LCD响应时间
浅析液晶显示器的响应时间
浅析液晶显示器的响应时间响应时间指的是LCD显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间。
一般来说分为两个部分--Rising（上升时间）和Falling（下降时间），而我们所说的响应时间指的就是两者之和。
一般来说，响应时间越短越好。
响应时间越短，用户在看移动的画面时就不会出现类似残影或者拖沓的痕迹，因为按照人眼的反应时间，响应时间如果超过40毫秒，就会出现运动图像的迟滞现象，因此响应时间对于对画面质量要求较高的用户而言，一直是非常关键的采购指标。
但从目前来看，大多数液晶显示器在响应时间方面还不能满足用户的要求，这主要是因为受到液晶显示器成像原理的影响。
液晶显示器最基本的显示组件就是液晶，因此当我们谈及其响应时间时不得不先行介绍一下液晶的特性。
液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液态流动特性。
而一般所用的液晶显示器，就是利用液晶的光电效应，藉由外部的电压控制，再通过液晶分子的折射特性，以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况（或者称为可视光学的对比），进而就达到了显像的目的——通俗地说液晶显示器就是两块玻璃中间夹了一层（或多层）液晶材料，液晶材料在信号控制下改变自己的透光状态，于是你就能在玻璃面板前看到图像了。
在了解到液晶显示器的基本成像原理之后，我们就不难理解液晶显示器的响应时间实际上就是液晶分子将显示信号转换成画面所需的时间，因此其与液晶分子的排列方式和传送信号的能力有着很大的关系。
从液晶分子的信号传送能力来看，其又与液晶材料自身的优劣以及电流的控制、信号的强弱有着很大的关系。
在液晶材料相同的情况之下，响应时间与信号的强弱成正比关系，信号越强，其响应时间越小，但这种小并不是绝对时间的缩短，而只是因为信号增强，画面显示更为清晰所带来的一种错觉现象。
从目前来看，在众多的液晶显示器产品中，只有EMC和飞利浦所采用的液晶板具有较强的信号输出能力，画面显示与同类产品相比显得颇为亮丽。
LCD特性一览
LCD特性一览1、工作温度和储存温度：常温的LCD工作温度为0℃~50℃，存储温度为-20℃～７０℃。
宽温的ＬＣＤ工作温度－3０℃～8０℃，存储温度-40℃～１００℃。
2、对比度：ＴＮＬＣＤ：ＤＵＴＹ１～１/８时，Ｃｒ〉5。
DUTY 1/8~1/16（包含1/8）时，Cr〉3。
STN LCD：蓝、灰模式时，Cr〉3。
黄、绿、黄绿模式时，Cr〉5。
3、响应时间：TN LCD：上升时间〈２５０ｍｓ；下降时间〈３００ｍｓ。
STN LCD：上升时间〈400ｍｓ；下降时间〈4００ｍｓ。
4、视角范围：TN LCD：DUTY 1~1/8时，〉 30°；DUTY 1/8~1/16时，〉25°。
STN LCD：DUTY〉1/64时，〉50°；DUTY〈=1/64时，〉30°。
5、阈值电压：常温下TN 最低达到0.7V，STN最低达到0.8V。
宽温时最低的阈值电压会相应提高。
关于液晶模组选型的建议很多时候，应用开发工程师需要知道液晶模块的功能，以配合系统的要求，但是对液晶模组有全面了解的人并不多，往往选择了并不是最合适的产品，导致开发过程的复杂化、成本浪费、性能及寿命不符合最终产品的要求，对于已经接近完成的开发项目，处于很尴尬的境地：1、在原有基础上更改，软件需要重写！2、原理图重新设计。
3、PCB重新设计。
4、更严重的是结构变更，很多时候已经不允许。
5、成本发生变化（含开发成本及产品材料成本）。
6、不能按期完成项目。
7、其他不可预期的问题。
鉴于以上情况，希望大家在选择液晶产品之前，充分了解液晶模组的分类，最好直接接触液晶产品的专业人士，听听他们的建议，避免走弯路。
液晶模组按照功能的划分（存属个人看法，仅供参考）：我们主要关注以下指标：1、液晶屏（分辨率、点距、占空；正显、负显；颜色；FSTN、STN）。
2、驱动方式（驱动IC、有无控制IC）。
3、驱动电压（内置、外置；正、负、电压值）。
液晶显示器的响应时间
液晶显示器的响应时间所谓响应时间是液晶显示器各象素点对输入信号反应的速度，即象素由暗转亮或由亮转暗所需要的时间。
我们常说的25ms、16ms就是指的这个响应时间。
响应时间越小则使用者在看动态画面时越不会有尾影拖拽的感觉。
其原理是在液晶盒内施加电压，使液晶分子扭转与回复。
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）；我们所说的响应时间指的就是两者之和。
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作为当作全部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。
响应时间的重要性响应时间为何会对显示效果有重要影响？这还要从人眼对动态图像的感知谈起。
大家知道，人眼存在“视觉残留”的现象，也就是高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。
动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动态的影像。
人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张，这也是电影每秒24帧播放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。
按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40ms。
这样，对于液晶显示器来说，响应时间40ms就成了一道坎，低于40ms的显示器便会出现明显的“拖尾”或者“残影”现象。
响应时间当然是越短越好，这不难理解。
响应时间对于对画面质量要求较高的用户而言，一直是非常关键的采购指标。
经常听到一些朋友说LCD不适合用来玩帧速较高的游戏，如《CS》、《极品飞车》等，这也是许多游戏玩家不愿购买LCD的重要原因之一。
我们不妨通过一些数据来证明一下。
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小，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。
LCD的响应时间
Balance Robot部分
① 测量用Cup：从Head吐出液晶向Balance移动。 ②固定用Cup：落下Head里面不需要的液晶或Dummy吐出时使用。
③ Suck Back Tank：真空吸出Nozzle残留液晶。
LCD响应时间的三种表述
响应时间是描述显示器亮度变化滞后于电场变化一个参数， 业界对这个参数有三种描述： 1、 黑白响应时间，也称作全程响应时间，是上升时间tr （全黑到全白）与下降时间td（全白到全黑）之和； 2、 OSI响应时间，即国际标准化组织发布的 ISO13406—2；按照ISO的定义所谓白色即指10％灰度， 黑色指90 ％灰度，其余20％的时 间被忽略了。 3、 灰阶响应时间（GTG，gray to gray），表示液晶单 元从一个角度转换到另一个角度所需时间,即画面变化由灰 阶到灰阶的转换。因为显示器显示的图像极少出现全黑全 白转换，灰阶响应时间显然更能反映动态显示效果。由于 灰阶响应时间的数值更高，所以一般显示器厂商在性能参 数上标识的响应时间一般都为灰阶响应时间。
人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张，如果显示速 度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。按 照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40ms。 响应时间40ms=1/0.040=每秒约显示 25 帧画面
响应时间16ms=1/0.016=每秒约显示 63 帧画面
响应时间8ms=1/0.008=每秒约显示 125 帧画面 响应时间3ms=1/0.003=每秒约显示 333 帧画面
液晶残像——“视觉残留”
图：左为更快速的响应时间的产品、右为普通响应时间的产品
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) LCD响应时间T = 上升时间Tr + 下降时间Tf。
LCD灰阶响应时间详解
全 黑 到 全 白液 晶 分 子 面 临 最 大 的 扭 转
速 度 ． 由于 不 同 灰
角度 ． 需施 以较 大的电压 ． 此时液 晶分 子扭 转速度较 快 但涉及 到不 同 明暗 －
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维普资讯
责任编 辑 ：汉 堡包
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响应 时间详解
史 ／倬妍
对于 Ｌ ｃＤ显示器而言 ， 响应时间是大家关注的焦点 ， 它是衡量 Ｌ ｃＤ显示器性能的重要标 志， 从最初 的４ｍｓ 目前主流 的的 ８ ｓ ｏｌ 到 ｍ， 乃 自更快的４ ｓ ３ ｓ …响应时间数值的不断降低 ， ｍ 、ｍ 意味着Ｌ Ｄ ｃ 显示器的性 能在不断提 高。 而灰阶响应 时旬的 提出， ｃＤ 然 让Ｌ 显示器获
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表现 ２ ８次方 ． 于 ２ ６个亮度层 的 等 ５
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我们 就称 之 为 ２ ６灰 阶 ５ 灰 阶 有 两 个 极 限 ：０ 灰 阶 （ 全
响应 时 间加速芯 片 ．可 以使 ２ ｍｓ黑 ５
右侧 为普 通液 晶显 示器 （ ｍ Ｓ ２ ）的 ０ 切 换 情 况
显示器 对拖影 的控制更 到位 保证 了
运动 画面的清晰 与稳定 。对 于对 画面 拖影 有着苛刻 要求的 用户而言 （ 如游
白响应 时 问 的产 品拥 有 ８ ｍｓ的灰 阶 响应 时 间 （ 图 ３ 如 ：两 种响应 时 间数 值 大小 对 比 ） 如 果 没有 使用 加速 芯
LCD面板简介
游戏机
游戏机是LCD面板的一个新兴应用领 域。由于游戏画面通常较为复杂， LCD面板的高分辨率和快速响应等特 点使得游戏画面更加流畅、逼真。
游戏机通常采用高帧率、高色域的 LCD面板，以提供更加出色的游戏体 验。此外，游戏机还通常配备有外接 显示器，以提供更大的显示空间和更 好的视觉效果。
03
LCD面板的技术参数
02
LCD面板的应用
电视
电视是LCD面板最早和最主要的应用领域之一。由于LCD面板具有高分辨率、色 彩鲜艳、亮度高等特点，使得电视画面清晰、逼真，成为现代家庭娱乐的重要设 备。
LCD电视的尺寸从15英寸到65英寸不等，满足了不同家庭的需求。此外，随着技 术的不断发展，LCD电视的能耗和厚度也不断降低，更加环保和美观。
VS
详细描述
高分辨率LCD面板能够提供更清晰、细腻 的画面，让用户获得更好的视觉体验。这 种面板广泛应用于电视、显示器、平板电 脑等领域，尤其适合观看高清视频或进行 图像处理等需求。
低功耗
总结词
为了满足环保和节能的需求，低功耗LCD面板越来越受到关注。
详细描述
低功耗LCD面板通过优化电路设计和采用新型材料等方式，降低功耗，延长产品使用寿命，同时减少 能源消耗和碳排放，有利于保护环境。这种面板在智能手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备上广 泛应用。
显示器
显示器是LCD面板的另一个重要应用 领域。由于LCD显示器具有高分辨率 、低辐射、节能环保等特点，被广泛 应用于计算机、图形设计等领域。
除了传统的台式机显示器，LCD显示 器还广泛应用于笔记本电脑、平板电 脑等移动设备上，为用户提供清晰、 稳定的显示效果。
笔记本电脑
笔记本电脑是LCD面板的又一重要应用领域。笔记本电脑的 屏幕通常较小，但LCD面板的高分辨率和低能耗等特点使得 笔记本电脑的续航能力更强，更加便携。
基于小波变换的闪烁背光LCD响应时间估算
波变换 滤 波法 的平 均估 算误 差仅 为 １９ ６５ ． 果表 明， 波 变换 滤 波 法 对 闪烁 背 景 光技 术 下 ．６ ％ 结 小 Ｌ Ｄ 液 晶响应 时 间的估 计 比移 动 窗 口积 分法 更加 准确 ， Ｃ 而且 应用 简单 ， 应 面广 ． 适 关键 词 ：液 晶显 示器 ； 闪烁 背景 光 ； 响应 时 间； 小波 变换 ； 动窗 口积分 ； 移 滤波 中图分类 号 ： Ｎ ４ ． Ｔ ９ ９６ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ： ０ １ ０ ０ （ ０ １ ０ －０ ７０ １０ — ５ ５ ２ １ ） １０ ３ －４ ０１
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １０ 一 ５ ５ ２ １ ． １０ ８ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ．０ １ ｏ ０ ．０ １ Ｏ ． ０ ｓ
基 于 小 波 变 换 的 闪 烁 背 光 Ｌ Ｄ 响 应 时 间 估 算 Ｃ
夏振 平 李 晓 华 崔 渊 徐 凯辉
（ 南 大 学 电子 科 学 与 Ｔ 程 学 院 ， 京 ２ ０９ ） 东 南 １０ ６
摘 要 ：为 了更准 确 、 方便地 估 算 闪烁 背景 光 下 的 Ｌ Ｄ 液 晶响 应 时 间， 用 小波 变换 法对测 量 得 Ｃ 利 到 的 Ｌ Ｄ 亮度 响应 曲线进 行 滤波 ． 过 实际测 量连 续 背景 光下五 级灰 度之 间的液 晶响应 以及 闪 Ｃ 通
Ａｂｔａ ｔ Ｔ ｓｍａｅｔｅｌ ｕ ｒｓ ｌ ｅｐ ｎｅ ｔ ｓ ｃ ： ｏｅｔ ｔ ｈ ｉ ｉ ｃｙｔ ｓｏ ｓ ｍｅ（ Ｃ Ｔ）ｏ ｌ ｋｎ ａｋｉ ｔ ｉｕ ｒｓ ｌ ｒ ｉ ｑ ｄ ａｒ ｉ Ｌ Ｒ ｆｂ ｎ ｉｇ ｂｃ ｌ ｈ ｑ ｉ ｃ ｔ ｉ ｇ ｌ ｄ ｙ ａ ｄｓｌ Ｌ Ｄ）ｍｏｅｐｅｉ ｌ ｎ ｏ ｖ ｎ ｎｌ ， ｈ ａ ｅ ｔ ｒｎｆｒ ｔ ｎ ｍｅ ｏ ｓｄ ｔ ｆｔ ｉ ａ ｐ ｙ（ Ｃ ｒ ｒｃ ｅ ａｄｃ ｎ ｅ ｉ ｔ ｔｅｗ ｖ ｌ ａｓ ｍａｉ ｔ ｄｉ ｕｅ ｏｉ ｅ ｓｙ ｅ ｙ ｅｔ ｏ ｏ ｈ ｓ ｌｒ
响应时间
从25ms到大家熟知的16ms再到12ms，反应时间被不断缩短，液晶显示器不适合娱乐的陈旧观念正在受到巨大 挑战。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12ms的诞生意味 着液晶制造的一个巨大进步。
但要注意的是，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反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。
在实际产品应用中，桌面LCD液晶显示器刚面试的时候低响应速度一直饱受诟病，一些FPS游戏爱好者还是无 奈地选择CRT显示器。不过早在07年，显示器市场中就已经推出了能够达到8ms响应时间的液晶显示器。而随着显 示器行业的不断发展，目市场中已经有相当数量的厂商，如华硕、三星、LG等开始注意到消费者的需求将LCD液 晶显示器的响应时间逐渐缩短，如在19寸液晶显示器为桌面主流尺寸的时候，华硕VW193DR、VH196D等产品、三 星943NW、LG 1942SP等液晶产品配备了5ms的响应时间，桌面液晶显示器画面，特别是动态画面拖尾的弊病已经 开始被消费者们遗忘。而今，主流桌面液晶显示器已经将响应时间降低到2ms，使得画面的流畅度越来越高。
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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。
从最初的40ms到后来的8ms，数字的不断缩小意味着液晶显示器的性能在不断提高。
短短两年时间里，LCD响应时间的提升速度已经让我们始料不及，而灰阶响应时间液晶显示器的推出，更是让我们惊叹！其原因并不是因为它又缩短了几毫秒，而是它以灰阶响应颠覆传统响应时间的计算方式。
GTG是什么？
GTG就是gray to gray缩写，就是从灰阶到灰阶的意思。
那么什么又是灰阶呢？只有弄清楚这个概念，才能明白灰阶响应时间的重要性。
通常来说，液晶屏幕上人们肉眼所见的一个点，即一个像素，它是由红、绿、蓝（RGB）三个子像素组成的。
每一个子像素，其背后的光源都可以显现出不同的亮度级别。
而灰阶代表了由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别。
这中间层级越多，所能够呈现的画面效果也就越细腻。
以8bit panel为例，能表现2的8次方，等于256个亮度层次，我们就称之为256灰阶。
LCD屏幕上每个像素，均由不同亮度层次的红、绿、蓝组合起来，最终形成不同的色彩点。
也就是说，屏幕上每一个点的色彩变化，其实都是由构成这个点的三个RGB子像素的灰阶变化所带来的。
GTG灰阶响应时间更科学
由于液晶分子的转动，LCD屏幕上每个点由前一种色彩过渡到后一种色彩的变化，会有一个时间过程，也就是我们通常所说的响应时间。
因为每一个像素点不同灰阶之间的转换过程，是长短不一、非常复杂的，很难用一个客观的尺度来进行表示。
因此，业内现有关于液晶响应时间的定义，试图以液晶分子由全黑到全白之间的转换速度作为面板整体响应时间的缩影，来代表液晶面板的快慢程度，通常又可称之为"On/Off"响应时间。
由于液晶分子由黑到白和由白到黑的转换速度并不是完全一致的，为了能够尽量有意义的标示出液晶面板的反应速度，现又针对响应时间的定义，基本以"黑→白→黑"全程响应时间为标准。
事实上，液晶分子转换速度及扭转角度由施加电压的大小来决定。
从全黑到全白液晶分子面临最大的扭转角度，需施以较大的电压，此时液晶分子扭转速度较快；而介于全黑、全白间的较小幅度灰阶变化，需施加较小电压来进行准确而精细的角度控制，因此液晶分子扭转速度反而要慢一些。
通常来讲，液晶面板黑白间的响应时间最快，而其它灰阶之间也是构成绝大多数不同色彩变化的响应时间，要比黑白间的响应时间慢得多。
这样看来，传统的On/Off用黑白转换时间来表示LCD响应时间，以偏概全，无法精确地表示LCD面板的整体响应时间。
在传统响应时间计算方式下，液晶显示器虽然可拥有16ms、12ms或8ms的响应时间，然而其灰阶响应速度却可能超过40ms甚至60ms。
所以，以黑白黑为响应时间标准无法全面表现LCD真实的反应速度。
于是，灰阶响应时间（GTG，gray to gray）概念在被忽视了很长时间之后再一次被提出。
希望以灰阶响应时间的概念，全方位体现LCD在彩色切换（即灰阶变化）上的真实速度，并彻底颠覆传统响应时间计算方式，以对响应时间进行更准确的表述，力求符合消费者实际使用上的需求，并为消费者带来更大的价值。
因为在日常应用中，无论看电影、游戏或浏览网页，多数屏幕内容不会只是黑白间的转换，而是五颜六色的多彩画面，或深浅不同的层次变化，这些都是灰阶间的转换。
一般消费者使用显示器时画面全黑或全白的比例极低，所以尽可能缩短彩色间的转换时间才会更有意义。
要分析影响响应时间
的因素，先从响应时间方程式说起。
响应时间的方程式如下所示：
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，要缩小响应时间，需要从四个方面进行努力。
1、减小液晶材料的粘滞系数
2、减小液晶单元盒间隙
3、增大液晶单元盒驱动电压
4、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，通过提高制造工艺，可以减小液晶单元盒的间隙，使液晶分子可以更快的扭转到位，这同样有助于提高响应时间，而这些也正是以往面板厂家提高响应时间最直接的方法。
但由于液晶材料的自身特性，利用这些方法提速的LCD，最快响应时间依然是"黑→白→黑"，灰阶（GTG）响应时间则参差不齐，所以灰阶（GTG）响应时间的整体提升只能通过增大液晶单元盒驱动电压的方法来实现。
然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。
BenQ最尖端的OverDrive液晶驱动加速技术，它以先进集成电路的精准操控，让液晶单元转动更快，大为缩短每个灰阶间的响应时间，且不论影像变化多么复杂，不管灰阶间如何切换，它都可达到平均灰阶4ms或2ms的真正极速，这比传统LCD又有了质的飞跃。
OverDrive液晶驱动加速技术原理就是建立在增大液晶单元盒驱动电压的基础上的，那么它会不会缩短液晶显示器的寿命呢？答案当然是否定的。
因为在液晶本身最大的翻转电压处在"黑→白→黑"阶段，而所有灰阶部分的翻转电压全部都小于"黑→白→黑"的部分，OverDrive技术的前提就是只对灰阶部分的翻转电压进行提升，提升的最大值也不会超过"黑→白→黑"部分的最大电压，而对于"黑→白→黑"部分OverDrive并没有进行调整，所以OverDrive的电压调节是完全在安全范围之内的，寿命不会受到任何影响。
也就是说大部分灰阶响应时间液晶显示器的"黑→白→黑"响应时间依然是8ms，而使用OverDrive技术的灰阶（GTG）响应时间基本都在4ms以下，这同样也是符合我们日常的使用习惯的，因为我们日常所要现实的图像90%以上都是基于彩色（也就是灰阶）的。