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如何消除液晶顯示屏的閃爍?

文章出處:未知 人氣:發(fā)表時(shí)間:2018-10-18

液晶顯示屏是由許多像素元素構(gòu)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(shí)消除了類似CRT顯示屏的脈動(dòng)閃爍現(xiàn)象(即指每個(gè)刷新周期內(nèi)的熒光脈動(dòng))。圖1為單個(gè)LCD像素結(jié)構(gòu)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(kāi)槽,如圖1所示。這些開(kāi)槽與液晶分子的晶面平行并允許背光源經(jīng)下偏光板向上透出,同時(shí)借助液晶分子來(lái)傳導(dǎo)光線至上偏光板。由此液晶顯示屏的發(fā)光強(qiáng)度依賴于液晶分子的排列方向并與供電電壓成正比關(guān)系。
 
如何消除液晶顯示屏的閃爍?
圖1,單個(gè)LCD像素含上下偏光板和液晶分子示意圖。

圖2為單個(gè)LCD像素的驅(qū)動(dòng)電路示意圖。柵極(GATE)電壓作為一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)并被放大為-5V至20V。視頻信號(hào)的典型值通常為0V至10V的范圍,它用于控制每個(gè)液晶像素的發(fā)光強(qiáng)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(diǎn)電壓我們稱作Vcom電壓。
 
如何消除液晶顯示屏的閃爍?
圖2,單個(gè)LCD像素的驅(qū)動(dòng)電路示意圖。

盡管圖2所示的電路結(jié)構(gòu)可以正常工作,然而這種方式卻會(huì)縮短液晶屏的使用壽命。我們假設(shè)Vcom的電壓接地,那么在加在像素間的視頻信號(hào)的電壓變化范圍為0V至10V時(shí),可以假定電壓的平均值為5V,那么就有這樣一個(gè)穩(wěn)定不變的直流電壓會(huì)加在液晶像素的兩極之上,從而直接導(dǎo)致像素的等效電容Cs上形成電荷的累積和圖像滯留。長(zhǎng)此以往則液晶像素的離子鍍層表面因電場(chǎng)的作用就會(huì)吸滿雜質(zhì)和灰塵,從而使液晶鍍層老化、降級(jí)、以至出現(xiàn)嚴(yán)重的圖像滯留,即我們常說(shuō)的圖像拖尾和響應(yīng)慢等不良現(xiàn)象。
 
由示意圖1我們了解LCD液晶面板為對(duì)稱結(jié)構(gòu),也就是說(shuō)無(wú)論正極性還是負(fù)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(gè)特性將Vcom電壓移至視頻信號(hào)0V至10V范圍的中值點(diǎn)5V上,這樣視頻信號(hào)的幅度就處于Vcom電壓的上下兩側(cè),并為像素制造了一個(gè)零點(diǎn)電壓。這個(gè)零點(diǎn)可消除液晶的老化和圖像滯留缺陷。但是由于視頻信號(hào)的最亮處由原來(lái)的10V改為現(xiàn)在的5V,因此采用這種方式會(huì)犧牲原有的顯示分辨率。
 
我們需要非常準(zhǔn)確地按視頻信號(hào)的中值點(diǎn)調(diào)整Vcom電壓以解決液晶屏的閃爍難題。舉例說(shuō)明為什么液晶屏?xí)霈F(xiàn)閃爍現(xiàn)象。我們假設(shè)液晶屏的Vcom出廠電壓為5.5V,同時(shí)視頻信號(hào)的幅度在0V至10V之間。這樣整個(gè)電壓范圍內(nèi),每個(gè)區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)不同的分段電壓值,一個(gè)區(qū)域?yàn)?.5V,而另一個(gè)區(qū)域則為5.5V。就整個(gè)電壓范圍內(nèi)而言,不同分段電壓就會(huì)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(chǎn)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(diǎn)都會(huì)有所不同。原始出廠的液晶面板必須嚴(yán)格調(diào)整這項(xiàng)參數(shù)以避免像素發(fā)光不均。小尺寸屏的底座基板可認(rèn)同為低阻接地,我們只需外加一個(gè)普通的單通道機(jī)械電位器調(diào)節(jié)Vcom電壓值進(jìn)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(jī)械方式的調(diào)節(jié)值非常容易在整機(jī)組裝和模塊放置時(shí)被改變。對(duì)于大于19"的顯示屏,底板不再等效為單個(gè)低阻的結(jié)點(diǎn),因此我們需要在大尺寸屏的不同部位進(jìn)行多路校正。通常采用4個(gè)邊角和1個(gè)中間點(diǎn)的5點(diǎn)補(bǔ)償法。這時(shí),生產(chǎn)廠家可采用多個(gè)數(shù)字電位器(DCP)的方式來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié),完成手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)械電位器所不能勝任的工作。
 
如何消除液晶顯示屏的閃爍?
圖3,帶編程的數(shù)字電位器 DCP 和 Vcom 電路的電路示意圖。

在設(shè)備中將機(jī)械式的電位器轉(zhuǎn)換為數(shù)字電位器非常簡(jiǎn)單。圖3所示為采用了一個(gè)帶緩沖的數(shù)字電位器作為Vcom的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用圖。ISL45042為一個(gè)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(dá)20V。它采用二線制的上下行接口,位數(shù)高達(dá)7比特,具有128段調(diào)節(jié)的極高精度。調(diào)節(jié)好的Vcom值可存貯到電路板上的EEPROM內(nèi)。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(jìn)行接口通訊。為階梯電阻提供的模擬電壓可從4.5V高達(dá)20V,這點(diǎn)對(duì)于小尺寸液晶屏而言是一個(gè)非常重要的指標(biāo),原因是小尺寸屏的模擬電壓典型值不到10V,而同時(shí)稍大些的屏卻又必須采用超過(guò)15V的電壓。數(shù)字電位器的輸出電壓經(jīng)過(guò)EL5111(輸出電流為180mA)緩沖至Vcom總線輸出。

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