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1、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。
2、,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.,
3、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-40 85 的储存温度范围和-30 85 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
4、(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
5、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To
6、n+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(cell gap)。 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;
7、采用有源矩阵驱动;利用光学补偿弯曲(Optically compensated bend,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(Twisted Nematic,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,
8、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。,http:/ (Optically compensated bend,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
9、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,
10、 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,共面开关(In Plane Switching, IPS)、图形垂直排列(Patterned Vertical Alignment, PVA)、现代超视(Advanced Super View , ASV)以及边缘场切换(Fringe Filed Switching, FFS)等技术的广泛运用,都能提高响应速度。,谢谢!,