改善液晶電視顯示性能的技術(shù)和方案分析

TFT-LCD模塊在從傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)顯示器的應(yīng)用轉(zhuǎn)向到電視應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)工程師面臨解決響應(yīng)速度慢、閃爍、背光等技術(shù)挑戰(zhàn)。本文討論了包括消除珈瑪失配、改善明暗圖像的對比度等解決這些挑戰(zhàn)的新技術(shù)，并提供了相應(yīng)的新型器件應(yīng)用。

LCD顯示器在過去5年得到快速普及。這種促進(jìn)筆記本電腦市場發(fā)展的技術(shù)，如今在很多臺式電腦應(yīng)用中取代CRT，它能夠清晰地再現(xiàn)文字，并以無需占用整個桌面的外形尺寸提供較大的顯示面積。如今，隨著PC與多媒體體驗(yàn)的融合，高性能視頻再現(xiàn)正在成為對該技術(shù)的一個關(guān)鍵要求。過去LCD顯示器的一些缺陷包括色彩再現(xiàn)效果差、運(yùn)動圖像拖尾現(xiàn)象以及無法再現(xiàn)細(xì)節(jié)，特別是在非常亮或者非常暗的圖像區(qū)域里。

除了技術(shù)上的問題之外， LCD顯示器的另一個由來已久的缺點(diǎn)就是成本高。如果不考慮空間占用問題的話，現(xiàn)在的CRT提供了一種非常具有成本效益的顯示方案。LCD面板的價格下降很快，特別是在去年下半年，面板供過于求，這導(dǎo)致了很多廠商降低它們的價格，盡管也有一些廠商通過削減產(chǎn)量以使供需平衡。

本文將討論能使TFT-LCD具有更好的視頻再現(xiàn)的一些新技術(shù)，以及降低成本的壓力如何與這些技術(shù)趨勢相互抵觸。

LCD模塊組件

圖1給出了LCD模塊的典型電路。無論面板是設(shè)計(jì)用來做筆記本、臺式電腦的顯示器，還是應(yīng)用在電視機(jī)上，所有這些功能都是必需的，但是每類產(chǎn)品的性能不一樣。

圖1：除了行和列驅(qū)動器，LCD顯示器系統(tǒng)還依賴于珈瑪校正和多電源 電壓。

時序控制器是位于面板中心的一個數(shù)字IC，它負(fù)責(zé)控制將數(shù)據(jù)寫入LCD顯示器的掃描機(jī)制的時序。時序控制器對列和行驅(qū)動器進(jìn)行復(fù)位，以便從顯示器的最上面一行開始寫入數(shù)據(jù)，每次掃描一行，直到顯示器的最下面一行。行驅(qū)動器是功率驅(qū)動的，用來選擇在一個指定的時間寫入哪一行的數(shù)據(jù)。列驅(qū)動器將輸入到顯示器的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可存儲在每一個像素單元里的模擬電壓。

圖2：EL76?2器件產(chǎn)生4個電源電壓。

每個LCD面板顯然都需要電源，面板上有4個主要的電壓電源。主電源(AVDD)提供驅(qū)動LCD顯示器中眾多模擬IC(包括將圖像內(nèi)容驅(qū)動到顯示器本身的列驅(qū)動器)所需的高電壓。盡管很多人認(rèn)為TFT-LCD是數(shù)字顯示器，但每個像素的亮度實(shí)際上是由存儲在像素單元中的模擬電壓電平所決定的，并利用在像素之前的RGB濾波器來實(shí)現(xiàn)色彩再現(xiàn)。由于顯示器的這種模擬特性，AVDD電源必須具備很好的負(fù)載調(diào)節(jié)能力，并且能提供足夠的電流來對顯示器中每個像素進(jìn)行快速充放電。顯示器內(nèi)的其它電源包括數(shù)字IC所用的邏輯電源，以及為顯示器中行驅(qū)動器供電的高電壓Von和負(fù)電壓VOFF。對于高性能視頻顯示器來說，使用高性能TFT-LCD調(diào)節(jié)器非常重要，它可以減少圖像失真和拖尾效應(yīng)。像EL7585(見圖2)這樣的器件在單個IC中包含所有這4個電源，另外還提供對避免損壞LCD顯示器很重要的電源排序功能。

利用VCOM放大器為顯示器中所有像素提供一個非常穩(wěn)定的參考電壓。這個電壓通常約為AVDD值的一半，每個像素的亮度由列驅(qū)動器提供的電壓與VCOM電壓之差決定。

像素發(fā)出的光與施加到這個像素上的電壓呈非線性關(guān)系，這個所謂的“珈瑪曲線”(見圖3)實(shí)際上是一個S曲線，它相對VCOM可以是正值，也可以是負(fù)值。事實(shí)上，大多數(shù)面板上的像素在兩極之間交替切換，這樣顯示器上的平均電壓值為0V，避免了與偏壓相關(guān)的老化(burn-in)問題。由于每個面板都有不同的珈瑪曲線響應(yīng)，列驅(qū)動器需要一個參考曲線，這樣它們能為每個像素提供合適的電壓驅(qū)動，得到所需的亮度。一般采用珈瑪緩沖器提供這種曲線，也可以用一串電阻模擬該曲線。

在LCD框圖中，最后的器件是背光驅(qū)動器。由于LCD面板本身并不發(fā)光，因此需要背光，LCD實(shí)際上是打開或關(guān)閉來自其后面光源的光?，F(xiàn)在幾乎所有的LCD面板都使用CCFL(冷陰極熒光燈)背光，這些CCFL的驅(qū)動需要非常高的交流電壓波形。一般筆記本和顯示器的面板只需要一個CCFL控制器，然而大面板、TV類型的顯示器要求更亮的背光，也即需要更多的CCFL，因而需要更多的驅(qū)動器。來自這些CCFL的光還必須匹配，否則顯示屏的圖像亮度將不均勻。