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液晶显示器术语全面解析

发布时间:2018-04-24     编辑:漆德勇     浏览:82


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。咱们常说的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);咱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产品的常识也越来越了解,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、影片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,这也是影片每秒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。咱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。



  说到灰阶响应时间,首先来看一下什么是灰阶。咱们看到液晶屏幕上的每一个点,即一个像素,它都是由红、绿、蓝(RGB)三个子像素组成的,要实现画面色彩的变化,就必须对RGB三个子像素分别做出不同的明暗度的控制,以“调配”出不同的色彩。这中间明暗度的层次越多,所能够呈现的画面效果也就越细腻。以8 bit的面板为例,它能表现出256个亮度层次(2的8次方),咱们就称之为256灰阶。

  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,这会有一个时间的过程,也就是咱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、错综复杂的,很难用一个客观的尺度来进行表示。因此,传统的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液晶面板的响应时间。由于液晶分子“由黑到白”与“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,传统的响应时间的定义,基本以“黑—白—黑”全程响应时间作为标准。

  但是当咱们玩游戏或看影片时,屏幕内容不可能只是做最黑与最白之间的切换,而是五颜六色的多彩画面,或深浅不同的层次变化,这些都是在做灰阶间的转换。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。但涉及到不同不同明暗的灰度切换,实现起来就困难了,并且日常在显示器上看到的所有图像,都是灰阶变化的结果,因此黑白响应的测量方式已经不能正确的表达出实际的意义,为此,灰阶响应时间的概念就顺应而出了。

  需要说明的是,虽然灰阶响应更难控制,需要的时间更长,但实际情况却有可能完全相反。因为厂商可以通过特殊的技术,使灰阶响应时间大大提高,反过来比传统的黑白响应时间短很多。比如使用响应时间加速芯片,可以使25ms黑白响应时间的产品拥有8ms的灰阶响应时间。灰阶响应时间与原来的黑白响应时间含义和性质差别很大,两者之间没有明确的对应关系,但又都是对液晶响应时间的描述。

  从2005年开始灰阶响应逐渐为众多厂商所使用,总的来说,这些产品通常使用了更好的响应时间控制方式,比如各个象素的响应时间更加稳定、统一。灰阶响应时间短的产品脱影现象也更少一些,画面质量也更好,尤其在播放运动图像的时候,因此游戏玩家或者爱看影碟的用户可以更多考虑液晶显示器的这个参数。

  亮度是指画面的明亮程度,单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称nits,也就是每平方公尺分之烛光。目前提高亮度的方法有两种,一种是提高LCD面板的光通过率;另一种就是增加背景灯光的亮度,即增加灯管数量。

  需要注意的是,较亮的产品不见得就是较好的产品,显示器画面过亮常常会令人感觉不适,一方面容易引起视觉疲劳,同时也使纯黑与纯白的对比降低,影响色阶和灰阶的表现。其实亮度的均匀性也非常重要,但在液晶显示器产品规格说明书里通常不做标注。亮度均匀与否,和背光源与反光镜的数量与配置方式息息相关,品质较佳的显示器,画面亮度均匀,无明显的暗区。

  现在在液晶亮度的技术研究方面,NEC已经研发出500cd/m2的彩色TFT液晶显示屏模块;松下也开发出称为AI(Adaptive Brightness Intonsifier)技术,做成专用IC,可以有效地将亮度提高达350~400cd/m2,已经接近CRT显示器水准。

  对于显示器而言,响应时间、亮度、对比度都是重要的技术参数,其中响应时间和亮度是消费者熟知的,但是对比度却常被人忽视。其实,对于显示器而言,对比度这项指标更是不可忽视。

  通常咱们在市场上看到的液晶显示器性能指标中都有对比度的数据,例如全球销量最大的SAMSUNG710T显示器的对比度是600 1。为什么会用

  这种形式来表示呢?顾名思义,对比度是最大亮度和最小亮度的对比值。最大亮度即白色画面下的亮度,而最小亮度则是黑色画面下的亮度。因此,白色越亮、黑色越暗,对比度就越高。一般而言,当对比度达到120 1时,就可以很容易地显示生动、丰富的色彩。而对比度高达300 1时,则可支撑各色阶的颜色。前文提到的SAMSUNG710T最大亮度与最小亮度的对比值是600 1,这个对比度在同尺寸显示器中可算是出类拔萃了。

  了解液晶显示原理的朋友知道,液晶显示器的背光源是持续点亮的,而液晶面板也不可能完全阻隔光线,要实现全黑的画面非常困难。而同等亮度下,黑色越深,显示色彩的层次就越丰富,所以液晶显示器的对比度非常重要。

  液晶显示器的对比度可以反应出显示器是否能表现层次、丰富的色阶。对比度越高,图像的锐利程度就越高,图像也就越清晰,显示器所表现出来的色彩越鲜明、层次感越丰富。由此可见,对比度是所有指标中最能够直观让人感受到色彩的完美与否,是用户能够看得见的指标,因此,也是最容易判断其真实性的指标。

  那么,对于消费者来说,多少的对比度才算够用呢?业界专家指出,亮度和对比度不足原本是液晶天生的两大弱点,早期的液晶在使用过程中,用户经常必须要把这两个参数调整到近乎极限才能满足需求。对比度是直接影响视觉效果的,不像响应时间看不见摸不着。相比国内用户对响应时间的关注,欧美国家的用户表现得相当理性,对对比度的关注度很高。

  对于用户而言,拥有高对比度,即使在观看亮度很高的高速画面场景时,黑暗部位的细节也可以清晰体现。一般人眼可以接受的对比度一般在250:1以上,低于这个对比度就会感觉模糊或产生灰蒙蒙的感觉。CRT显示器可以轻而易举地达到500∶1甚至更高,而液晶显示器通常在250∶1到300∶1之间。随着各厂商的不懈努力,目前市场上的液晶显示器对比度多数达到了300∶1。这个数值对文档处理和大多数办公应用足够了,但对专业级应用以及游戏玩家和碟友来说则有些勉为其难了。总的来说,更高的对比度为显示器更好的图像表现提供了条件,在价位相差不大的情况下,应该是咱们优选的对象。

  对比度的重要性并不是今天才被人们提出来的,主流显示器厂商一直关注着有助于提升消费者使用享受的每个细节,SAMSUNG15英寸的全线产品在对比度上都达到450 1以上,足以满足大家浏览网页、编写文档等需求。而备受游戏玩家推崇的SAMSUNG17英寸显示器,因为拥有500:1—700:1的对比度则更加深得人心。关注技术前沿的消费者还惊喜地发现,SAMSUNG日前推出了172T、192T两款拥有1000 1惊人对比度的液晶显示器。

  业内专家预言,在未来显示器市场中,基于对比度技术的不断发展和国内用户对显示器综合指标趋于理性的认识,对比度将成为人们选购显示器不再忽视的重要指标,也将成为推动显示器技术不断升级的主流指标。

  液晶显示器的像素间距(pixel pitch)的意义类似于CRT的点距(dot pitch)。点距一般是指显示屏相邻两个象素点之间的距离。咱们看到的画面是由许多的点所形成的,而画质的细腻度就是由点距来决定的,点距的计算方式是以面板尺寸除以解析度所得的数值,不过液晶的点距对于产品性能的重要性却远没有对后者那么高。CRT的点距会因为荫罩或光栅的设计、视频卡的种类、垂直或水平扫描频率的不同而有所改变,而液晶显示器的像素数量则是固定的,因此在尺寸与分辨率都相同的情况下,大多数液晶显示器的像素间距基本相同。分辨率为1024×768的15英寸液晶显示器,其像素间距均为0.297mm(亦有某些产品标示为0.30mm),而17寸的均为0.264mm。所以对于同尺寸的液晶的价格一般与点距基本没有关系。

  下面见好就收太阳诚也将现今一些常见尺寸的LCD点距列出,以供网友进行参考:

12.1英寸 (800×600) - 0.308 毫米
12.1英寸 (1024×768) - 0.240 毫米
14.1英寸 (1024×768) - 0.279 毫米
14.1英寸 (1400×1050) - 0.204 毫米
15英寸 (1024×768) - 0.297 毫米
15英寸 (1400×1050) - 0.218 毫米
15英寸 (1600×1200) - 0.190 毫米
16英寸 (1280×1024) - 0.248 毫米
17英寸 (1280×1024) - 0.264 毫米
17英寸宽屏  (1280×768) - 0.2895 毫米
17.4英寸 (1280×1024) - 0.27 毫米
18英寸 (1280×1024) - 0.281 毫米
19英寸 (1280×1024) - 0.294 毫米
19英寸 (1600×1200) - 0.242 毫米
19英寸宽屏  (1680×1050) - 0.243 毫米
20英寸宽屏  (1680×1050) - 0.258 毫米
20.1英寸 (1200×1024) - 0.312 毫米
20.1英寸 (1600×1200) - 0.255 毫米
20.1英寸 (2560×2048) - 0.156 毫米
20.8英寸 (2048×1536) - 0.207 毫米
21.3英寸 (1600×1200) - 0.27 毫米
21.3英寸 (2048×1536) - 0.21 毫米
22英寸宽屏 (1600×1024) - 0.294 毫米
22.2英寸 (3840×2400) - 0.1245 毫米
23英寸宽屏  (1920×1200) - 0.258 毫米
23.1英寸 (1600×1200) - 0.294 毫米

  色彩数就是屏幕上最多显示多少种颜色的总数。对屏幕上的每一个像素来说,256种颜色要用8位二进制数表示,即2的8次方,因此咱们也把256色图形叫做8位图;如果每个像素的颜色用16位二进制数表示,咱们就叫它16位图,它可以表达2的16次方即65536种颜色;还有24位彩色图,可以表达16,777,216种颜色。

  目前液晶显示器常见的颜色种类有两种,一种是24位色,也叫24位真彩。这24位真彩是由红绿蓝三原色每种颜色8位色彩组成,所以这种液晶板也叫8bit液晶板。每种颜色8位,红绿蓝三原色组合起来就是24位真彩,这种液晶显示器的颜色一般标称为16.7M或者16.77M。另一种液晶显示器三原色每种只有6bit,也叫6bit液晶板,这种液晶板通过“抖动”的技术,通过局部快速切换相近颜色,利用人眼的残留效应获得缺失色彩。这种抖动的技术不能获得完整的8bit(256色)效果,通常是253种颜色,那么三个253相乘就基本是16.2M色。也就是说咱们通常用16.7M表示真正的24位真彩(8bit板),而用16.2M表示6bit板。两者实际视觉效果差别不算太大,目前高端液晶显示器以16.7M色占主流。




  液晶显示器的可视角度包括水平可视角度和垂直可视角度两个指标,水平可视角度表示以显示器的垂直法线(即显示器正中间的垂直假想线)为准,在垂直于法线左方或右方一定角度的位置上仍然能够正常的看见显示图像,这个角度范围就是液晶显示器的水平可视角度;同样如果以水平法线为准,上下的可视角度就称为垂直可视角度。一般而言,可视角度是以对比度变化为参照标准的。当观察角度加大时,该位置看到的显示图像的对比度会下降,而当角度加大到一定程度,对比度下降到10∶1时,这个角度就是该液晶显示器的最大可视角。

  液晶的色彩饱和度(Color Gamut),又名液晶开口率(Aperture Ratio)。它代表液晶显示器色彩的鲜艳程度,是液晶产品非常重要的参数。

  色彩饱和度是以显示器三原色色彩范围为分子,NTSC所规定的三原色色彩范围为分母,求百分比。如果某台显示器色彩饱和度为“72%NTSC”,那表明这台显示器可以显示的颜色范围为NTSC规定的百分之七十二。

  由于液晶每个象素由红、绿、蓝(RGB)子象素组成,背光通过液晶分子后依靠RGB象素组合成任意颜色光。如果RGB三原色越鲜艳,那么显示器可以表示的颜色范围就越广。如果显示器三原色不鲜艳,那这台显示器所能显示的颜色范围就比较窄,因为其无法显示比三原色更鲜艳的颜色。提高色彩饱和度的方法是提高背光亮度和液晶的透光度,这需要厂商更高的技术和成本,市面上各款液晶显示器档次不同,其鲜艳程度亦大不相同,目前最高标准为72%NTSC。

(1)FUJITSU的MVA

  富士通Fujitsu的MVA (Multi-domain Vertical Alignment)技术以字面翻译来看就是一种多象限垂直配向技术。它是利用突出物使液晶静止时并非传统的直立式,而是偏向某一个角度静止;当施加电压让液晶分子改变成水平以让背光通过则更为快速,这样便可以大幅度缩短显示时间,也因为突出物改变液晶分子配向,让视野角度更为宽广。在视角的增加上可达160度以上,反应时间缩短至20ms以内。MVA在制作程序来说并不会增加太多困难的技术,所以很受代工厂商的欢迎,目前有奇美电子(奇晶光电)、友达光电…等得到授权制造。

(2)HITACHI的IPS

  日立Hitachi的IPS(In-Plane Switching)技术是以液晶分子平面切换的方式来改善视角,利用空间厚度、摩擦强度并有效利用横向电场驱动的改变让液晶分子做最大的平面旋转角度来增加视角;换句话说,传的液晶分子是以垂直、水平角度切换作为背光通过的方式,IPS则将液晶分子改为水平选转切换作为背光通过方式。在商品的制造上不须额外加补偿膜,显示视觉上对比也很高。在视角的提升上可达到160度,反应时间缩短至40ms以内。但Hitachi仍旧改良IPS技术叫做Super-IPS,在视角的提升上可达到170度,反应时间缩短至30ms以内,NTSC色纯度比也由50%提升至60%以上。目前亦有少数厂商授权制造,算是与MVA技术并驾齐驱。

(3)NEC的ExtraView

  NEC作为全球能生产20英寸液晶屏数不多的生产商之一,其也研制出可以扩大可视角度的ExtraView技术。XtraView增加了浏览角度,确保了用户可以获得最佳的显示性能,并可以在上下、左右任何一个方向浏览屏幕。通过扩展浏览角度,使得多个用户可以纵向和横向模式观看屏。此技术目前只应用于NEC的LCD产品中。

(4)SAMSUNG的PVA

  SAMSUNGSamsung电子的PVA(Patterned Vertical Alignment)技术则是一种图像垂直调整技术,该技术直接改变液晶单元结构,让显示效能大幅提升,其视角可达170度,反应时间达25ms以内,500:1的超高对比能力以及高达70%的原色显示能力。

(5)PANASONIC的OCB

  日本松下(Panasonic)所开发的OCB(Optical Compensated Birefringence)则有不一样的做法,完全以新开发的液晶材料与光学补偿膜作为核心材质,是一种高速反应的光学自己补偿型复折射式技术,虽然在视角的呈现上仅有进步达140度以上,但反应时间却能缩短至10ms以内,而色纯度的改进为传统TFT三倍以上,多半用于娱乐视听型彩色液晶显示器面板,这也是Panasonic PC用彩色液晶显示器的售价居高不下的原因。

(6)HYUNDAI的FFS

  现代Hyundai电子则采用FFS(Fringe Field Switching)技术也不需要额外的光学补偿膜,主要是将IPS的不透明金属电极改为透明的ITO电极,并缩小电极宽度和间距,在制造上比原先的IPS技术复杂,但因为使用了透明的ITO电极让透光率比IPS高出2倍以上。在视角的呈现上达160度,反应时间因受制于采用负型液晶制造,反应时间则略逊于IPS技术。为了增加良率与显示品质的提升,新的UFFS(Ultra FFS)技术,能将原色重现率提升至75%以上。

(7)Sharp(夏普)的ASV

  Sharp企业采用ASV(Advanced Super-V)技术,改进了TFT显示屏的响应速度和可视角。Sharp将ASV描述为一个排列晶状物质的新方法,而此晶状物质显示起来就象夹在两片薄薄玻璃中的三明治。这其中有几项改进,最明显的改进之一就是视觉角度。现在的显示最多让用户可以从垂直140度水平110度的角度看清显示内容,而ASV将这一角度提高到170度。 另外,现在决大多数显示器的默认状态为打开显示器时所有像素为白色,直到被转换为其它颜色,这就意味着那些坏掉的像素仍然是黑色而且很难被注意到。ASV的第三个改进就是响应时间减少,从45毫秒减少到25毫秒以下。此技术也主要应用于Sharp的产品中。

  AGLR(Anti-Glare Low Reflection TFT)技术原理与原来的Black TFT的液晶显示技术原理是相通的。都是通过液晶表面加上特殊的化学涂层,令外界光线在屏幕上造成的反射发生变化,从而令背光源的光线能更好地透过液晶层,使亮度更高,反射更低。

  而在SHARP高端的专业级液晶显示器用笔记本电脑的液晶面板方面,ASV与AGLR技术通常会结合使用,效果表现会相比起只是采用Black TFT技术要好,因为ASV主要是针对提高色彩显示效果,而AGLR技术则主要是降低光线造成的反射,两者分开处理将会令显示器更专业,技术结合性更强,令到产品更具市场竞争力!

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