改善液晶電視顯示性能的技術和方案分析

TFT-LCD模塊在從傳統的計算機顯示器的應用轉向到電視應用過程中，設計工程師面臨解決響應速度慢、閃爍、背光等技術挑戰。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的新技術，并提供了相應的新型器件應用。

LCD顯示器在過去5年得到快速普及。這種促進筆記本電腦市場發展的技術，如今在很多臺式電腦應用中取代CRT，它能夠清晰地再現文字，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與多媒體體驗的融合，高性能視頻再現正在成為對該技術的一個關鍵要求。過去LCD顯示器的一些缺陷包括色彩再現效果差、運動圖像拖尾現象以及無法再現細節，特別是在非常亮或者非常暗的圖像區域里。

除了技術上的問題之外， LCD顯示器的另一個由來已久的缺點就是成本高。如果不考慮空間占用問題的話，現在的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的一些新技術，以及降低成本的壓力如何與這些技術趨勢相互抵觸。

LCD模塊組件

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

圖1：除了行和列驅動器，LCD顯示器系統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字IC，它負責控制將數據寫入LCD顯示器的掃描機制的時序。時序控制器對列和行驅動器進行復位，以便從顯示器的最上面一行開始寫入數據，每次掃描一行，直到顯示器的最下面一行。行驅動器是功率驅動的，用來選擇在一個指定的時間寫入哪一行的數據。列驅動器將輸入到顯示器的數字視頻數據轉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)提供驅動LCD顯示器中眾多模擬IC(包括將圖像內容驅動到顯示器本身的列驅動器)所需的高電壓。盡管很多人認為TFT-LCD是數字顯示器，但每個像素的亮度實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濾波器來實現色彩再現。由于顯示器的這種模擬特性，AVDD電源必須具備很好的負載調節能力，并且能提供足夠的電流來對顯示器中每個像素進行快速充放電。顯示器內的其它電源包括數字IC所用的邏輯電源，以及為顯示器中行驅動器供電的高電壓Von和負電壓VOFF。對于高性能視頻顯示器來說，使用高性能TFT-LCD調節器非常重要，它可以減少圖像失真和拖尾效應。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動器提供的電壓與VCOM電壓之差決定。

像素發出的光與施加到這個像素上的電壓呈非線性關系，這個所謂的“珈瑪曲線”(見圖3)實際上是一個S曲線，它相對VCOM可以是正值，也可以是負值。事實上，大多數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，避免了與偏壓相關的老化(burn-in)問題。由于每個面板都有不同的珈瑪曲線響應，列驅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動器。由于LCD面板本身并不發光，因此需要背光，LCD實際上是打開或關閉來自其后面光源的光。現在幾乎所有的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。