赵新科，孙彦竹，姜晓飞（深圳创维-RGB电子有限公司，深圳 518108）
摘 要：在液晶的制程中，由于无法将液晶彻底纯化，不可防止地会在其间残留一些可移动杂质离子，再加上液晶分子的特性，在不平衡数据信号下呈现残影问题是无法防止的。据此，本文经过添加强制极性翻转信号，能够极大地改进数据信号不平衡带来的残影问题，防备永久性残影发生。
关键词：液晶；残像；回转；LCD电视；TFT LCD
0 导言
TFT LCD（薄膜晶体管液晶显现器)需求电压操控来发生灰阶。如图1所示，在两层玻璃间，夹着液晶，就会构成平行板电容器。将液晶层分红n个薄层，可假设在每个薄层中的液晶分子与平行电极之间的视点是相同的，每个薄层的液晶电容相互串联，构成平行电极的电容，咱们称之为C LC （Capacitor of liquid crystal，液晶电容）。计算公式为：
这个电容一般会很小。且在实践状况下， C LC 电容无法将电压坚持到下一次更新画面数据的时分。也便是，当TFT给 C LC 充电之后， C LC 存储的电荷量太少，电容漏电导致C LC 两头电压敏捷减小，鄙人一次数据改写前，电压改动很大，导致显现的灰阶会发生改动。因此，一般地，在面板规划时会并联一个存储电容CS（Storage capacitor），如图2。等效为增大平行板电容容值，减小其两头电压改动量，这样就能够减小显现灰阶的漂移。
如图1所示，液晶分子会在电场效果下发生歪曲—向列效应。经过操控TFT的开关，并调整源极电压，使平行板电极充放电，然后操控液晶偏转程度，而液晶偏转程度反映到显现上，便是玻璃的透光率，图3是相对透射率与电压的联系曲线，不同电压对液晶的相对透射率的影响不同。在不同电压下，液晶分子的摆放会改动，一方面会反应在液晶电容值的改动上，另一方面也会反应在透射率的改动上。
1 残影发生原理
在液晶的制程中，由于无法将液晶彻底纯化，不可防止地会在其间残留一些可移动杂质离子。图4为液晶分子在电场中的散布状况，在未施加电压时，液晶分子依照取向膜的方向摆放着，杂质离子自在移动，动态上是电平衡的。当在电极板两头加上电场后，液晶分子会由于电场效果而发生电子云，使液晶分子在电场的驱动下偏转必定视点。从式（2）（3）可知，液晶分子偏转视点由外加电场的巨细决议，而不由电场的方向决议——由于电场反向时，力矩 τ // 和 τ ⊥ 的巨细和方向都没有改动，这也是能够加“极性翻转”的最重要的前提条件。
液晶在电场效果下的滚动力矩公式为：
在电场驱动下，每一层液晶分子都会发生电偶极子。液晶分子在电场效果下分化出自在离子，再加上液晶资料会掺杂进去少数杂质离子，这些离子在电场效果下向取向层外表集合，当离子集合到满足电压的时分，会使液晶发生极化现象，导致驱动电压对液晶分子的效果削弱。
假如施加电压平均值不为零时，离子会趋向一个方向运动，一向移动到液晶与取向膜的界面，而被获取在此界面上。这些被获取在界面上的带电离子与会另一电极上相反极性的带电离子构成内建电场，这个内建电场会与外加电场效果，一同影响液晶的摆放与透射率，使透射率—电压联系发生改动。
此刻若切换画面，其现已集合的离子不能马上脱离，使输入的驱动电压不能准确效果在液晶上，终究致使透射率与其他当地不同（或是透过光太多，或是透过光太少），这便是咱们称的残像。
以上从分子层面剖析了为什么会发生残影，下面将从信号传输方面剖析残影的发生。一般来说，是非棋盘格图画下，是非交界处最简单呈现残影。如图5，对是非交界处信号剖析，能够知道，SoC接纳的奇数帧信号只包括奇数行的有用数据，而偶数帧信号只包括偶数行的有用数据，所以SoC在给屏信号前，有必要要对收到的信号进行处理，为了图画能滑润过渡，一般会采纳差值处理的办法。差值处理便是将相邻的两行数据加和除以2，得到的值再取负。由于上面说到，极性翻转的办法来驱动液晶不会影响其摆放与透射率，所以值取负不会影响色彩显现。所以屏得到的奇数帧的信号中，偶数行数据现已被差值处理，偶数帧信号中，奇数行数据现已被差值处理，如图5，斜体字为SoC差值处理数据。
图6是交界处像素偏置电压的改动，是非交界处的A行和B行，每一帧的正负偏置电压均不对称，因此在是非棋盘格下老化一段时间后，由于A行一向在-L127和+L255之间、B行在+L0和-L127之间不平衡改动，A行被正极极化、B行被负极极化。这是由于，液晶分子由于施加直流电压成分导致液晶内移动电荷定向集合，这些电荷使配向膜发生诱电分极。当长期被极化时，配向膜分极越来越严峻，残留电荷越来越多，俩配向膜间的内建电场增大。所以，长期处在这样的画面下，直流成分将在配向膜/液晶的界面引起诱电分极，终究导致残影。更严峻的，液晶在长期的DC偏置下，致使液晶过渡极化（烧付），失掉正确旋转才能，一起较难开释电荷，构成影响液晶偏转的电场。
2 强制翻转原理
以直流办法驱动液晶，绝大部分的电压差会发生在取向膜上，无法改动液晶分子的摆放，因此不能操控光阀；而运用沟通办法驱动液晶，当施加电压的平均值不为零，也便是电压正负极不对称，由于直流残留效应，导致液晶易呈现残影。
为处理残影问题，能够在驱动液晶时，添加强制极性翻转操控功用，便是每过必定帧数之后，就强制让下一帧的一切数据极性翻转。
如图7，无强制极性翻转信号时，像素上的电压改动为：在扫描时间内，像素电压从0充电到Data电压的98%以上，扫描线封闭后，像素电压会由于扫描封闭发生跳变，然后会坚持该电平直到下一次扫描，下一帧会负向充电，此信号改动称为行（列）翻转。
当添加强制极性翻转信号时，像素上的电压改动为：如箭头所指，在一帧结束时，下一帧持续同向充电，对其进行强制翻转，在这里，第4帧是在第3帧电压的基础上持续充电。这就能够处理图中电压不对称的问题，如图8，由于强制翻转，就会使A行数据从-L127和+L255的改动转为在+L127和-L255间的改动，同理，B行从+L0和-L127的改动转为在-L0和+L127间的改动。这样，液晶虽然在若干帧内不平衡，可是从长期上看却是平衡的，此办法能够很好地处理液晶残影问题，防止呈现永久性残影问题。
3 定论
本文经过对液晶特性剖析，找出残影发生的实质问题——数据信号不平衡导致离子过渡集合，然后从处理“离子过渡集合”问题动身，找到动态平衡的办法——强制极性翻转法。残影是LCD不可防止的问题，但经过强制翻转信号的办法，能够很好地改进液晶残影问题。但若想要更好减轻液晶残影，最好尽可能进步液晶纯度，下降杂质离子含量。
参考文献
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本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第10期第74页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
