LCD的宽温度范围和快速响应课件.ppt

LCD的宽温度范围和快速响应,LCD的温度范围,温度特性不佳：高温下，其显示的字符或图形与其衬底产生交调失真，衬底变黑，清晰度下降（70以上）低温下，其显示明显滞后，甚至对比度不足，清晰度可能下降。如在0时，显示滞后23s，在-20时不能正常工作。,显示不佳的原因,液晶显示器的阈值电压是温度的函数，随着温度的下降，阈值电压要升高，阈值电压的变化会造成对比度的劣化；液晶显示是基于液晶分子状态的改变，其响应速度要比原子过程、电子过程慢得多，随着环境温度下降，液晶分子的粘度加大，使得其状态改变的阻力也随之加大，响应速度就变得更慢。而高温下，液晶分子工作不正常，到达清亮点以后，液晶变为液态。,低温,高温,低温解决办法1.加热,用加热的办法，使液晶温度升高，但这会影响LCD显示器的可靠性，且功耗会有所增加。,余雷,吴金华.新型低温液晶显示器C/江苏省真空学会学术交流会.2002.,1.加热,当低温工作时，显示器内部的发热器件开始产生热量透明真空密封保温盒：切断显示器向外界耗散热量，将热量积累、储存起来,余雷,吴金华.新型低温液晶显示器C/江苏省真空学会学术交流会.2002.,2.改变电压,根据温度来调整驱动电压，可通过单片机或热敏电阻与运算放大器。,李本固,王延祥.在宽温度范围内LCD液晶显示器的使用J.沈阳理工大学学报,1994(4):30-36.,改进后温度范围延伸至-20+50。,1.反式对正戊基环己基联苯5cppc5该材料具有较高的清亮点和较低的粘度系数；采用武慈反应合成宽温度液晶；46305。,3.改变液晶材料,赵慧敏,房威,王良御.宽温度液晶的合成J.清华大学学报(自然科学版),1987(6).,清亮点：液晶变为透明液体时的温度。,3.改变液晶材料,2.低粘度的苯基环己烷系混合液晶材料在-4085的储存温度范围和-3085的工作温度范围内具有高的稳定性能；它的期望寿命为原来的2倍，可达20万小时左右；高耐久性偏振片，耐热耐湿。,陈树民.应用温度范围宽的液晶显示器件J.真空电子技术,1984(6).,蓝相液晶,在1888年Reinitzer观察到蓝色雾态之后，一直到20世纪70年代Gray等才将这种介于各向同性态和胆甾相间的相态命名为蓝相。因早期研究时该相常呈现蓝色外观而得名为蓝相，实际上它也可能反射其他颜色。蓝相常出现在清亮点和手征性向列相(或近晶相)之间非常狭窄的高温区域，通常只有1左右，在室温时往往不呈现蓝相。优势：响应时间短；视角大；不需进行预取向化处理，简化工艺流程；对比度高。,何万里,王玲,王乐,等.宽温域蓝相液晶材料J.化学进展,2012(1):182-192.,蓝相液晶的特殊性：双螺旋分子排列组成结构而这种精巧的分子组装方式如果没有外部条件提供额外的维持作用力，仅凭自身分子间的相互作用力，很容易受到外界环境因素的影响而发生双螺旋解旋的结果，也就是液晶蓝相态消失，而外界场最常见的就是温度的变化。,较为成熟的拓宽蓝相温域的方法：在母体液晶中添加手性化合物和一定量的可聚合单体，当液晶体系处于高手性扭曲状态（螺距小于200nm）而能诱导出现分子双扭曲的蓝相时，采用紫外光引发单体原位聚合，聚合产物由于填充蓝相的向错区域，从而稳定蓝相液晶分子的双螺旋结构，拓宽蓝相温域。相关研究已达到温宽为15,20,60等。在2008年三星公司己经首次展出了全球第一款基于蓝相液晶模式的15英寸液晶显示器。刷新频率240Hz。,响应时间,业界以Ton+Toff作为面板整体响应时间的缩影，来反映液晶面板响应速度，通常又可称之为开关(ONOFF)响应时间。但是并不能完全反映显示器件的响应速度，还要考虑各个灰度级之间变化时的响应时间。,顾筠筠,李荣玉,邱永亮.TFT-LCD的过驱动技术及其发展J.现代显示,2008(7):33-36.,影响响应时间的参数,液晶的粘滞系数；液晶的介电常数；液晶的分子阈值电压；液晶的单元盒间隙（cellgap）。为了提高LCD的响应速度，可从三方面考虑：优化LCD盒内材料及工艺参数设计并增大液晶层电压；提高驱动电压；优化液晶及工艺参数的选取和匹配。,相关技术,采用新型液晶材料；减少液晶盒厚度；采用有源矩阵驱动；利用光学补偿弯曲（Opticallycompensatedbend，OCB）技术；采用过驱动（overdrive）方法和新电极设计技术等。可以尽量减小液晶盒的厚度以提高响应速度，但是也不能过小。盒厚太薄会因制作困难而导致良品率下降。由于液晶材料本身的特性，我们无法无限度地减小液晶材料的粘性系数、增加介电系数。,1.快速液晶材料,TN（TwistedNematic，扭曲向列）型液晶盒中两个配向模呈正交（两个面在空间垂直但不相交）分布，液晶分子相应地扭曲了90。显然，扭曲角度小的TN型LCD响应时间就短，但图像对比度会降低。实际投入应用的向列相液晶，分子长23纳米，直径约0.5纳米，粘滞系数只有水的数倍，响应时间在ms数量级。选择分子量较小，粘滞系数越小，弹性系数越大，响应速度越快，较高n（液晶材料各项异性n=ne-no）。铁电液晶材料具有垂直于分子指向矢的偶极矩，与施加电场的作用很强，响应速度比向列相液晶快，一直是研究热点之一。,2.光学补偿弯曲技术,在OCB（Opticallycompensatedbend，OCB）模式，上下内表面处的液晶分子预倾角方向相反，避免了回流效应，减少了响应时间。据报道响应速度可达3ms左右。,王文根,李瑛,邵明,等.液晶显示器的快速响应技术J.现代显示,2006(4):45-48.,2.光学补偿弯曲技术,王文根,李瑛,邵明,等.液晶显示器的快速响应技术J.现代显示,2006(4):45-48.,3.过驱动技术,过驱动技术是通过改变驱动电压来提高响应速度的。,顾筠筠,李荣玉,邱永亮.TFT-LCD的过驱动技术及其发展J.现代显示,2008(7):33-36.,3.过驱动技术,顾筠筠,李荣玉,邱永亮.TFT-LCD的过驱动技术及其发展J.现代显示,2008(7):33-36.,3.过驱动（Overdrive）技术,过驱动技术由硬件实现并且对于动态图像进行实时处理。过驱动回路需要一个帧储存器用来储存前一帧的数据。这个帧储存器一般包含有很多个动态随机存取存储器（DRAM）。,顾筠筠,李荣玉,邱永亮.TFT-LCD的过驱动技术及其发展J.现代显示,2008(7):33-36.,4ms,4.新电极技术,一般LCD只有公共电极和像素电极，利用电场可控制开启时间Ton。但电场关闭后，液晶恢复原状的时间Toff只能由液晶材料及液晶盒结构来决定。通常，ToffTon，因此减少Toff是提高响应速度的关键。,王文根,李瑛,邵明,等.液晶显示器的快速响应技术J.现代显示,2006(4):45-48.,1.88ms,除了以上这些快速响应技术外，