原创 TFT-LCD响应时间的困境

我们知道，CRT显示器只要利用荧光的余辉就可以实现光的短暂停留，但液晶显示器就不行了，它没有这种记忆能力。

一般的液晶显示器多为60Hz的刷新率,那么，每一个画面的显示时间约为1/60=16.67ms。如果整个屏幕自上而下共有768行,那么分配给每一行的开关时间为16.67ms/768 = 21.7μs。而目前LCD的响应时间为4ms左右，在驱动脉冲信号有效期间，液晶根本来不及做出响应。因此，LCD的每个像素上都有一个存储电容Cs（storage Capacitor，约为0.5pF），这样，在刷新信号消失以后，由存储电容向液晶盒供电，并保持到下一个画面的刷新信号到来。

从液晶显示器显示单元的切面图上我们可以看到，在上下两层玻璃间夹着的液晶会成为一个平板电容器，形成一个分布电容Clc（Capacitor of liquid crystal）,容量为0.1pF左右。

存储电容Cs与分布电容Clc并联，等效电容的总容量为两者之和。电容的存在使TFT LCD具备了记忆力，但同时也带来了负面影响。一方面，电容两端的电压不能突变，这一特性会使驱动信号幅度衰减，陡度下降，信号畸变，画质降低；另一方面，电容的延时作用会使频率响应恶化：信号幅度会随信号频率的升高而降低。欲弥补信号强度的损失，只有通过加大驱动电流来解决。譬如，驱动频率由32Hz提高到200Hz时，驱动电流就需相应增加5～10倍。随着分辨率的提高和响应时间的缩短，TFT将因电流增加而产生更多热量。

原来，TFT-LCD的响应时间与功耗之间还有着内在联系呢。想想超频时CPU发热量会增加，就不会觉得奇怪了。

为了克服因缩短响应时间而给TFT带来的高功耗问题，上个世纪90年代初，TFT半导体材料实现了从无定型的非晶硅（a-Si）向多晶硅（p-Si）的转变。传统的非晶硅材料的电子迁移率只有0.5～1cm²/Vs，而多晶硅的电子迁移率可达100cm²/Vs。多晶硅替代非晶硅，可将TFT的功耗降低10％左右。

缩短LCD响应时间始终是研究人员努力的方向，TFT主动矩阵技术对提升液晶响应速度做出了很大贡献，但随着响应速度的进一步提升，TFT技术又成了自我束缚的缰绳。如何在缩短响应时间的同时进一步提升显示质量，降低功耗，是液晶显示行业在今后很长一个时期内需要深入研究的课题。