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标题: [原创]浅谈LCD响应时间 [打印本页]

作者: bigblock 时间: 2004-12-31 23:34 标题: [原创]浅谈LCD响应时间

对于LCD(液晶显示器)来说，响应时间这个技术参数一直是大家关注的焦点。从早些时候的25ms到目前的12ms，数字的不断缩小意味着液晶显示器的性能在不断提高。
从16ms到12ms的进步
　　响应时间这个概念一直在市场上受到很大的关注，这是为什么呢？其实这和液晶显示器应用领域的变化发展有着密切的关系。我们知道，早期的液晶显示器价格非常昂贵，一般家庭用户根本不会考虑购买，所以它的应用领域集中在行业用户，注重办公性能，能正常显示文字、表格、线路图、设计图等静态或小动态画面就可以了。
　　这种情况下即使是响应时间比较慢的液晶显示器用起来也可以接受。但是随着液晶显示器进入家庭，情况发生了改变。家用电脑很注重多媒体性能，播放影片，玩游戏都是最常见的应用。这些应用很多都是大动态的画面，液晶显示器需要比较低的响应时间才可以保证不产生拖影和残像，于是“极速液晶”的概念产生了。
　　从早期的25ms到大家熟知的16ms再到最近刚刚出现的12ms，响应时间被不断缩短，液晶显示器不适合娱乐的陈旧观念正在受到巨大挑战。12ms意味着什么？可以先做一个简单的换算：30毫秒=1/0.030=每秒钟显示33帧画面；25毫秒=1/0.025=每秒钟显示40帧画面；16毫秒=1/0.016=每秒钟显示63帧画面；12毫秒=1/0.012=每秒钟显示83帧画面。
　　可以看出随着响应时间越来越短，响应时间在数值上的降低也越来越困难，但是实际上它对应的每秒显示画面帧数一直在不断提高。我们知道，目前主流3D加速显示卡的性能越来越强大，比如下图就是目前主流显示卡横向评测的成绩。

这些显卡每秒可以运算出的画面帧数都在百帧以上，以至于显示出流畅画面的瓶颈转移到了液晶显示器上，这在以往是不可想象的。过去我们看到画面不流畅，马上想到的就是显示卡性能差，现在恐怕还要想一下是不是液晶显示器的响应时间太慢了。从这个角度来说，液晶显示器的响应时间对于娱乐性能的影响越来越大。
响应时间的概念
　　所谓响应时间是液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗所需要的时间(其原理是在液晶盒内施加电压，使液晶分子扭转与回复)。我们常说的25ms、16ms就是指的这个响应时间。响应时间越短则使用者在看动态画面时越不会有尾影拖曳的感觉。
　　一般将响应时间分为两个部分：上升时间(Rise time)和下降时间(Fall time)；而表示时以两者之和为准。在LCD市场推广的早期阶段，某些不规范的厂商常常混淆概念，把上升时间或下降时间当做完整的响应时间以提高产品规格。随着LCD越来越普及，消费者对于LCD产品的知识也越来越了解，这种混淆概念的行为显然会越来越没有市场了。
影响响应时间的因素
　　要分析影响响应时间的因素，先从响应时间的计算公式说起。响应时间的计算公式如下所示：

γ1：(液晶材料的)粘滞系数
d：(液晶单元盒)间隙
V：(液晶单元盒)驱动电压
Δε：(液晶材料的)介电系数
　　所以，要短小响应时间，需要从四个方面进行努力。减小液晶材料的粘滞系数；减小液晶单元盒间隙；增大液晶单元盒驱动电压；增大液晶材料的介电系数。
　　这其中液晶材料的粘滞系数和液晶材料的介电系数都是直接与液晶材料本身的特性相关的，研发人员需要经过反复试验，多方面对比测试，才能确定一种稳定而又可以满足低响应时间要求的液晶材料。另一方面，通过提高工艺制程，可以减小液晶单元盒的间隙，使液晶分子可以更快地扭转到位，这同样有助于提高响应时间。而增大液晶单元盒驱动电压固然也可以提高响应速度，但是同时也会减小液晶的寿命，所以液晶单元盒驱动电压是否可以增加，可以增加多少都是需要建立在严谨的科学试验和反复的实际测试基础之上的。
　　这里可能会有一个疑问，那就是液晶显示器都有一个扫描频率的限制，特别是对于场频(又称刷新率)，很多都限制在75Hz以下，而就一般概念而言，75Hz意味着一秒刷新75帧画面，这样看上去就达不到12ms对应的每秒83帧画面了。
　　实际上，我们上面所说的12ms响应时间是针对全黑和全白画面之间切换所需要的时间，这种全白全黑画面的切换所需的驱动电压是比较高的，所以切换速度比较快，可以达到12ms；而实际应用中大多数都是灰阶画面的切换(其实质是液晶不完全扭转，不完全透光)，所需的驱动电压比较低，故切换速度相对较慢。所以综合起来，在灰阶画面下75Hz的刷新率已经可以满足12ms液晶面板的需求了。

上图是三种不同响应时间下拍摄的灰阶画面变化情况，从箭头所指部分可以看出，12ms的液晶显示器在明暗转换的时候是最明晰的，基本上没有过渡的部分，即使对比和它接近的16ms产品，差别仍然很大。在灰阶画面下有更优异的表现，这是12ms的优势。而灰阶画面下响应速度的提高，也就意味着实际应用在彩色画面下大动态的影像更流畅，细节更鲜明。

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