如何改进LCD液晶屏的响应时间?

2021-06-30 15:11发布

液晶显示器(LCD)是目前唯一的显示技术。响应时间是一个令人关注的问题。其他显示技术,如有机发光二极管(OLED)、阴极射线管(CRT)、等离子体、真空荧光显示器(VFD)和最新的三星微LED显示器,都没有响应时间问题。

111.png


为什么液晶显示器S的响应时间较慢,是因为液晶材料是夹在两片玻璃基板电极之间的有机物质流体。当施加功率时,液晶分子在电极之间平行扭曲,液晶分子被迫与电极垂直。这个过程需要时间,因此响应时间,因为液晶流体有粘度。粘度越高,响应时间越长。这就解释了为什么温度越低,液晶显示器的响应就越慢。如果您阅读lcd显示数据表,您将发现lcd显示具有储存及操作温度范围。液晶显示器的响应速度应视应用情况而定。


正常显示器有10毫秒的响应时间。如果你想买一台游戏用的显示器或一台看体育的电视,那么所需的响应时间应该是相当快的(大约1ms)。最极端的例子是LCD焊接头盔,它需要非常快的响应时间(<0.1ms),以防止焊接工人的眼睛受到紫外线伤害。但有些应用对LCD显示的响应时间要求较慢,例如雪崩收发器为了节省功耗而具有很低的刷新速率,为了避免闪烁,要求LCD响应时间很慢。在接下来的工作中,我们将主要尝试以增加LCD的响应时间为目标。



什么是响应时间?

LCD屏幕的响应时间是从一种颜 {MOD}转换到另一种颜 {MOD}所需的时间。通常情况下,它是衡量从黑 {MOD}到白 {MOD}的背部再到黑 {MOD}。但更准确地说,它应该是灰 {MOD}到灰 {MOD},因为液晶显示器显示的是灰度,然后是彩 {MOD}阴影(梯度),而不是纯黑 {MOD}和同时或RGB(红绿蓝)颜 {MOD}。


如何提高LCD响应速度(缩短响应时间)?

通常,增加LCD响应速度有两个方向:液晶显示单元LCD驱动的改进


1、液晶显示单元的制造和技术

使用低粘度液晶材料

如我们所知,高粘度是减缓LCD扭曲的主要原因。化学家发明了降低粘度的方法。在这个问题上有许多专利。


缩小液晶单元间距

通常,液晶材料夹在两个电极之间,间隙在6到7微米(微米)左右,在室温下液晶显示器在25毫秒左右。对于电视来说,反应时间不够好。随着电池间隙的减小,电场变大,用更多的功率迫使液晶模块进行改变。但缩小差距会造成产量下降的负面影响,从而推高液晶显示屏的价格。


有一个计算响应时间与粘度和LCD电池间隙的关系式如下。从这里可以看出,细胞间隙对响应速度的影响最大。


222.png

LCD技术

虽然所有的液晶显示器都包括液晶材料,并且需要与粘度作斗争。细胞内部的结构可能是不同的。考虑到最流行的LCD类型,TN(扭转向列相)LCD比STN(SuperTwist向列相)LCD快;活动矩阵(包括TFT:薄膜晶体管(LCDS)比被动矩阵液晶显示器快,IPS(平面内切换)LCD比TN型LCD快.


2、LCD驱动技术

过驱动电路

这是相同的原理,以减少液晶显示单元的间隙。其目的是利用更高的电压来增加电场,并迫使液晶分子更快地转动。通过使用过驱动电路,无论是哪个系统驱动液晶面板,中层响应时间都是接近黑白屏的。

333.png


图2这个图表比较了有和没有过驱动电路的响应时间(0=黑 {MOD},255=白 {MOD})。没有过驱动电路,中间级的响应时间是缓慢的,并且根据 {MOD}调变化很大(左边的照片)。使用过驱动电路,整个音调范围内的响应时间变得一致(右边的照片)。


但是,使用过驱动电路也有缺点,因为它将改变颜 {MOD}平衡,使其偏离原始视频源。这是因为对液晶电池施加额外的电压会使其超出目标的音调。例如,当从灰 {MOD} {MOD}调“50”变为“100”时,屏幕上立即显示高于“100”的音调。这叫做超调/下冲。


黑框插入(BFI)

这是一种减少模糊和后图像的技术。通常液晶显示器的刷新频率为60 Hz。这意味着屏幕(帧)在一秒钟内改变60次。在帧之间插入一个漆黑的屏幕可以减少模糊图像和后图像的出现.该技术在家用液晶电视中得到了广泛的应用,并取得了很好的效果。但是黑插入的缺点是它降低了亮度并导致闪烁。为了克服这一问题,一些LCD面板将刷新频率提高到120 Hz。


444.png

图3普通液晶显示器(60 Hz)与黑框插入和120 Hz


加速器驱动器

这是类似于黑帧插入技术。但是,这项技术并没有在显示器中插入一个黑框,而是一次一次地关闭CCFL背光管,按照顺序,屏幕是在人为地帮助从眼睛中清除保留的图像。