TFT-LCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)與線殘像的關(guān)系分析

林寧

（南京中電熊貓平板顯示科技有限公司 江蘇省南京市 210033）

在信息技術(shù)發(fā)展的背景下，液晶顯示器（LCD）作為一種新型平板顯示器件，在電子信息產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)內(nèi)應(yīng)用范疇不斷拓展。伴隨有關(guān)行業(yè)的進(jìn)步進(jìn)程，其對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)提出更高要求。結(jié)合TFTLCD 技術(shù)使用特點(diǎn)，在實(shí)際的設(shè)備使用中，產(chǎn)品存在著不同程度的“殘像”問(wèn)題。殘像，主要是指影像殘留；如果畫(huà)面屏幕長(zhǎng)時(shí)間保持靜止?fàn)顟B(tài)，液晶在壓差不變的驅(qū)動(dòng)下會(huì)出現(xiàn)被動(dòng)極化的問(wèn)題，導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法有效控制。因此，為了改變上述狀況，在實(shí)際應(yīng)用中，需要正確處理TFT-LCD 驅(qū)動(dòng)信號(hào)與線殘像的關(guān)系，并通過(guò)主動(dòng)處理各項(xiàng)問(wèn)題，提高技術(shù)的使用效果。

1 TFT-LCD

1.1 TFT-LCD技術(shù)

TFT-LCD，是一種利用使用新材料、新工藝，其是由大規(guī)模半導(dǎo)體形成的電路制造技術(shù)。技術(shù)特點(diǎn)包括：

（2）功能強(qiáng)大，TFT 可以改善液晶廣視角，在使用0-6V 的電壓調(diào)節(jié)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)像素的精準(zhǔn)控制；

（3）工藝靈活，TFT -LCD 技術(shù)應(yīng)用中，不僅可以使用濺射、cvd 等傳統(tǒng)工藝，也可以使用激光退火技術(shù)，該工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，具有較為靈敏的工藝形式[1]。

1.2 TFT-LCD工藝特點(diǎn)

結(jié)合TFT -LCD 技術(shù)使用情況，其工藝特點(diǎn)如下：

（1）陣列基板制備工藝。對(duì)于該種工藝形式而言，其主要作用在玻璃基板上，通過(guò)成膜、光刻技術(shù)的綜合運(yùn)用，形成薄膜晶體管矩陣圖形；

（2）液晶盒制備工藝。對(duì)于這種工藝形式而言，其作為已經(jīng)制備完成的彩色濾光片，主要以單元像素為基礎(chǔ)單位，并利用封框膠進(jìn)行密封；

（3）模塊組裝工藝。對(duì)于模塊組裝工藝而言，主要將制備好的單個(gè)液晶盒、控制電路進(jìn)行連接，通過(guò)光源模組、外框零件的組裝，形成合格的TFT-LCD 產(chǎn)品。

2 TFT-LCD中驅(qū)動(dòng)信號(hào)所引發(fā)的線殘像關(guān)系分析

2.1 現(xiàn)象分析

在電視信號(hào)傳輸中，其主要采用隔行掃描的形式，對(duì)于這種技術(shù)而言，可以節(jié)約信號(hào)的傳輸帶寬。液晶電視作為高端液晶產(chǎn)品，模塊會(huì)利用逐行掃描的方法，分析LCD 所應(yīng)對(duì)的系統(tǒng)信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中，需要進(jìn)行去隔行處理，以提高數(shù)據(jù)資源分析的有效性。對(duì)于去隔行技術(shù)而言，其主要是指對(duì)隔行視頻信號(hào)的奇（偶）數(shù)幀圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并及時(shí)補(bǔ)全缺少的圖像信息，以提高圖像信號(hào)處理的完整性。去隔行作為一種低端電路處理系統(tǒng)，在隔行掃描中，通過(guò)奇數(shù)幀、偶數(shù)幀的信號(hào)處理，保證上下兩行電壓值的均衡性，提高信息處理及畫(huà)面播放的完整性[2]。

方案二：公路—汽車—固定式破碎站—膠帶聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案，場(chǎng)內(nèi)公路汽車運(yùn)輸至破碎站平均運(yùn)距3.2km，場(chǎng)外平均運(yùn)距5.3km，年剝離總量1 408.4萬(wàn)m3需新增108t 級(jí)礦用卡車52 輛。固定破碎站在露天采場(chǎng)出口標(biāo)高1 805 m處，巖石場(chǎng)內(nèi)采用公路汽車運(yùn)輸至破碎站，巖石經(jīng)破碎系統(tǒng)破碎后，通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)膠帶接力運(yùn)輸至落家井排土場(chǎng)由排土機(jī)排土，其余巖石由礦用汽車直接運(yùn)輸排土場(chǎng)。

圖1：Data 電壓急性反轉(zhuǎn)幀時(shí)序

2.2 線殘像產(chǎn)生的原因

2.2.1 材料原因

TFT -LCD 驅(qū)動(dòng)信號(hào)所引發(fā)的線殘像與材料原因存在關(guān)聯(lián)：

（1）液晶。在液晶材料制作中，需要盡量維持液晶的純度，但是，在液晶填充中一定會(huì)產(chǎn)生離子，而且，在紫外線照射的情況下也會(huì)分解出離子；

（2）封膠及間隙物。在液晶樣本的封膠及間隙物控制中，會(huì)產(chǎn)生離子，為了避免這種問(wèn)題的出現(xiàn)，需要在完整的固化封膠控制中，使液晶盒長(zhǎng)時(shí)間保持高溫的狀態(tài)，這樣離子就在封膠殘料間隙中分解，避免材料影響下出現(xiàn)線殘像問(wèn)題。

2.2.2 驅(qū)動(dòng)原因

在液晶分子受到正向壓力影響下，耦合電壓以及寄生電壓作用下，Gate 信號(hào)會(huì)逐漸消失，Pixel 的充電量會(huì)有微弱的下降過(guò)程，從而導(dǎo)致電壓損耗。如，在BM 的總線發(fā)生電壓偏置的問(wèn)題，BM中含有碳成分，色層在電荷積累的情況下，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的橫向工作電壓造成一定的擾動(dòng)，從而引發(fā)線殘像。又如，在TFT 特性影響的情況下，TFT 開(kāi)關(guān)的源漏極金屬會(huì)將液晶中的離子型不純物吸附在TFT 背溝道上，產(chǎn)生背溝道效應(yīng)[3]。

2.2.3 工藝原因

在LCD 產(chǎn)品使用中，公共電極及信號(hào)在空間上存在交疊問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)較多的交疊電容現(xiàn)象，也就是說(shuō)，在信號(hào)電壓發(fā)生改變的情況下，公共電極電壓在耦合作用下，會(huì)出現(xiàn)畸變問(wèn)題，從而偏離設(shè)定值。這種情況下，如果偏離情況不在一行內(nèi)，掃描結(jié)束之后需要回復(fù)到基礎(chǔ)電位；如果像素正負(fù)幀的實(shí)際電壓與公共電極電壓不對(duì)稱，會(huì)使雜質(zhì)離子定向移動(dòng)，從而出現(xiàn)線殘像問(wèn)題。結(jié)合TFTLCD技術(shù)使用特點(diǎn)，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的影響下所引發(fā)的線殘像原因包括：

（1）產(chǎn)線潔凈度的影響；

（2）玻璃基板的清潔；

（3）工藝參數(shù)的管控。

因此，在實(shí)際的工藝項(xiàng)目調(diào)整中，需要仔細(xì)分析殘像線的影響因素，通過(guò)各項(xiàng)處理方案的構(gòu)建，提高信號(hào)處理的效果，改善殘像線問(wèn)題。

3 線殘像的解決策略

3.1 引入極性反轉(zhuǎn)信號(hào)

在液晶系統(tǒng)使用中，如果輸入的信號(hào)長(zhǎng)期保持不變，會(huì)出現(xiàn)線殘像問(wèn)題，為了避免這種問(wèn)題的出現(xiàn)，需要在某一時(shí)間之后，將正常極性反轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其相反的信號(hào)，從而避免線殘像問(wèn)題的出現(xiàn)。如，在平行板電容分析中，其計(jì)算方法如（1），在信號(hào)線以及公共電極交疊面積（S）、空間距離（d）一定的情況下，C 主要是由介電常數(shù)（ε）決定的。在介質(zhì)所加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)反轉(zhuǎn)頻率越高時(shí)，介電常數(shù)就越低，公共電極電壓的畸變現(xiàn)象也就不斷減小，從而降低線殘像的整體水平。在這種極性不斷反轉(zhuǎn)的情況下，液晶上的等效直流偏置為零，避免液晶過(guò)度極化問(wèn)題的出現(xiàn)，同時(shí)也可以避免線殘像的出現(xiàn)[4]。

3.2 改善預(yù)充電的閃爍現(xiàn)象

設(shè)備實(shí)際使用中，隨著極性反轉(zhuǎn)信號(hào)的使用，可以解決隔行掃描中的信號(hào)線殘像，但是，在整個(gè)過(guò)程中，存在著輸入信號(hào)發(fā)生極性反轉(zhuǎn)的問(wèn)題，而且屏幕上存在著輕微閃爍的問(wèn)題。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，對(duì)正常像素的電壓變化進(jìn)行分析，如圖1 所示。整個(gè)掃描時(shí)間內(nèi)，如果電壓從0V 充電后，持續(xù)充電到Data 電壓，掃描線關(guān)閉，像素中的電壓會(huì)發(fā)生△VP跳變。在正像素電壓及負(fù)向電壓相對(duì)于Shift 后的Vcom對(duì)稱時(shí)，不會(huì)發(fā)生閃爍[5]。因?yàn)榈谌⑺膸南袼仉妷壕l(fā)生了一樣的△Vp跳變，根據(jù)此可以推導(dǎo)出，伴隨著第三、四幀的像素電壓降低過(guò)程，人體肉眼就能更清晰的感知到兩者形成的差別（人眼對(duì)低灰階的亮度敏感性更高），既往也有大量的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：在差異化灰階下閃爍的顯著程度是排序是：L127>L160>L180，如果檢測(cè)到灰階>L215 時(shí)，則通過(guò)肉眼是觀察不到閃爍現(xiàn)象的。

由于不同的液晶面板于同個(gè)灰階下發(fā)生閃爍程度存在著一定差異，不同兩個(gè)位點(diǎn)之間可能形成十分顯著的電壓差，進(jìn)而誘導(dǎo)像素電壓差步入至人眼的敏感范疇中。為了將某兩點(diǎn)的相位差降至最低，相關(guān)人員可以在極性反轉(zhuǎn)信號(hào)的基礎(chǔ)對(duì)信號(hào)時(shí)序做出相應(yīng)的微調(diào)整：具體是在正式掃描前期先進(jìn)行一次預(yù)充電，其時(shí)序見(jiàn)圖1所示[6]。

本文這里所提及的“預(yù)充電”，實(shí)質(zhì)上便是掃描行在真正驅(qū)動(dòng)尋址的前期，先開(kāi)啟，TFT 進(jìn)行逆向充電，如圖1 所示（Data 電壓的虛線部分便代表著預(yù)充電信號(hào))。其內(nèi)的實(shí)線框?yàn)槟骋恍邢袼叵嗯彽膬蓭瑹o(wú)極性的反轉(zhuǎn)狀況。在前一幀為“+”極性的工況下，先進(jìn)行預(yù)充電操作，因?yàn)樵搸础耙弧睒O性，故而預(yù)充電為“+”極性，等同于預(yù)充電的極性和前一幀像素的極性是一致的，故而是把像素電位先增大(由S 提升至T)，而后維持一行時(shí)間長(zhǎng)度（因未時(shí)間過(guò)短，故而可以將其視為無(wú)漏電，但存在著△Vp的跳變），而后于真正尋址時(shí)間中朝向“一”極性放電與充電(直至U 位點(diǎn))。極性是“一”的像素電壓會(huì)在一幀時(shí)間中轉(zhuǎn)變成P 點(diǎn)，隨即同極性預(yù)充電至Q 點(diǎn)，再逆向充電至L 點(diǎn)[7]。

觀察并解讀圖1 里面的虛線框部分，其是出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)幀與自身前一幀的狀況。因?yàn)樵谶@樣的工況下，預(yù)充電的極性和前一像素的極性相反，這就預(yù)示著像素電位并不是先充電，而是直接朝向相反方向進(jìn)行放電，隨后在進(jìn)行充電（從M 點(diǎn)至R 點(diǎn)），這也是R位置低于U 點(diǎn)的主要原因之一，但是若R 電位與Q 點(diǎn)相互毗鄰，那么現(xiàn)實(shí)尋址時(shí)間中由R 點(diǎn)至N 點(diǎn)的充電狀況，和前一幀的由Q點(diǎn)到L 點(diǎn)的情況有很大相似之處，這樣一來(lái)在極性反轉(zhuǎn)幀時(shí)便不會(huì)發(fā)生閃爍現(xiàn)象。

3.3 TFT特性的閃爍處理

根據(jù)液晶面板的制備特點(diǎn)，在加入了預(yù)充電后，可以明顯改善閃爍現(xiàn)象。對(duì)于預(yù)充電而言，主要是掃描行在真正驅(qū)動(dòng)情況下，需要打開(kāi)TFT 進(jìn)行反向充電。但是，仍然存在著較輕的閃爍問(wèn)題。在TFT 特性曲線分析中，當(dāng)柵極電壓降低時(shí)，TFT 的I 逐漸降低而且，在有閃爍現(xiàn)象的面板中，電流在較高、較低的情況下，TFT 開(kāi)關(guān)較低，為了更好的改善殘像線問(wèn)題，需要引入極性反轉(zhuǎn)以及預(yù)充電信號(hào)，有效避免閃爍問(wèn)題的出現(xiàn)，從而保證液晶面板制造工序的正常進(jìn)行，提高TFT 特性的閃爍處理的整體效果[8]。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，通過(guò)對(duì)TFT -LCD 驅(qū)動(dòng)信號(hào)所引發(fā)的線殘像關(guān)系的分析，線殘像的出現(xiàn)與信號(hào)線、公共電極之間的寄生電容存在關(guān)聯(lián)。也就是說(shuō)，在信號(hào)線電壓減小的情況下，通過(guò)反驅(qū)動(dòng)反轉(zhuǎn)方式的確定，可以提高信號(hào)的驅(qū)動(dòng)效果，降低介質(zhì)之間的常數(shù)，避免電壓畸形問(wèn)題的出現(xiàn)。而且，在增加預(yù)充電、控制TFT 特性開(kāi)關(guān)時(shí)，可以改善信號(hào)輸入的閃爍問(wèn)題，避免不良信號(hào)的出現(xiàn)，為T(mén)FT -LCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)所引發(fā)的線殘像關(guān)系的細(xì)條處理提供參考。