TFT-LCD驱动信号与线残像的关系分析

林宁

（南京中电熊猫平板显示科技有限公司 江苏省南京市 210033）

在信息技术发展的背景下，液晶显示器（LCD）作为一种新型平板显示器件，在电子信息产品产业内应用范畴不断拓展。伴随有关行业的进步进程，其对产品的品质提出更高要求。结合TFTLCD 技术使用特点，在实际的设备使用中，产品存在着不同程度的“残像”问题。残像，主要是指影像残留；如果画面屏幕长时间保持静止状态，液晶在压差不变的驱动下会出现被动极化的问题，导致信号无法有效控制。因此，为了改变上述状况，在实际应用中，需要正确处理TFT-LCD 驱动信号与线残像的关系，并通过主动处理各项问题，提高技术的使用效果。

1 TFT-LCD

1.1 TFT-LCD技术

TFT-LCD，是一种利用使用新材料、新工艺，其是由大规模半导体形成的电路制造技术。技术特点包括：

（2）功能强大，TFT 可以改善液晶广视角，在使用0-6V 的电压调节时，可以实现像素的精准控制；

（3）工艺灵活，TFT -LCD 技术应用中，不仅可以使用溅射、cvd 等传统工艺，也可以使用激光退火技术，该工艺相对简单，具有较为灵敏的工艺形式[1]。

1.2 TFT-LCD工艺特点

结合TFT -LCD 技术使用情况，其工艺特点如下：

（1）阵列基板制备工艺。对于该种工艺形式而言，其主要作用在玻璃基板上，通过成膜、光刻技术的综合运用，形成薄膜晶体管矩阵图形；

（2）液晶盒制备工艺。对于这种工艺形式而言，其作为已经制备完成的彩色滤光片，主要以单元像素为基础单位，并利用封框胶进行密封；

（3）模块组装工艺。对于模块组装工艺而言，主要将制备好的单个液晶盒、控制电路进行连接，通过光源模组、外框零件的组装，形成合格的TFT-LCD 产品。

2 TFT-LCD中驱动信号所引发的线残像关系分析

2.1 现象分析

在电视信号传输中，其主要采用隔行扫描的形式，对于这种技术而言，可以节约信号的传输带宽。液晶电视作为高端液晶产品，模块会利用逐行扫描的方法，分析LCD 所应对的系统信号，整个系统运行中，需要进行去隔行处理，以提高数据资源分析的有效性。对于去隔行技术而言，其主要是指对隔行视频信号的奇（偶）数帧图像的数据进行收集，并及时补全缺少的图像信息，以提高图像信号处理的完整性。去隔行作为一种低端电路处理系统，在隔行扫描中，通过奇数帧、偶数帧的信号处理，保证上下两行电压值的均衡性，提高信息处理及画面播放的完整性[2]。

方案二：公路—汽车—固定式破碎站—胶带联合开拓运输方案，场内公路汽车运输至破碎站平均运距3.2km，场外平均运距5.3km，年剥离总量1 408.4万m3需新增108t 级矿用卡车52 辆。固定破碎站在露天采场出口标高1 805 m处，岩石场内采用公路汽车运输至破碎站，岩石经破碎系统破碎后，通过转运胶带接力运输至落家井排土场由排土机排土，其余岩石由矿用汽车直接运输排土场。

图1：Data 电压急性反转帧时序

2.2 线残像产生的原因

2.2.1 材料原因

TFT -LCD 驱动信号所引发的线残像与材料原因存在关联：

（1）液晶。在液晶材料制作中，需要尽量维持液晶的纯度，但是，在液晶填充中一定会产生离子，而且，在紫外线照射的情况下也会分解出离子；

（2）封胶及间隙物。在液晶样本的封胶及间隙物控制中，会产生离子，为了避免这种问题的出现，需要在完整的固化封胶控制中，使液晶盒长时间保持高温的状态，这样离子就在封胶残料间隙中分解，避免材料影响下出现线残像问题。

2.2.2 驱动原因

在液晶分子受到正向压力影响下，耦合电压以及寄生电压作用下，Gate 信号会逐渐消失，Pixel 的充电量会有微弱的下降过程，从而导致电压损耗。如，在BM 的总线发生电压偏置的问题，BM中含有碳成分，色层在电荷积累的情况下，会对系统的横向工作电压造成一定的扰动，从而引发线残像。又如，在TFT 特性影响的情况下，TFT 开关的源漏极金属会将液晶中的离子型不纯物吸附在TFT 背沟道上，产生背沟道效应[3]。

2.2.3 工艺原因

在LCD 产品使用中，公共电极及信号在空间上存在交叠问题，会出现较多的交叠电容现象，也就是说，在信号电压发生改变的情况下，公共电极电压在耦合作用下，会出现畸变问题，从而偏离设定值。这种情况下，如果偏离情况不在一行内，扫描结束之后需要回复到基础电位；如果像素正负帧的实际电压与公共电极电压不对称，会使杂质离子定向移动，从而出现线残像问题。结合TFTLCD技术使用特点，在驱动信号的影响下所引发的线残像原因包括：

（1）产线洁净度的影响；

（2）玻璃基板的清洁；

（3）工艺参数的管控。

因此，在实际的工艺项目调整中，需要仔细分析残像线的影响因素，通过各项处理方案的构建，提高信号处理的效果，改善残像线问题。

3 线残像的解决策略

3.1 引入极性反转信号

在液晶系统使用中，如果输入的信号长期保持不变，会出现线残像问题，为了避免这种问题的出现，需要在某一时间之后，将正常极性反转信号转变为与其相反的信号，从而避免线残像问题的出现。如，在平行板电容分析中，其计算方法如（1），在信号线以及公共电极交叠面积（S）、空间距离（d）一定的情况下，C 主要是由介电常数（ε）决定的。在介质所加的驱动信号反转频率越高时，介电常数就越低，公共电极电压的畸变现象也就不断减小，从而降低线残像的整体水平。在这种极性不断反转的情况下，液晶上的等效直流偏置为零，避免液晶过度极化问题的出现，同时也可以避免线残像的出现[4]。

3.2 改善预充电的闪烁现象

设备实际使用中，随着极性反转信号的使用，可以解决隔行扫描中的信号线残像，但是，在整个过程中，存在着输入信号发生极性反转的问题，而且屏幕上存在着轻微闪烁的问题。为了避免这种现象的出现，对正常像素的电压变化进行分析，如图1 所示。整个扫描时间内，如果电压从0V 充电后，持续充电到Data 电压，扫描线关闭，像素中的电压会发生△VP跳变。在正像素电压及负向电压相对于Shift 后的Vcom对称时，不会发生闪烁[5]。因为第三、四帧的像素电压均发生了一样的△Vp跳变，根据此可以推导出，伴随着第三、四帧的像素电压降低过程，人体肉眼就能更清晰的感知到两者形成的差别（人眼对低灰阶的亮度敏感性更高），既往也有大量的试验研究发现：在差异化灰阶下闪烁的显著程度是排序是：L127>L160>L180，如果检测到灰阶>L215 时，则通过肉眼是观察不到闪烁现象的。

由于不同的液晶面板于同个灰阶下发生闪烁程度存在着一定差异，不同两个位点之间可能形成十分显著的电压差，进而诱导像素电压差步入至人眼的敏感范畴中。为了将某两点的相位差降至最低，相关人员可以在极性反转信号的基础对信号时序做出相应的微调整：具体是在正式扫描前期先进行一次预充电，其时序见图1所示[6]。

本文这里所提及的“预充电”，实质上便是扫描行在真正驱动寻址的前期，先开启，TFT 进行逆向充电，如图1 所示（Data 电压的虚线部分便代表着预充电信号)。其内的实线框为某一行像素相毗邻的两帧无极性的反转状况。在前一帧为“+”极性的工况下，先进行预充电操作，因为该帧未“一”极性，故而预充电为“+”极性，等同于预充电的极性和前一帧像素的极性是一致的，故而是把像素电位先增大(由S 提升至T)，而后维持一行时间长度（因未时间过短，故而可以将其视为无漏电，但存在着△Vp的跳变），而后于真正寻址时间中朝向“一”极性放电与充电(直至U 位点)。极性是“一”的像素电压会在一帧时间中转变成P 点，随即同极性预充电至Q 点，再逆向充电至L 点[7]。

观察并解读图1 里面的虚线框部分，其是出现极性反转帧与自身前一帧的状况。因为在这样的工况下，预充电的极性和前一像素的极性相反，这就预示着像素电位并不是先充电，而是直接朝向相反方向进行放电，随后在进行充电（从M 点至R 点），这也是R位置低于U 点的主要原因之一，但是若R 电位与Q 点相互毗邻，那么现实寻址时间中由R 点至N 点的充电状况，和前一帧的由Q点到L 点的情况有很大相似之处，这样一来在极性反转帧时便不会发生闪烁现象。

3.3 TFT特性的闪烁处理

根据液晶面板的制备特点，在加入了预充电后，可以明显改善闪烁现象。对于预充电而言，主要是扫描行在真正驱动情况下，需要打开TFT 进行反向充电。但是，仍然存在着较轻的闪烁问题。在TFT 特性曲线分析中，当栅极电压降低时，TFT 的I 逐渐降低而且，在有闪烁现象的面板中，电流在较高、较低的情况下，TFT 开关较低，为了更好的改善残像线问题，需要引入极性反转以及预充电信号，有效避免闪烁问题的出现，从而保证液晶面板制造工序的正常进行，提高TFT 特性的闪烁处理的整体效果[8]。

4 结束语

总而言之，通过对TFT -LCD 驱动信号所引发的线残像关系的分析，线残像的出现与信号线、公共电极之间的寄生电容存在关联。也就是说，在信号线电压减小的情况下，通过反驱动反转方式的确定，可以提高信号的驱动效果，降低介质之间的常数，避免电压畸形问题的出现。而且，在增加预充电、控制TFT 特性开关时，可以改善信号输入的闪烁问题，避免不良信号的出现，为TFT -LCD驱动信号所引发的线残像关系的细条处理提供参考。