LCD显示屏出现闪烁的原因与解决

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比较CRT与LCD两类显示屏时，其中一项最为普遍见到的差别是闪烁问题。一般都会以为CRT显示屏有闪烁，而LCD则没有，查实两类显示屏皆有某程度上的闪烁，机制上的差异和纠正方法影响到成功率。本文讲述LCD显示屏上出现闪烁的原因，并且提出避免闪烁的方法。

LCD显示技术

液晶体显示屏（LCD）於1973年出现於计算器上，首个LCD是嵌入有七段字画，让数字得以被显示。下一代LCD则於1980年面世，属於点阵式（dot-matrix）显示，除显示数字外，还有字符和图形，比如是简单的单色电脑显示屏或者流行的"电子宠物" 他妈哥池。这些矩阵设计藉著启动阵中的行与列的像素作为控制，取代了每一像素需一条独立的控制线。至1980年代末，彩色滤光片成功地嵌入LCD设计里面。自始以後，历代产品皆集中於屏幕尺寸、显示器重量，能量效益、视角等提升上。

图1. 通过施加电压控制液晶体分子的垂直排列情况，光线可沿著分子穿过。

虽然不断改良，但是LCD显示屏的基本操作仍旧不变。LCD显示屏的像素阵不断地被背底光照耀，久的光消除了在CRT发现的一类闪烁（磷点随每一刷新周期作脉动闪光））。反之，LCD像素夹在上下两块带有彼此垂直坑纹的玻璃板之间，如图1所示。这些坑纹对准液晶体，组成通道，给背底光通过往屏幕的前方。透射的光量取决於液晶体的方位。并且与施加的电压成比例。

上下两板是彼此垂直偏光的。两板之间的电压调校液晶体於扭曲模式中，以配合每一板的偏光。来自背底光的光线穿过已调校的液晶体。反之，当液晶体没有被调校时，光线就被阻隔，调校的分量与施加电压成比例，并且担当为光度控制。

表1. 列出各种不同视像格式的像素阵列大小

外层板是滤色镜片（RGB），红、绿、蓝区（每一称为子像素）被纳入于每一像素里，与每一原色相关的色区被分开寻址，故此能够显示全色彩和光度。像素数目决定了显示屏的清晰度。表1列出各种不同视像格式的像素阵列大小。须注意像素阵列大小的数目不是直接转为宽高比，因为像素不是呈典型的正方形。

LCD闪烁的原因

图2. LCD显示屏中闪烁的视觉例子。

（a）（左图）LCD经优化的闪烁。（b）（右图）LCD有过量闪烁

在LCD显示屏上的闪烁有别於CRT，LCD闪烁乃本身呈现褪色，而并非是脉动光。如图2a及2b所示，图2a是LCD显示屏经己被调节至减少闪烁，而图2b是LCD有过强闪烁，这是因为LCD的刷新率高达300Hz所致。

图3. 单一LCD像图之电路

图3所示为驱动单一LCD像素的电路。栅极电压充电为一个开关，一般被放大至成为-5V至20V，视频源极上一般电压范围由0V至10V，提供出现在像素上的亮度信息。像素下面是被连接到屏幕的底板，在这节点上的电压为Vcom。

这种布局方式虽发挥作用，但却减低屏幕寿命，假定Vcom电压在地。像素上的电压变化由0V至10V，假定平均为5V，这就有重大的DC电压在每一像素的两端，这DC电压造成电荷储存。在长期来讲，因著像素上的电极电镀

有离子杂质而令到像素恶化，这是导致影像残留的原因，常见於旧的TFT-LCD屏板上颜色变淡。

LCD屏幕的结构是对称的（图1），正压与负压任一个都可利用来调校液晶体，其中可以充份利用这方面的是将公共电压移到视频信号的中点（5V），现在视频信号上下摆动於公共电压（Vcom）上，於是在像素上制造出一个"净零效果"（net-zero effect）。这个发生在液晶体上的净零效果消除了老化和影像残留问题。这种技术要在清晰度上作出协调，因为视频信号行走5V至全亮度，代替10V。

图4. 交替帧中对於三种反转模式的LCD像素相位分布∶帧反转、线反转、点反转。

要在显示屏上获得一个净零效果，可以在整个LCD画面上使用各种不同的反转模式（图4）。最简单类型是帧反转（Frame Inversion），在这种驱动方法下，画面上每一像素都在继後每一帧中反转了。帧反转在像素上造出一个相对於时间的净零效果。其他两种方法都是纳入於每一帧内的反转，线反转（line inversion）在每一水平线上交替改变相位。线反转的交替方式施加在一对水平线的公共相位上（而非单一线），称为线对反转（line-paired inversion）。点反转（dot inversion）是反转每一相邻像素的相位好像西洋象棋的棋盘。三种方法也是在像素上造出相对於时间的净零效果。反转模式由厂方选择，并将之嵌入在驱动电路里。在所有情况当中，每一显示帧都是交替反相的。

Vcom电压需准确放置在视频信号中点上才能避免闪烁。当要说明为何显示屏会闪烁，假定因为制造屏幕的关系。Vcom定在5.5V。倘若视频信号摆动於0V与10V之间，满度电压就会在每一图场有所差别，在一图场上满度电压是4.5V，而在另一图场的满度电压是5.5V，在满度电压中这个差异会转化为光度差，於是出现闪烁。

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