发生极化，同时由于电场强度没有发生改变，液晶每次偏转的程度都是一样的，产生的灰阶也会一样，不会影响画面的显示。所以在画面刷新时，画面的极性会发生一次改变，每个像素会根据不同的极性变化方式发生改变。上图就是液晶显示基本的四种不同极性转换方式，分别是“帧反转、行反转、列反转、点反转”。虽然转换方式有差异，但是针对每个像素来说，每一次画面的刷新，极性就会改变，但与相邻的像素点极性却不一定要保持一致。以帧反转为例，假设在60Hz频率下帧反转：此时人看到的画面更新频率为30Hz，故可以观察到闪烁的现象。所以提高画面的更新频率可以减小flicker的影响，同时，选择不同的画面极性反转方式也对flicker有不同的影响。在基板的四种转换方式中，帧反转的闪烁现象最为明显，行反转与列反转不明显，点反转几乎没有。（一）TFT-LCD驱动原理在液晶面板显示中，主要由Gate线、Source线、像素电极与Common电极几个关键组分组成了控制像素偏转的部分。其中Gate线的作用是依序将每一行的TFT器件打开,使不同的Source线同时将一整行的像素充电到各自所需的电压来显示不同的灰阶，当这一行像素充电完毕后，Gate线关闭，下一行Gate线打开继续对下一行像素进行充电，以此类推，直到最后一行的像素也充电完毕再重新打开第一行再次进行充电。Source线的作用就是当TFT器件打开后给像素电极充电到所需的电压以显示出相对应的灰阶。大致示意图如下（CsonCommon为例）：实际上，Gate线每次打开的时间非常短（以常见的1024*768分辨率的屏幕为例，60Hz频率下每根Gate线打开的持续时间约为21.7微秒），在Gate线关闭的瞬间，电压由高到底急剧变化，由于Gate线与Source线之间还存在一个寄生电容Cgd，当Gate线的电压急剧变小时，由于电容的耦合效应，Source线上的电压也会受到影响被下拉，从而影响到了显示电极上的电压，最终结果就是控制液晶旋转的电场受到了影响，改变了画面的亮度（灰（下转第17页）经验与技术17（二）制定出台相关的技术标准和管理制度建议各级政府主管部门进一步制定出台关于城市轨道交通工程质量安全相关的管理制度、规范性文件，组织编写颁布城市轨道交通工程监测方面的地方标准或行业规范，从而进一步指导、规范我国城市轨道交通工程建设工作。各地轨道交通建设单位应建立或进一步完善城市轨道交通工程监测管理体系文件，明确各方职责、工作内容及相关技术要求，加强管理、沟通和协调。（三）加强监测相关的学习及培训加强对监测技术人员、现场作业人员及相关管理人员的培训，目前显得尤为重要。从国家到地方到各参建单位应因地制宜地选择或编制培训教材，分区、分批、分层次地对参建单位的监测人员、建设单位及主管部门的管理人员进行培训，提高监测技术水平和管理水平，保证监测工作质量，满足工程建设及发展的需要。通过培训，也能对现场作业人员颁发上岗证书。四、结束语从城市轨道交通工程监测工作目前的情况来看，监测工作已经发挥出了自己应有的作用。与此同时，检测工作也对城市轨道交通工程产生了一定的影响，并且帮助其更好的根据相应的规范标准等来展开相关的一系列工作。参考文献：[1]贾科.中铁二局城市轨道交通工程公司发展战略研究[D].西南交通大学,2009.[2]杨晨.城市轨道交通工程建设期安全事故分析与研究[D].中国铁道科学研究院,2012.[3]汪淼.城市轨道交通项目融资BT模式研究[D].北京交通大学,2008.[4]徐宗祥.湖南城市轨道交通产业投资的产业关联效应研究[D].中南大学,2012.（作者单位：南京市测绘勘察研究院股份有限公司）（上接第12页）家的影响，全球原油库存将出现稳中有升局面。从基本面因素来看，2017年，受益于美国、印度经济稳步发展，全球经济在低迷中小幅企稳；同时，欧佩克国家可能延长减产协议，世界原油供需关系的好转或将促使油价进一步小幅上涨。2017年非市场面诸多因素并未形成油价大幅上涨的一致性预期。由于石油现货市场基本面情况的改善，石油期货市场投资者情绪得到舒缓，油价看涨预期高于看跌预期，整体期货市场投资情绪相对乐观，利于油价反弹。但石油地缘政治风险依然较强，伊拉克库尔德公投问题、尼日利亚和利比亚内乱问题、中、美、俄等大国博弈问题依然一触即发，很大程度上增强了原油供需的不确定性，也增强了国际油价剧烈波动的可能性。因此，2017年非市场面因素一方面形成了油价小幅上涨的一致预期；另一方面，也增强了石油市场风险，增大了国际油价大幅震荡的可能性。预计下半年布伦特原油均价将在每桶55美元左右震荡。参考文献：[1]董加加.国际原油市场波动的美国因素及其对中国经济的影响[D].大连：东北财经大学，2015.（作者单位：扬子石油化工有限公司）（上接第13页）阶），人眼可以感受到这一变化，直观感觉就是“Flicker画面闪烁”，这个受Cgd影响下拉的电压称为“Feedthough电压”。示意图如下：上图Vgh为Gate打开时电压，Vgl为Gate关闭时电压，Vd为source线电压，ΔVp的值就等于Feedthough电压。所以在实际的显示过程中，Feedthough电压的存在也会导致flicker的产生，不过Feedthough电压可以通过降低Vcom的电压来修正，减轻flicker现象。然而在Gate关闭后，除了有Feedthough电压产生，同时还会有Pixel漏电流发生，这也会使显示电极的电压发生变化，如果漏电流过大就会产生flicker。四、结束语综上叙述，可以得出影响Flicker几个基本因素：画面刷新频率、极性反转方式、Feedthough电压、漏电流，除此之外，还有很多其它会影响Flicker的因素如RCDelay、Com-ITO电压、Clc等。要改善Flicker，需要具体分析出不良屏产生Flicker的具体原因，如影响最大的因子是漏电流过大，就需要改善TFT制程工艺或者设计来减小漏电流，如果是Feedthough电压过大，就需要减小Cgd的值。参考文献：[1]谢崇凯.TFTLCD液晶显示器的驱动原理.平板显示吧整理.（作者单位：南京中电熊猫平板显示科技有限公司）叶宁（1982.12-),男，汉族,工程师,主要从事液晶面板制造，单位：南京中电熊猫平板显示科技有限公司。