TFT-LCD技術(shù)的高度發(fā)展，已經(jīng)并繼續(xù)改變著現(xiàn)代社會(huì)人們的生活方式。TFT-LCD因其分辨率高，沒有閃爍，體小量輕，沒有用幾年的時(shí)間便在計(jì)算機(jī)終端顯示領(lǐng)域取代已經(jīng)有百年歷史的CRT顯示的壟斷地位，同時(shí)還創(chuàng)立了以筆記本電腦和手機(jī)為代表的新的移動(dòng)顯示應(yīng)用領(lǐng)域。TFT-LCD在以字符和圖表顯示為主要目標(biāo)的計(jì)算機(jī)終端顯示領(lǐng)域取得的巨大成績，大大鼓舞了LCD工作者向顯示的最高領(lǐng)域——視頻圖像顯示乃至高清晰度視頻圖像顯示進(jìn)軍的信心。一段時(shí)間以來，小尺寸液晶電視從商場(chǎng)貨架的角落里走了出來，開始了向CRT電視挑戰(zhàn)的進(jìn)程。現(xiàn)在100＂、84＂的全高清LCD電視樣品已經(jīng)問世， 32＂、37＂和42＂的液晶電視正越來越受到消費(fèi)者的歡迎。 "t{|e6   
TzCNY@y  
然而人們?cè)谫澷p液晶電視分辨率高，圖像精細(xì)的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了液晶電視在顯示運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)會(huì)出現(xiàn)拖影和模糊的情形，這是顯示視頻圖像所不能允許的。人們很容易聯(lián)想到液晶材料響應(yīng)速度不夠高是引起模糊的主要原因。可是在把響應(yīng)速度提到足夠高以后，上述現(xiàn)象有了改善，但仍不能消除。人們才轉(zhuǎn)而向更深入的方向進(jìn)行研究。原來TFT-LCD工作在保持模式（Hold-Type）是產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)圖像模糊的重要原因。 !H5r+%Oo|  
*W#_W]Tu  
TFT-LCD的保持模式及在顯示運(yùn)動(dòng)圖像方面的局限 L0Fhjbc  
無源LCD由于液晶像素的雙向?qū)�通特性，�?dòng)態(tài)矩陣選址時(shí)會(huì)出現(xiàn)串?dāng)_現(xiàn)象，掃描行數(shù)越多，串?dāng)_就越嚴(yán)重，因此無法實(shí)現(xiàn)大容量的信息顯示。于是人們?cè)诿總�(gè)像素上串入一個(gè)薄膜晶體管，用TFT的通斷來控制像素的通斷。TFT的串入使像素雙向?qū)�通的特性變成了單向�(qū)�通，矩陣選址的串?dāng)_消失了，掃描行數(shù)從理論上可以無窮多，可以實(shí)現(xiàn)大容量的信息顯示。為了提高TFT-LCD的顯示質(zhì)量，人們往往在串入TFT的同時(shí)，還設(shè)計(jì)一個(gè)與液晶像素并聯(lián)的存儲(chǔ)電容CS，如圖1所示，TFT打開時(shí)，信號(hào)電流給CS充電，在CS上形成一個(gè)與信號(hào)大小成正比的直流電壓。在TFT關(guān)閉期間，CS上的電壓在整個(gè)幀周期內(nèi)基本保持不變，并驅(qū)動(dòng)該像素始終保持在相應(yīng)的開啟狀態(tài)。這就是所謂的“保持”型工作狀態(tài)。存儲(chǔ)電容CS的引入使TFT-LCD的占空比提高到１，其對(duì)比度和顯示質(zhì)量達(dá)到了靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的水平，使得TFT-LCD很快在計(jì)算機(jī)終端顯示上獲得了巨大的成功。 jM E==)Y  
TFT-LCD在顯示運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)出現(xiàn)的問題，使人們不禁想起了CRT。為什么CRT在顯示運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)沒有類似的情況發(fā)生？經(jīng)過仔細(xì)比較和深入研究發(fā)現(xiàn)，CRT是工作在脈沖（impulse）發(fā)光的工作模式，和TFT的保持模式有很大的不同。 <]u~;e57  
進(jìn)一步的研究表明，矩陣顯示有以下幾種顯示形式： M]+FTz  
逐點(diǎn)脈沖發(fā)光，如CRT。 B^z3u=ll  
逐行順序顯示，如無源LCD，無源OLED，F(xiàn)ED等。 p&:(D=pIu  
逐幀順序顯示（即幀保持模式），如TFT-LCD，有源OLED等。 5F8sigr/h  
子場(chǎng)顯示，如PDP。 FK$?8Jp  

aK%i=6j!  
我們把CRT、PDP、TFT-LCD三種模式發(fā)光的情況示于圖2。圖2顯示了某一個(gè)像素在一幀時(shí)間內(nèi)發(fā)光隨時(shí)間的分布。這三種情況下，人眼所感覺到的平均亮度是相同的，但不同的顯示模式發(fā)光隨時(shí)間的分布是不同的。CRT只在很短的時(shí)間內(nèi)脈沖發(fā)光，LCD是在一幀的全部時(shí)間內(nèi)平均發(fā)光。PDP則處于二者之間，只在某些子場(chǎng)持續(xù)的時(shí)間內(nèi)有幾個(gè)到幾百個(gè)脈沖發(fā)光，按不同的灰度分布于一幀內(nèi)不同的時(shí)間點(diǎn)上。 
{ws:g![  
~olta\|  
其實(shí)顯示運(yùn)動(dòng)圖像出現(xiàn)的圖像質(zhì)量下降的現(xiàn)象最先在PDP-TV上被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)镻DP比LCD較早進(jìn)入了視頻顯示領(lǐng)域。最先提出TFT-LCD保持模式是產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)圖像模糊的原因并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的T.Kurita和T.Yamamoto先前都是研究降低PDP偽輪廓現(xiàn)象的。1998年日本NHK科學(xué)和技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室的T.Kurita首先提出了哪怕液晶材料的響應(yīng)時(shí)間下降為零，具有保持型工作特性的TFT-LCD在顯示運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)仍然會(huì)出現(xiàn)模糊現(xiàn)象的看法。緊接著T.Yamamoto設(shè)計(jì)了一套用儀器模擬人眼感知的設(shè)備，證實(shí)了T.Kurita的想法。從此降低運(yùn)動(dòng)圖像模糊的研究進(jìn)入了全新的領(lǐng)域。保持型顯示產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)圖像模糊的問題，主要是因?yàn)槿搜鄹�蹤在屏幕上移�?dòng)的物體時(shí)，看到的是一幅幅不同位置的圖像在視網(wǎng)膜上積累所形成的圖片。只要把圖上的子場(chǎng)換成充滿一幀的發(fā)光就可以，其結(jié)論也是相同的。 @y (9LSs  
>l\?K8jL9  
運(yùn)動(dòng)圖像模糊的測(cè)量和定量評(píng)價(jià)方法 xJvM l`2;  
為了證實(shí)Kurita提出的TFT-LCD的保持型工作方式是產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)圖像模糊原因的看法，日立研究所的Yamamoto設(shè)計(jì)制作了一套可以模擬人眼積分效果的測(cè)量運(yùn)動(dòng)圖像質(zhì)量的裝置。Yamamoto認(rèn)為人眼所感知的運(yùn)動(dòng)圖像是暫存的連續(xù)圖像在和運(yùn)動(dòng)圖像作同步移動(dòng)的眼球上的積分，我們可以用暫存的分立圖片在和運(yùn)動(dòng)圖像作同步移動(dòng)位置時(shí)的積分來重現(xiàn)。他所研制的時(shí)基圖像積分測(cè)量系統(tǒng)（TIM）的方塊圖如圖3所示，單幅黑條圖像在LCD屏幕上以水平方向移動(dòng)，它的寬度、移動(dòng)速度和色彩都可以調(diào)節(jié)。用CCD拍攝不同時(shí)刻運(yùn)動(dòng)黑條的照片。因不人眼不能在1/300秒以內(nèi)分辨物體亮度的變化，所以CCD拍照的頻率要大于300Hz（即每幀至少拍5張），而且快門的速度要小于3ms。最后人眼感知的圖像通過對(duì)不同時(shí)刻圖像照片的積分，同時(shí)考慮人眼一定程度的跟隨位移而得出。 gCMwmanX  
CywQ  
TIM系統(tǒng)所得結(jié)果如圖3所示，目標(biāo)為白底上32像素寬度的黑條，每幀向右移動(dòng)8個(gè)像素。可以看到： <fJ*{$[p  
黑條中間的黑度降低，也就是運(yùn)動(dòng)圖像的動(dòng)態(tài)對(duì)比度下降。 uKI2KWU?2  
原來清晰的黑條前沿和后沿變成了一定寬度的模糊區(qū)域，這就是我們所關(guān)心的運(yùn)動(dòng)圖像的模糊現(xiàn)象。為了能定量地研究模糊的程度，進(jìn)一步觀察A-A剖面的亮度分布。我們引入一個(gè)邊緣模糊寬度（blurred-edge-width.BEW）的概念，它可以定義為邊緣亮度變化在10％到90％之間的寬度。BEW顯然和液晶材料的響應(yīng)時(shí)間，TFT-LCD的保持時(shí)間，以及物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。 mgB7l0)b  
Yamamoto得出幾點(diǎn)結(jié)論： LM*#DLadk  
(Ut)APM  
對(duì)于慢速響應(yīng)的LCD，BEW主要決定于液晶材料的響應(yīng)速度和液晶像素的響應(yīng)時(shí)間，若CLC«Cs，液晶像素響應(yīng)較快。 _$+lyea   
對(duì)于響應(yīng)速度快的LCD，BEW決定于TFT-LCD的保持特性，幀頻提高，保持時(shí)間縮短，BEW成反比減少。 X676*;:!.  
運(yùn)動(dòng)圖像模糊的解決方法 2qb,bp1$  
運(yùn)動(dòng)圖像模糊的解決方法是當(dāng)前一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。人們用不同的方法研究和模擬人眼感知運(yùn)動(dòng)圖像的情況。上節(jié)介紹的TIM系統(tǒng)是其中影響較大，為多數(shù)平板顯示工作者接受的方法。這一方法為解決運(yùn)動(dòng)圖像模糊問題奠定了良好的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。當(dāng)前解決模糊問題主要從提高液晶像素的響應(yīng)速度，改進(jìn)TFT-LCD 所固有的保持特性，也就是模仿CRT的脈沖工作方式入手，已經(jīng)取得了良好的效果。 l3sL!D1u  
%n3l
m(-0U  
1、提高液晶像素的響應(yīng)速度 Z;^U
Y\&X  
液晶像素的響應(yīng)速度對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像的影響可以分為2種情況。若響應(yīng)時(shí)間大于幀周期，則前后二幀的圖像出現(xiàn)重疊，嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)圖像質(zhì)量。若響應(yīng)時(shí)間小于幀周期，則由于TFT的保持特性運(yùn)動(dòng)圖像產(chǎn)生模糊現(xiàn)象。提高液晶像素的響應(yīng)速度可以從以下幾個(gè)方面入手： ; 7`y
##  
從液晶材料的角度看，LC的粘度越低，它的響應(yīng)速度就越快。LC的△ε越大，上升的響應(yīng)速度越快。通過降低液晶材料的粘度和提高△ε，現(xiàn)在新型含氟液晶材料響應(yīng)速度可以達(dá)到8ms以下。 p&nIUx"  
從液晶盒設(shè)計(jì)的角度看，液晶材料的下降響應(yīng)時(shí)間正比于盒厚的平方，即τf∝d2。減少盒厚可以有效地提高響應(yīng)速度，但盒厚的降低影響到對(duì)比度，同時(shí)增加工藝難度�，F(xiàn)在的盒厚最薄可以做到4µm左右。 Yy4?|wVl  
從TFT像素設(shè)計(jì)的角度看，像素電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于存儲(chǔ)電容，即CLC«Cs，可以提高像素的響應(yīng)速度。這已經(jīng)是TFT陣列設(shè)計(jì)的一項(xiàng)準(zhǔn)則。 'g8~