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，沒有用幾年的時間便在計算機終端顯示領(lǐng)域取代已經(jīng)有百年歷史的CRT顯示的壟斷地位，同時還創(chuàng)立了以筆記本電腦和手機為代表的新的移動顯示應(yīng)用領(lǐng)域。TFT-LCD在以字符和圖表顯示為主要目標(biāo)的計算機終端顯示領(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軍的信心。一段時間以來，小尺寸液晶電視從商場貨架的角落里走了出來，開始了向CRT電視挑戰(zhàn)的進程�，F(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者的歡迎。
%~dn5t ; `)i4ZmE| 然而人們在贊賞液晶電視分辨率高，圖像精細的同時，也發(fā)現(xiàn)了液晶電視在顯示運動圖像時會出現(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行研究。原來TFT-LCD工作在保持模式（Hold-Type）是產(chǎn)生運動圖像模糊的重要原因。
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Emh TFT-LCD的保持模式及在顯示運動圖像方面的局限
vA?3kfL|# 無源LCD由于液晶像素的雙向?qū)ㄌ匦裕瑒討B(tài)矩陣選址時會出現(xiàn)串?dāng)_現(xiàn)象，掃描行數(shù)越多，串?dāng)_就越嚴(yán)重，因此無法實現(xiàn)大容量的信息顯示。于是人們在每個像素上串入一個
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)ǖ奶匦宰兂闪藛蜗驅(qū)ǎ仃囘x址的串?dāng)_消失了，掃描行數(shù)從理論上可以無窮多，可以實現(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，還設(shè)計一個與液晶像素并聯(lián)的存儲電容CS，如圖1所示，TFT打開時，信號電流給CS充電，在CS上形成一個與信號大小成正比的直流電壓。在TFT關(guān)閉期間，CS上的電壓在整個幀周期內(nèi)基本保持不變，并
驅(qū)動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)。存儲電容CS的引入使TFT-LCD的占空比提高到１，其對比度和顯示質(zhì)量達到了靜態(tài)驅(qū)動的水平，使得TFT-LCD很快在計算機終端顯示上獲得了巨大的成功。
![[: Z TFT-LCD在顯示運動圖像時出現(xiàn)的問題，使人們不禁想起了CRT。為什么CRT在顯示運動圖像時沒有類似的情況發(fā)生？經(jīng)過仔細比較和深入研究發(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。
t,5AoK/NL9 進一步的研究表明，矩陣顯示有以下幾種顯示形式：
L$]Y$yv 逐點脈沖發(fā)光，如CRT。
>(gbUW 逐行順序顯示，如無源LCD，無源OLED，F(xiàn)ED等。
4E$6&,\ 逐幀順序顯示（即幀保持模式），如TFT-LCD，有源OLED等。
|i (@1 l 子場顯示，如PDP。
m*AiP]Qu bz\nCfU 我們把CRT、PDP、TFT-LCD三種模式發(fā)光的情況示于圖2。圖2顯示了某一個像素在一幀時間內(nèi)發(fā)光隨時間的分布。這三種情況下，人眼所感覺到的平均亮度是相同的，但不同的顯示模式發(fā)光隨時間的分布是不同的。CRT只在很短的時間內(nèi)脈沖發(fā)光，LCD是在一幀的全部時間內(nèi)平均發(fā)光。PDP則處于二者之間，只在某些子場持續(xù)的時間內(nèi)有幾個到幾百個脈沖發(fā)光，按不同的灰度分布于一幀內(nèi)不同的時間點上。
X-yS9E U@".XIDQ 其實顯示運動圖像出現(xiàn)的圖像質(zhì)量下降的現(xiàn)象最先在PDP-TV上被發(fā)現(xiàn)，因為PDP比LCD較早進入了視頻顯示領(lǐng)域。最先提出TFT-LCD保持模式是產(chǎn)生運動圖像模糊的原因并用實驗驗證的T.Kurita和T.Yamamoto先前都是研究降低PDP偽輪廓現(xiàn)象的。1998年日本NHK科學(xué)和技術(shù)研究實驗室的T.Kurita首先提出了哪怕液晶材料的響應(yīng)時間下降為零，具有保持型工作特性的TFT-LCD在顯示運動圖像時仍然會出現(xiàn)模糊現(xiàn)象的看法。緊接著T.Yamamoto設(shè)計了一套用儀器模擬人眼感知的設(shè)備，證實了T.Kurita的想法。從此降低運動圖像模糊的研究進入了全新的領(lǐng)域。保持型顯示產(chǎn)生運動圖像模糊的問題，主要是因為人眼跟蹤在屏幕上移動的物體時，看到的是一幅幅不同位置的圖像在視網(wǎng)膜上積累所形成的圖片。只要把圖上的子場換成充滿一幀的發(fā)光就可以，其結(jié)論也是相同的。
e= i9l ad<ZdO*h 運動圖像模糊的測量和定量評價方法
Jb!s#g 為了證實Kurita提出的TFT-LCD的保持型工作方式是產(chǎn)生運動圖像模糊原因的看法，日立研究所的Yamamoto設(shè)計制作了一套可以模擬人眼積分效果的測量運動圖像質(zhì)量的裝置。Yamamoto認為人眼所感知的運動圖像是暫存的連續(xù)圖像在和運動圖像作同步移動的眼球上的積分，我們可以用暫存的分立圖片在和運動圖像作同步移動位置時的積分來重現(xiàn)。他所研制的時基圖像積分測量
系統(tǒng)（TIM）的方塊圖如圖3所示，單幅黑條圖像在LCD屏幕上以水平方向移動，它的寬度、移動速度和色彩都可以調(diào)節(jié)。用
CCD拍攝不同時刻運動黑條的照片。因不人眼不能在1/300秒以內(nèi)分辨物體亮度的變化，所以CCD拍照的頻率要大于300Hz（即每幀至少拍5張），而且快門的速度要小于3ms。最后人眼感知的圖像通過對不同時刻圖像照片的積分，同時考慮人眼一定程度的跟隨位移而得出。
,u5i iR ATD4 %|a9h TIM系統(tǒng)所得結(jié)果如圖3所示，目標(biāo)為白底上32像素寬度的黑條，每幀向右移動8個像素。可以看到：
8$ _8Yva"e 黑條中間的黑度降低，也就是運動圖像的動態(tài)對比度下降。
~kZ? e1H 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)心的運動圖像的模糊現(xiàn)象。為了能定量地研究模糊的程度，進一步觀察A-A剖面的亮度分布。我們引入一個邊緣模糊寬度（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)時間，TFT-LCD的保持時間，以及物體運動的速度有關(guān)。
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h %. Yamamoto得出幾點結(jié)論：
/,9n1| FrG mN" g~o* 對于慢速響應(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)時間，若CLC«Cs，液晶像素響應(yīng)較快。
% PM8;] 對于響應(yīng)速度快的LCD，BEW決定于TFT-LCD的保持特性，幀頻提高，保持時間縮短，BEW成反比減少。
B5qlU4km& 運動圖像模糊的解決方法
*5" )3\/ 運動圖像模糊的解決方法是當(dāng)前一項研究熱點。人們用不同的方法研究和模擬人眼感知運動圖像的情況。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。這一方法為解決運動圖像模糊問題奠定了良好的理論和實驗基礎(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。
i7O8f ^| rVb61$ 1、提高液晶像素的響應(yīng)速度
EE~DU;p;] 液晶像素的響應(yīng)速度對運動圖像的影響可以分為2種情況。若響應(yīng)時間大于幀周期，則前后二幀的圖像出現(xiàn)重疊，嚴(yán)重影響運動圖像質(zhì)量。若響應(yīng)時間小于幀周期，則由于TFT的保持特性運動圖像產(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方面入手：
f!} e*oX 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)速度可以達到8ms以下。
'q{d? K 從液晶盒設(shè)計的角度看，液晶材料的下降響應(yīng)時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比度，同時增加工藝難度�，F(xiàn)在的盒厚最薄可以做到4µm左右。
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