LCD顯示器參數詳解

 

LCD顯示器

    液晶顯示器(LCD)英文全稱爲Liquid Crystal Display,它一種是採用了液晶控制透光度技術來實現色彩的顯示器。和CRT顯示器相比,LCD的優點是很明顯的。由於通過控制是否透光來控制亮和 暗,當色彩不變時,液晶也保持不變,這樣就無須考慮刷新率的問題。對於畫面穩定、無閃爍感的液晶顯示器,刷新率不高但圖像也很穩定。LCD顯示器還通過液 晶控制透光度的技術原理讓底板整體發光,所以它做到了真正的完全平面。一些高檔的數字LCD顯示器採用了數字方式傳輸數據、顯示圖像,這樣就不會產生由於 顯卡造成的色彩偏差或損失。完全沒有輻射的優點,即使長時間觀看LCD顯示器屏幕也不會對眼睛造成很大傷害。體積小、能耗低也是CRT顯示器無法比擬的, 一般一臺15寸LCD顯示器的耗電量也就相當於17寸純平CRT顯示器的三分之一。

    目前相比CRT顯示器,LCD顯示器圖像質量仍不夠完善。色彩表現和飽和度LCD顯示器都在不同程度上輸給了CRT顯示器,而且液晶顯示器的響應時間也比 CRT顯示器長,當畫面靜止的時候還可以,一旦用於玩遊戲、看影碟這些畫面更新速度塊而劇烈的顯示時,液晶顯示器的弱點就暴露出來了,畫面延遲會產生重 影、脫尾等現象,嚴重影響顯示質量。

    LCD顯示器的工作原理:從液晶顯示器的結構來看,無論是筆記本電腦還是桌面系統,採用的LCD顯示屏 都是由不同部分組成的分層結構。LCD由兩塊玻璃板構成,厚約1mm,其間由包含有液晶材料的5μm均勻間隔隔開。因爲液晶材料本身並不發光,所以在顯示 屏兩邊都設有作爲光源的燈管,而在液晶顯示屏背面有一塊背光板(或稱勻光板)和反光膜,背光板是由熒光物質組成的可以發射光線,其作用主要是提供均勻的背 景光源。

    背光板發出的光線在穿過第一層偏振過濾層之後進入包含成千上萬液晶液滴的液晶層。液晶層中的液滴都被包含在細小的單元格結構中,一個或多個單元格構成屏幕 上的一個像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極,電極分爲行和列,在行與列的交叉點上,通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態,液晶材料的作用類似於一個 個小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅動電路部分。當LCD中的電極產生電場時,液晶分子就會產生扭曲,從而將穿越其中的光線進行有規則的折射, 然後經過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。

    液晶顯示技術也存在弱點和技術瓶頸,與CRT顯示器相比亮度、畫面均勻度、可視角度和反應時間上都存在明顯的差距。其中反應時間和可視角度均取決於液晶面板的質量,畫面均勻度和輔助光學模塊有很大關係。

    對於液晶顯示器來說,亮度往往和他的背板光源有關。背板光源越亮,整個液晶顯示器的亮度也會隨之提高。而在早期的液晶顯示器中,因爲只使用2個冷光源燈 管,往往會造成亮度不均勻等現象,同時明亮度也不盡人意。一直到後來使用4個冷光源燈管產品的推出,纔有很大的改善。

    信號反應時間也就是液晶顯示器的液晶單元響應延遲。實際上就是指的液晶單元從一種分子排列狀態轉變成另外一種分子排列狀態所需要的時間,響應時間愈小愈 好,它反應了液晶顯示器各像素點對輸入信號反應的速度,即屏幕由暗轉亮或由亮轉暗的速度。響應時間越小則使用者在看運動畫面時不會出現尾影拖拽的感覺。有 些廠商會通過將液晶體內的導電離子濃度降低來實現信號的快速響應,但其色彩飽和度、亮度、對比度就會產生相應的降低,甚至產生偏色的現象。這樣信號反應時 間上去了,但卻犧牲了液晶顯示器的顯示效果。有些廠商採用的是在顯示電路中加入了一片IC圖像輸出控制芯片,專門對顯示信號進行處理的方法來實現的。IC 芯片可以根據VGA輸出顯卡信號頻率,調整信號響應時間。由於沒有改變液晶體的物理性質,因此對其亮度、對比度、 色彩飽和度都沒有影響,這種方法的製造成本也相對較高。

    由上便可看出,液晶面板的質量並不能完全代表液晶顯示器的品質,沒有出色的顯示電路配合,再好的面板也不能做出性能優異的液晶顯示器。隨着LCD產品產量的增加、成本的下降,液晶顯示器會大量普及。

液晶板類型

    一個液晶顯示器的 好壞首先要看它的面板,因爲面板的好壞直接影響到畫面的觀看效果,並且液晶電視面板佔到了整機成本了一半以上,是影響液晶電視的造價的主要因素,所以要選 一款好的液晶顯示器,首先要選好它的面板。液晶面板可以在很大程度上決定液晶顯示器的亮度、對比度、色彩、可視角度等非常重要的參數。液晶面板發展的速度 很快,從前些年的三代,迅速發展到四代、五代,然後跳過六代達到七代,而更新的第八代面板也在謀劃之中。目前生產液晶面板的廠商主要爲三星、LG- Philips、友達等,由於各家技術水平的差異,生產的液晶面板也大致分爲機種不同的類型。常見的有TN面板、MVA和PVA等VA類面板、IPS面板 以及CPA面板。

1、TN面板

    TN全稱爲Twisted Nematic(扭曲向列型)面板,低廉的生產成本使TN成爲了應用最廣泛的入門級液晶面板,在目前市面上主流的中低端液晶顯示器中被廣泛使用。目前我們 看到的TN面板多是改良型的TN+film,film即補償膜,用於彌補TN面板可視角度的不足,目前改良的TN面板的可視角度都達到160°,當然這是 廠商在對比度爲10∶1的情況下測得的極限值,實際上在對比度下降到100:1時圖像已經出現失真甚至偏色。

  作爲6Bit的面板,TN面板只能顯示紅/綠/藍各64色,最大實際色彩僅有262.144種,通過“抖動”技術可以使其獲得超過1600萬種 色彩的表現能力,只能夠顯示0到252灰階的三原色,所以最後得到的色彩顯示數信息是16.2 M色,而不是我們通常所說的真彩色16.7M色;加上TN面板提高對比度的難度較大,直接暴露出來的問題就是色彩單薄,還原能力差,過渡不自然。

  TN面板的優點是由於輸出灰階級數較少,液晶分子偏轉速度快,響應時間容易提高,目前市場上8ms以下液晶產品基本採用的是TN面板。另外三星 還開發出一種B-TN(Best-TN)面板,它其實是TN面板的一種改良型,主要爲了平衡TN面板高速響應必須犧牲畫質的矛盾。同時對比度可達 700∶1,已經可以和MVA或者早期PVA的面板相接近了。臺灣很多面板廠商生產TN面板,TN面板屬於軟屏,用手輕輕劃會出現類似的水紋,另外仔細看 屏幕大致是這樣的:

 

2、VA類面板

    VA類面板是現在高端液晶應用較多的面板類型,屬於廣視角面板。和TN面板相比,8bit的面板可以提供16.7M色彩和大可視角度是該類面板定位高端的 資本,但是價格也相對TN面板要昂貴一些。VA類面板又可分爲由富士通主導的MVA面板和由三星開發的PVA面板,其中後者是前者的繼承和改良。VA類面 板的正面(正視)對比度最高,但是屏幕的均勻度不夠好,往往會發生顏色漂移。銳利的文本是它的殺手鐗,黑白對比度相當高。

  富士通的MVA技術(Multi-domain Vertical Alignment,多象限垂直配向技術)可以說是最早出現的廣視角液晶面板技術。該類面板可以提供更大的可視角度,通常可達到170°。通過技術授權, 我國臺灣省的奇美電子(奇晶光電)、友達光電等面板企業均採用了這項面板技術。改良後的P-MVA類面板可視角度可達接近水平的178°,並且灰階響應時 間可以達到8ms以下

    三星Samsung電子的PVA(Patterned Vertical Alignment)技術同樣屬於VA技術的範疇,它是MVA技術的繼承者和發展者。其綜合素質已經全面超過後者,而改良型的S-PVA已經可以和P- MVA並駕齊驅,獲得極寬的可視角度和越來越快的響應時間。PVA採用透明的ITO電極代替MVA中的液晶層凸起物,透明電極可以獲得更好的開口率,最大 限度減少背光源的浪費。這種模式大大降低了液晶面板出現“亮點”的可能性,在液晶電視時代的地位就相當於顯象管電視時代的“瓏管”。三星主推的PVA模式 廣視角技術,由於其強大的產能和穩定的質量控制體系,被日美廠商廣泛採用。目前PVA技術廣泛應用於中高端液晶顯示器或者液晶電視中。VA類面板也屬於軟 屏,用手輕輕劃會出現類似的水紋,仔細看屏幕大致是這樣的:

 

3、IPS面板

    IPS(In-Plane Switching,平面轉換)技術是日立公司於2001推出的液晶面板技術,俗稱“Super TFT”。IPS陣營以日立爲首,聚攏了LG-飛利浦、瀚宇彩晶、IDTech(奇美電子與日本IBM的合資公司)等一批廠商,不過在市場能看到得型號不 是很多。IPS面板最大的特點就是它的兩極都在同一個面上,而不象其它液晶模式的電極是在上下兩面,立體排列。由於電極在同一平面上,不管在何種狀態下液 晶分子始終都與屏幕平行,會使開口率降低,減少透光率,所以IPS應用在LCD TV上會需要更多的背光燈。此外還有一種S-IPS面板屬於IPS的改良型

    IPS面板的優勢是可視角度高、響應速度快,色彩還原準確,價格便宜。不過缺點是漏光問題比較嚴重,黑色純度不夠,要比PVA稍差,因此需要依靠光學膜的 補償來實現更好的黑色。目前IPS面板主要由LG-飛利浦生產。和其他類型的面板相比,IPS面板的屏幕較爲“硬”,用手輕輕劃一下不容易出現水紋樣變 形,因此又有硬屏之稱。仔細看屏幕時,如果看到是方向朝左的魚鱗狀象素,加上硬屏的話,那麼就可以確定是IPS面板了。

 

4、CPA面板(ASV面板)

    CPA(Continuous Pinwheel Alignment,連續焰火狀排列)模式廣視角技術(軟屏),CPA模式廣視角技術嚴格來說也屬於VA陣營的一員,各液晶分子朝着中心電極呈放射的焰火 狀排列。由於像素電極上的電場是連續變化的,所以這種廣視角模式被稱爲“連續焰火狀排列”模式。而CPA則由“液晶之父”夏普主推,這裏需要注意的是夏普 一向所宣傳的ASV其實並不是指某一種特定的廣視角技術,它把所採用過TN+Film、VA、CPA廣視角技術的產品統稱爲ASV。其實只有CPA模式才 是夏普自己創導的廣視角技術,該模式的產品與MVA和PVA基本相當。也就是說,夏普品牌的LCD電視未必就是採用夏普自己生產的CPA模式液晶面板,它 有可能採用臺灣廠家的VA模式面板或者其他廠家的液晶面板。夏普的CPA面板色彩還原真實、可視角度優秀、圖像細膩,價格比較貴,並且夏普很少向其他廠商 出售CPA面板。CPA面板也屬於軟屏,用手輕輕劃會出現類似的水紋,仔細看屏幕大致是這樣的:

    此外還有一些其他廠商也有自己的液晶面板技術,比如NEC的ExtraView技術、松下的OCB技術、現代的FFS技術等,這些技術都是對舊的TFT面 板的改進,提供了可視角度和響應時間,通常只用在自有品牌的液晶顯示器或者液晶電視上使用。其實以上這些面板都屬於TFT類面板,只不過現在各種面板有自 己的技術和名稱,所以TFT這個名字反而不常使用了。




屏幕尺寸

    屏幕尺寸是指液晶顯示器屏幕對角線的長度,單位爲英寸。與CRT顯示器不同的是,由於液晶顯示器標稱的屏幕尺寸就是實際屏幕顯示的尺寸,所以17英寸的液晶顯示器的可視面積接近19英寸的CRT純平顯示器。目前主流產品的屏幕尺寸主要以17英寸和19英寸爲主。

    對於目前越來越多的寬屏液晶顯示器而言,其屏幕尺寸仍然是指液晶顯示器屏幕對角線的長度,目前市售產品主要以19英寸爲主。現在寬屏液晶顯示器的屏幕比例 還沒有統一的標準,常見的有16:9和16:10兩種。由於寬屏液晶顯示器相對於普通液晶顯示器具有有效可視範圍更大等優勢,或許會成爲液晶顯示器的發展 方向,未來可能會成爲主流。

    值得注意的是,在相同屏幕尺寸下,無論是16:9還是16:10的寬屏液晶顯示器,其實際屏幕面積其實都要比普通的4:3液晶顯示器要小。

接口類型

顯示器接口是指顯示器和主機之間的接口,通常有DVIHDMI15針D-Sub三種:

    DVI數字輸入接口:DVI(Digital Visual Interface,數字視頻接口)是近年來隨着數字化顯示設備的發展而發展起來的一種顯示接口。普通的模擬RGB接口在顯示過程中,首先要在計算機的顯 卡中經過數字/模擬轉換,將數字信號轉換爲模擬信號傳輸到顯示設備中,而在數字化顯示設備中,又要經模擬/數字轉換將模擬信號轉換成數字信號,然後顯示。 在經過2次轉換後,不可避免地造成了一些信息的丟失,對圖像質量也有一定影響。而DVI接口中,計算機直接以數字信號的方式將顯示信息傳送到顯示設備中, 避免了2次轉換過程,因此從理論上講,採用DVI接口的顯示設備的圖像質量要更好。另外DVI接口實現了真正的即插即用和熱插拔,免除了在連接過程中需關 閉計算機和顯示設備的麻煩。現在很多液晶顯示器都採用該接口,CRT顯示器使用DVI接口的比例比較少。需要說明的是,現在有些液晶顯示器的DVI接口可 以支持HDCP協議,爲看有版權的高清電影電視打下基礎。

 

    HDMI數字輸入接口:HDMI的英文全稱是“High  Definition Multimedia”,中文的意思是高清晰度多媒體接口。HDMI接口可以提供高達5Gbps的數據傳輸帶寬,可以傳送無壓縮的音頻信號及高分辨率視頻 信號。同時無需在信號傳送前進行數/模或者模/數轉換,可以保證最高質量的影音信號傳送。應用HDMI的好處是:只需要一條HDMI線,便可以同時傳送影 音信號,而不像現在需要多條線材來連接;同時,由於無線進行數/模或者模/數轉換,能取得更高的音頻和視頻傳輸質量。對消費者而言,HDMI技術不僅能提 供清晰的畫質,而且由於音頻/視頻採用同一電纜 ,大大簡化了家庭影院系統的安裝。HDMI接口支持HDCP協議,爲看有版權的高清電影電視打下基礎。

    2002年的4月,日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝共7家公司成立了HDMI組織開始制定新的專用於數字視頻/音頻傳輸標準。2002年歲末,高清晰數字多媒體接口 (High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0標準頒佈,到2006底已經頒佈了1.3版本,主要變化在於近一步加大帶寬,以便傳輸更高分辨率和色深。HDMI在針腳上和DVI兼容,只是採用了 不同的封裝。與DVI相比,HDMI可以傳輸數字音頻信號,並增加了對HDCP的支持,同時提供了更好的DDC可選功能。HDMI支持5Gbps的數據傳 輸率,最遠可傳輸15米,足以應付一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號。而因爲一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號需求少於4GB/s, 因此HDMI還有很大餘量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器,接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的設 備具有“即插即用”的特點,信號源和顯示設備之間會自動進行“協商”,自動選擇最合適的視頻/音頻格式。

    15針D-Sub輸入接口:也叫VGA接口,CRT彩顯因爲設計製造上的原因,只能接受模擬信號輸入, 最基本的包含R/G/B/H/V(分別爲紅、綠、藍、行、場)5個分量,不管以何種類型的接口接入,其信號中至少包含以上這5個分量。大多數PC機顯卡最 普遍的接口爲D-15,即D形三排15針插口,其中有一些是無用的,連接使用的信號線上也是空缺的。除了這5個必不可少的分量外,最重要的是在96年以後 的彩顯中還增加入DDC數據分量,用於讀取顯示器EPROM中記載的有關彩顯品牌、型號、生產日期、序列號、指標參數等信息內容,以實現WINDOWS所 要求的PnP(即插即用)功能。

 

    除了以上三種常見的接口外,還有一種ADC接口,是蘋果機顯示器的專用接口。最大的特點是數據線和電源線做在一起,這樣顯示器就只需一根線,滿足蘋果電腦清爽時尚的風格。

點距

    LCD顯示器的像素間距(pixel pitch)的意義類似於CRT的點距(dot pitch)。點距一般是指顯示屏相鄰兩個象素點之間的距離。我們看到的畫面是由許多的點所形成的,而畫質的細膩度就是由點距來決定的,點距的計算方式是 以面板尺寸除以解析度所得的數值,不過LCD的點距對於產品性能的重要性卻遠沒有對後者那麼高。

    CRT的點距會因爲蔭罩或光柵的設計、視頻卡的種類、垂直或水平掃描頻率的不同而有所改變,而LCD顯示器的像素數量則是固定的,因此在尺寸與分辨率都相 同的情況下,大多數液晶顯示器的像素間距基本相同。分辨率爲1024×768的15英寸LCD顯示器,其像素間距均爲0.297mm(亦有某些產品標示爲 0.30mm),而17寸的基本都爲0.264mm。所以對於同尺寸的LCD的價格一般與點距基本沒有關係。

亮度

    亮度是指畫面的明亮程度,單位是堪德拉每平米(cd/m2)或稱nits,也就是每平方公尺分之燭光。目前提高亮度的方法有兩種,一種是提高LCD面板的光通過率;另一種就是增加背景燈光的亮度,即增加燈管數量。

    需要注意的是,較亮的產品不見得就是較好的產品,顯示器畫面過亮常常會令人感覺不適,一方面容易引起視覺疲勞,同時也使純黑與純白的對比降低,影響色階和 灰階的表現。因此提高顯示器亮度的同時,也要提高其對比度,否則就會出現整個顯示屏發白的現象。此外亮度的均勻性也非常重要,但在液晶顯示器產品規格說明 書裏通常不做標註。亮度均勻與否,和背光源與反光鏡的數量與配置方式息息相關,品質較佳的顯示器,畫面亮度均勻,柔和不刺目,無明顯的暗區。

    現在在LCD亮度的技術研究方面,目前已經達到800甚至更高,已經接近CRT顯示器水準。此外液晶顯示器的亮度有不同標稱方式,例如典型亮度爲350, 最大亮度可能是400,具體是那種,廠商一般不做說明。因此會出現在一定範圍內不能僅通過參數區分顯示器好壞的情況,購買液晶顯示器時還要綜合考慮對比度 等因素,最好實際觀看顯示效果。

對比度

    液晶顯示器的對比度實際上就是亮度的比值,定義是:在暗室中,白色畫面(最亮時)下的亮度除以黑色畫面(最暗時)下的亮度。更精準地說,對比度就是把白色 信號在100%和0%的飽和度相減,再除以用Lux(光照度,即勒克斯,每平方米的流明值)爲計量單位下0%的白色值(0%的白色信號實際上就是黑色), 所得到的數值。對比度是最黑與最白亮度單位的相除值。因此白色越亮、黑色越暗,對比度就越高。對比度是液晶顯示器的一個重要參數,在合理的亮度值下,對比 度越高,其所能顯示的色彩層次越豐富。

    目前提高對比度有兩種方法:
    1、提高白色畫面的亮度。
    2、讓黑色更黑,降低最低亮度,這個也許有些不好理解,首先,需要知道控制液晶顯示器光線的明暗變化,是不可能通過發光燈管開、關來實現的,而液晶又是不 能做到100%不漏光的,所以即使調整至純黑畫面,液晶顯示器還是會有一些亮度的。這是個分母、分子的問題,分子小了對比度自然就高了。

    提高亮度增加對比度的方法相對簡單,不過受到燈管壽命、液晶漏光等問題,亮度不能無限量提高。第二種方法是很多高端液晶廠家的發展方向,這也是爲什麼亮度 不高的液晶能夠達到高對比度的原因。在購買液晶顯示器時,應該注意挑選顯示器畫面有沒有因高亮而色彩失真,因爲那樣的高對比度是沒有參考價值的。更重要的 是,虛高的亮度並不會帶來更好的顯示效果,它只會使淺色圖像變成茫茫一片,而對暗部表現卻毫無幫助。

    此外,廠商在宣傳單上標註的對比度參數分兩種,一種是典型值,就是在同一畫面下的對比度,另一種是最大值,就是整個顯示器在亮度不一定的狀態下所取的最 大、最小亮度所比的對比度,例如某款液晶最大對比度爲550:1,而典型值爲500:1。那麼其中的最大值也就不具備參考性,典型值纔是真正的對比度,最 大對比度實際上也就是廠商所玩的數字遊戲。

    另外,還有些廠商所標註的對比度是所謂的“動態對比度”。所謂動態對比度,指的是液晶顯示器在某些特定情況下測得的對比度數值,例如逐一測試屏幕的每一個 區域,將對比度最大的區域的對比度值,作爲該產品的對比度參數。不同廠商對於動態對比度的測量方法可能也不盡相同,但其本質也萬變不離其宗。動態對比度與 真正的對比度是兩個不同的概念,一般同一臺液晶顯示器的動態對比度是實際對比度的3-5倍。所以,動態對比度也不過就是廠商所玩的數字遊戲,並沒有實際意 義。

    目前主流液晶顯示器的對比度大多集中在400:1至600:1的水平上,而加拿大公司Brightside推出的採用LED背光技術的DR-37P超高動態範圍液晶顯示器居然號稱擁有200000:1的超高對比度,真是令人有點瞠目結舌了。

色彩數

    色彩數就是屏幕上最多顯示多少種顏色的總數。對屏幕上的每一個像素來說,256種顏色要用8位二進制數表示,即2的8次方,因此我們也把256色圖形叫做 8位圖;如果每個像素的顏色用16位二進制數表示,我們就叫它16位圖,它可以表達2的16次方即65536種顏色;還有24位彩色圖,可以表達 16,777,216種顏色。

    目前液晶顯示器>常見的顏色種類有兩種,一種是24位色,也叫24位真彩。這24位真彩是由紅綠藍三原色每種顏色8位色彩組成,所以這種液晶板也叫 8bit液晶板。每種顏色8位,紅綠藍三原色組合起來就是24位真彩,這種液晶顯示器的顏色一般標稱爲16.7M或者16.77M。另一種液晶顯示器三原 色每種只有6bit,也叫6bit液晶板,這種液晶板通過“抖動”的技術,通過局部快速切換相近顏色,利用人眼的殘留效應獲得缺失色彩。這種抖動的技術不 能獲得完整的8bit(256色)效果,通常是253種顏色,那麼三個253相乘就基本是16.2M色。也就是說我們通常用16.7M表示真正的24位真 彩(8bit板),而用16.2M表示6bit板。兩者實際視覺效果差別不算太大,目前高端液晶顯示器以16.7M色佔主流。

黑白響應時間

    所謂黑白響應時間是液晶顯示器各像素點對輸入信號反應的速度,即像素由暗轉亮或由亮轉暗所需要的時間(其原理是在液晶分子內施加電壓,使液晶分子扭轉與回 復)。常說的25ms、16ms就是指的這個響應時間,響應時間越短則使用者在看動態畫面時越不會有尾影拖曳的感覺。一般將黑白響應時間分爲兩個部分:上 升時間(Rise time)和下降時間(Fall time),而表示時以兩者之和爲準。

    CRT顯示器中,只要電子束擊打熒光粉立刻就能發光,而輝光殘留時間極短,因此傳統CRT顯示器響應時間僅爲1~3ms。所以,響應時間在CRT顯示器中 一般不會被人們提及。而由於液晶顯示器是利用液晶分子扭轉控制光的通斷,而液晶分子的扭轉需要一個過程,所以LCD顯示器的響應時間要明顯長於CRT。

    從早期的25ms到大家熟知的16ms再到最近出現的12ms甚至8ms,響應時間被不斷縮短,液晶顯示器不適合娛樂的陳舊觀念正在受到巨大挑戰。可以先 做一個簡單的換算:30毫秒=1/0.030=每秒鐘顯示33幀畫面;25毫秒=1/0.025=每秒鐘顯示40幀畫面;16毫秒=1/0.016=每秒 鍾顯示63幀畫面;12毫秒=1/0.012=每秒鐘顯示83幀畫面。可以看出12ms的誕生意味着液晶製造的一個巨大進步。

    但要注意的是,液晶顯示器都有一個掃描頻率的限制,特別是對於場頻(又稱刷新率),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幀畫面,這樣看上去就達不到12ms對應的每秒83幀畫面了。

    實際上,我們上面所說的12ms響應時間是針對全黑和全白畫面之間切換所需要的時間,這種全白全黑畫面的切換所需的驅動電壓是比較高的,所以切換速度比較 快,可以達到12ms;而實際應用中大多數都是灰階畫面的切換(其實質是液晶不完全扭轉,不完全透光),所需的驅動電壓比較低,故切換速度相對較慢。因此 從2005年開始,很多廠商已經開始強調灰階響應時間的重要性,不過灰階響應時間可以通過特殊方法提高,因此與黑白響應時間之間並沒有明確的對應關係,相 當於一個全新的描述響應時間的參數。

    據數據表明:響應時間30毫秒=1/0.030=每秒鐘顯示器能夠顯示33幀畫面,這是已經能滿足DVD播放的需要;響應時間25毫秒=1/0.025= 每秒鐘顯示器能夠顯示40幀畫面,完全滿足DVD播放以及大部分遊戲的需要;而玩那種激烈的動作遊戲(如QUAKEIII、UT2003、 DOMMIII)、極速追逐賽等遊戲要達到毫無拖影的話,所需要的畫面顯示速度都要在每秒60幀以上,即需要的響應時間=1/每秒鐘顯示器能夠顯示60幀 畫面=16.6毫秒。

灰階響應時間

    說到灰階響應時間,首先來看一下什麼是灰階。我們看到液晶屏幕上的每一個點,即一個像素,它都是由紅、綠、藍(RGB)三個子像素組成的,要實現畫面色彩 的變化,就必須對RGB三個子像素分別做出不同的明暗度的控制,以“調配”出不同的色彩。這中間明暗度的層次越多,所能夠呈現的畫面效果也就越細膩。以8 bit的面板爲例,它能表現出256個亮度層次(2的8次方),我們就稱之爲256灰階。

    由於液晶分子的轉動,LCD屏幕上每個點由前一種色彩過渡到後一種色彩的變化,這會有一個時間的過程,也就是我們通常所說的響應時間。因爲每一個像素點不 同灰階之間的轉換過程,是長短不一、錯綜複雜的,很難用一個客觀的尺度來進行表示。因此,傳統的關於液晶響應時間的定義,試圖以液晶分子由全黑到全白之間 的轉換速度作爲液晶面板的響應時間。由於液晶分子“由黑到白”與“由白到黑”的轉換速度並不是完全一致的,爲了能夠儘量有意義的標示出液晶面板的反應速 度,傳統的響應時間的定義,基本以“黑—白—黑”全程響應時間作爲標準。

    但是當我們玩遊戲或看電影時,屏幕內容不可能只是做最黑與最白之間的切換,而是五顏六色的多彩畫面,或深淺不同的層次變化,這些都是在做灰階間的轉換。事 實上,液晶分子轉換速度及扭轉角度由施加電壓的大小來決定。從全黑到全白液晶分子面臨最大的扭轉角度,需施以較大的電壓,此時液晶分子扭轉速度較快。但涉 及到不同不同明暗的灰度切換,實現起來就困難了,並且日常在顯示器上看到的所有圖像,都是灰階變化的結果,因此黑白響應的測量方式已經不能正確的表達出實 際的意義,爲此,灰階響應時間的概念就順應而出了。

    需要說明的是,雖然灰階響應更難控制,需要的時間更長,但實際情況卻有可能完全相反。因爲廠商可以通過特殊的技術,使灰階響應時間大大提高,反過來比傳統 的黑白響應時間短很多。比如使用響應時間加速芯片,可以使25ms黑白響應時間的產品擁有8ms的灰階響應時間。灰階響應時間與原來的黑白響應時間含義和 性質差別很大,兩者之間沒有明確的對應關係,但又都是對液晶響應時間的描述。

    從2005年開始灰階響應逐漸爲衆多廠商所使用,總的來說,這些產品通常使用了更好的響應時間控制方式,比如各個象素的響應時間更加穩定、統一。灰階響應 時間短的產品脫影現象也更少一些,畫面質量也更好,尤其在播放運動圖像的時候,因此遊戲玩家或者愛看影碟的用戶可以更多考慮液晶顯示器的這個參數。

水平掃描頻率

   也稱爲水平刷新率,它是指顯示器每秒鐘的掃描線數,單位爲KHz。行頻=行數*場頻,例如在800*600的分辨率下,當刷新率爲85Hz時(通常表述爲800*600@85Hz),行頻=600*85Hz=51Khz。

垂直掃描頻率

也稱刷新率,是顯示器每秒刷新屏幕的次數,單位爲Hz。場頻越低,圖像的閃爍、抖動越厲害,但LCD顯示器畫面掃描頻率的意義有別於CRT,指顯示器單位 時間內接收信號並對畫面進行更新的次數。由於LCD顯示器像素的亮滅狀態只有在畫面內容改變時纔有變化,因此即使掃描頻率很低,也能保證穩定的顯示,一般 有60Hz就足夠了,但在部分行業應用如醫療、監控中,要求液晶的刷新率能夠達到70Hz甚至85Hz,主要是要求能夠以較快的頻率讀取數據進行顯示。

帶寬

    帶寬代表顯示器顯示能力的一個綜合指標,指每秒鐘所掃描的圖素個數,即單位時間內所有掃描線上顯示的頻點數總和,以MHz爲單位。帶寬越大表明顯示控制能力越強,顯示效果越佳。

    帶寬的詳細計算公式如下:理論上帶寬 B=r(x) ×r(y) ×V

    r(x)表示每條水平掃描線上的圖素個數

    r(y)表示每楨畫面的水平掃描線數

    V 表示每秒畫面刷新率(即場頻)

    B 表示帶寬

HDCP協議

    HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的縮寫,中文可稱作“HDCP數字內容保護”。HDCP技術是由好萊塢與半導體界巨人Intel合作發開,它可以實際運用在顯卡、 DVD播放機等傳輸端,以及顯示器、電視機、投影機的接收端之間。是高清電影、電視節目的重要反盜版技術,不支持HDCP協議的顯示器無法正常播放有版權 的高清節目。

    DVD之後的高清電影節目採用了HDCP和AACS反盜版技術,藍光和HD DVD都使用了這種反盜版技術,高清電視(HDTV)也會使用。使用了HDCP和AACS反盜版技術後電影節目只能在支持HDCP的設備上正常播放,否則 只能看到黑屏顯示或者低畫質顯示(清晰度大約只有正常的四分之一),也就便失去了高清的價值。其中AACS是加密技術,同時被用在HD DVD和藍光光盤當中,保護光盤中的視頻內容無法正常複製出來在其它地方播放。

    而HDCP協議是用來防止視頻內容在傳輸的過程被完整的複製下來。這種技術並不是讓數字訊號無法被不合法的錄製下來,而是將數字訊號進行加密,讓不合法的 錄製方法,無法達到原有的高分辨率畫質。例如藍光影碟機在播放高清碟片時無法同時錄下清晰的節目,在計算機上播放碟片時無法清晰的錄製顯示器上的節目。 HDCP從始到終都保護視頻信號,也就是說整套播放系統中每一個環節都必須支持HDCP協議,如果顯示器不支持HDCP協議,那麼就無法正常播放高清節 目,只能看到黑屏或者低畫質的節目。要支持HDCP協議,必須使用DVI、HDMI等數字視頻接口,傳統的VGA等模擬信號接口無法支持HDCP協議。當 使用VGA等模擬信號接口時,畫面就會下降成爲低畫質,或者提示無法播放,從而失去高清的意義,防止了盜版。需要說明的是,HDMI接口內嵌了HDCP協 議,帶有HDMI接口的顯示器都支持HDCP協議。但是並不是帶DVI接口的液晶顯示器都支持HDCP協議,必須經過帶有相應硬件芯片,通過認證的顯示器 纔行。

    在電腦平臺上受到HDCP技術保護的數據內容在輸出時會由操作系統中的COPP驅動(認證輸出保護協議)首先驗證顯卡,只有合法的顯卡才能實現內容輸出, 隨後要認證顯示設備的密鑰,只有符合HDCP要求的設備纔可以最終顯示顯卡傳送來的內容。HDCP傳輸過程中,發送端和接受端都>存儲一個可用密鑰 集,這些密鑰都是祕密存儲,發送端和接受端都根據密鑰進行加密解密運算,這樣的運算中還要加入一個特別的值KSV(視頻加密密鑰)。同時HDCP的每個設 備會有一個唯一的KSV序列號,發送端和接受端的密碼處理單元會覈對對方的KSV值,以確保連接是合法的。HDCP的加密過程會對每個像素進行處理,使得 畫面變得毫無規律、無法識別,只有確認同步後的發送端和接受端纔可能進行逆向處理,完成數據的還原。在解密過程中,HDCP系統會每2秒中進行一次連接確 認,同時每128幀畫面進行一次發送端和接受端同步識別碼,確保連接的同步。爲了應對密鑰泄漏的情況,HDCP特別建立了“撤銷密鑰”機制。每個設備的密 鑰集KSV值都是唯一的,HDCP系統會在收到KSV值後在撤銷列表中進行比較和查找,出現在列表中的KSV將被認做非法,導致認證過程的失敗。這裏的撤 銷密鑰列表將包含在HDCP對應的多媒體數據中並將自動更新。

    可見要想在計算機上播放有版權的高清節目,不論是HDTV、藍光還是HD DVD碟片,都要求顯示器和顯卡支持HDCP協議。不過廠商要爲產品打上HDCP的Logo,則需要支付一定的認證費用,還要增加硬件芯片,顯然提高了成 本,目前只有部分產品通過認證。由於高清節目會逐漸普及,HDCP已成定局,因此支持HDCP協議的設備也會越來越多。

可視角度

    它是指用戶可以從不同的方向清晰地觀察屏幕上所有內容的角度。由於提供LCD顯示器顯示的光源經摺射和反射後輸出時已有一定的方向性,在超出這一範圍觀看就會產生色彩失真現象,CRT顯示器不會有這個問題。

    目前市場上出售的LCD顯示器的可視角度都是左右對稱的,但上下就不一定對稱了,常常是上下角度小於左右角度。當我們說可視角是左右80度時,表示站在始 於屏幕法線(就是顯示器正中間的假想線)80度的位置時仍可清晰看見屏幕圖像。視角越大,觀看的角度越好,LCD顯示器也就更具有適用性。

    由於每個人的視力不同,因此我們以對比度爲準,在最大可視角度時所量到的對比度越大就越好。目前市場上大多數產品的可視角度在120度以上,部分產品達到 了170度以上。需要說說明的是,在不同測量方式下,可視角度的標稱值也不同,由於顯示器廠商通常沒有說明具體的測量方式,因此總的來說,可視角度是一個 參考值。

寬屏

    我們一般把屏幕寬度和高度的比例稱爲長寬比(Aspect Ratio,也稱爲縱橫比或者就叫做屏幕比例),寬屏的特點就是屏幕的寬度明顯超過高度。目前標準的屏幕比例一般有4:3和16:9兩種,不過16:9也 有幾個“變種”,比如15:9和16:10,由於其比例和16:9比較接近,因此這三種屏幕比例的液晶顯示器都可以稱爲寬屏。此外,如果還有比較特殊的比 例,例如24:9,當然也算寬屏。

4:3液晶顯示器

16:9液晶顯示器

    從19世紀末期一直到20世紀50年代,幾乎所有電影的畫面比例都是標準的1.33:1(準確地說是1.37:1,但作爲標準來說統稱爲1.33:1)。 也就是說,電影畫面的寬度是高度的1.33倍。這種比例有時也表達爲4:3,就是說寬度爲4個單位,高度爲3個單位,目前我們所接收到的電視節目都是這樣 的比例。由於這樣的傳統,所以液晶顯示器的屏幕比例目前也還以4:3爲主。

    然而現在真正的電影一般都是寬銀幕的,將寬銀幕的電影轉換爲4:3總會造成畫面質量、形狀或者內容的損失。而今計算機的功能已不只是文書及上網了,在越來 越經常的觀賞電影節目時、在越來越多的各種數碼產品採用了16:9的比例作爲表現時,爲了在計算機上更好的收看影視,寬屏的液晶顯示器出現了。並且由於未 來的高清晰電視主要會使用16:9的比例,因此目前越來越多的液晶顯示器採用了寬屏的比例。寬屏的比例更接近黃金分割比,也更適合人的眼睛,在觀看影片時 給人的感受也更舒服。此外針對辦公應用或是行業應用,寬屏產品可以在一個屏幕內顯示兩個完整的Web頁面或是平鋪更多的窗口,能夠有效的提高辦公效率。在 數字圖像處理和多媒體編輯等工作中,寬屏更具優勢,較寬的觀看視角,適合商務人士展示商業設計方案,是辦公的較佳選擇。甚至目前的越來越多的遊戲也開始支 持寬屏顯示,歸根結底,寬屏更適合人眼睛的視覺特性。

    此外,寬屏的液晶顯示器在生產時主要變化就是改變了切割比例,但並不會增加成本,因此售價也不會更高。

分辨率

    LCD液晶顯示器和傳統的CRT顯示器,分辨率都是重要的參數之一。傳統CRT顯示器所支持的分辨率較有彈性,而LCD的像素間距已經固定,所以支持的顯示模式不像CRT那麼多。LCD的最佳分辨率,也叫最大分辨率,在該分辨率下,液晶顯示器才能顯現最佳影像。

    目前15英寸LCD的最佳分辨率爲1024×768,17~19英寸的最佳分辨率通常爲1280×1024,更大尺寸擁有更大的最佳分辨率。

    LCD顯示器呈現分辨率較低的顯示模式時,有兩種方式進行顯示。第一種爲居中顯示:例如在XGA 1024×768的屏幕上顯示SVGA 800×600的畫面時,只有屏幕居中的800×600個像素被呈現出來,其它沒有被呈現出來的像素則維持黑暗,目前該方法較少採用。另一種稱爲擴展顯 示:在顯示低於最佳分辨率的畫面時,各像素點通過差動算法擴充到相鄰像素點顯示,從而使整個畫面被充滿。這樣也使畫面失去原來的清晰度和真實的色彩。

    由於現在相同尺寸的液晶顯示器的最大分辨率通常是一致的,所以對於同尺寸的LCD的價格一般與分辨率基本沒有關係。

安規認證

    對顯示器來說最重要的安規認證是電磁幅射標準,即指限制顯示器所發出的電磁幅射量的國際標準。目前有兩項重要的標準是由下列兩個瑞典權威機構所定出來的規則:MPR-II,原先是一項由瑞典勞工部所提出的標準,制定了顯示器所放出的電磁幅射量的最高範圍,現在已被採用爲世界標準。TCO,瑞典TCO組織於1991年制定了一個比MPR-II更嚴格的標準,特別是爲交流電場(aef)而定。

MPR認證

    MPR標準是由SWEDAC(Swedish National Board For Measurement And Testing瑞典國家技術部)制訂的電磁場輻射規範(包括電場、靜電場強度)。包括有著名的MPR I、MPR II。MPR I誕生於1987年,是由瑞典國家測量測試局就電場和磁場對人體健康的影響而提出的一個標準,目前這個標準已經顯得比較寬鬆了。1990年,MPR I進一步擴展變成了MPR II,進一步詳細列出了21項顯示器標準,包括閃爍度、跳動、線性、光亮度、反光度及字體大小等,對ELF(超低頻)和VLF(甚低頻)輻射提出了最大限 制,已經成了一種比較嚴格的電磁輻射標準。現在市場上被認爲的低輻射顯示器,一般都符合這一標準。

TCO認證

    所謂的TCO標準保證,是由瑞典專業僱員聯盟(Swedish Confederationof Professional Employess)推出的。隨着不斷擴充和改進,逐漸演變成了現在通用的世界性標準,引起了顯示器生產廠商的廣泛重視。它不僅包括輻射和環保的多項指 標,還對舒適、美觀等多方面提出嚴格的要求。

    TCO認證自從1991年推出以後,主要面向質量和環境,對象則主要是辦公室裏常見的電子設備,如手提式計算機、顯示器、鍵盤、系統機、打印機等,並且爲 移動電話也頒佈了一個新的標準“TCO'01 Mobile Phones”。連同前段時間發佈的TCO'03 Displays標準,面向計算機監視器及外設的TCO認證一共走過了四代不同的標準(面向移動電話的TCO'01標準不算在其中),從TCO’92、 TCO’95、TCO’99到TCO'03,隨着時間的推移以及人們健康、環保意識的加強,加之科技進步所能帶來的產品質量改觀,TCO認證標準也一代比 一代更爲嚴格。

    截止2003年5月27日,通過了TCO’92(該項認證已經停止)認證的顯示器型號有1050個,通過了TCO’95與TCO’99認證的顯示器型號則分別高達2085個和2286個;而通過最新的TCO’03認證的顯示器型號則爲61個。
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