前言:顯示器,是家用電腦中,消費者每天看得最多的東西,是體驗視覺效果必不可少的硬件。作為最直觀的DIY配件,它的外觀和性能一直是關注的重點�
作為普通用戶、網友,我們并不需要理解液晶顯示器是怎么制造,生產過程和成本是怎樣的。但,了解液晶顯示器(LCD liquid crystal display device)基本術語,對自己購買顯示器或者幫MM解決疑難的時候有一定幫助。下面筆者為大家介紹一下液晶顯示器的基礎知識�
亮度
亮度的學術單位是cd/m2(坎德拉[candle]/平方米),如250cd/m2是表示在1平方米的面積里點�250支蠟燭的亮度相等。人的眼睛接受的最佳亮度為150cd/m2 。由于顯示器的亮度會受外界光線影響,因此需要制造亮度比較高的顯示器。最大亮度通常由冷陰極射線�( 背光� )來決定,TFT-LCD的亮度值一般都�200�350cd/m2范圍。雖然技術上可以達到更高亮度,但是這并不代表亮度值越高越好,因為太高亮度的顯示器有可能使觀看者眼睛受傷�
目前基本所有的22英寸寬屏液晶顯示器的亮度參數都達�300cd/m2的數值,在實際應用時候能夠達�250cd/m2左右的水平,技術進入了一個比較成熟穩定的時期�
對比�
對比度的定義為最大亮度�( 全白 )除以最小亮度�( 全黑 )的比值,對比值越大則此顯示器越好。液晶顯示器的對比度可以反應出顯示器是否能表現豐富的色階和畫面層次。對比度越高,圖像的銳利程度就越高,圖像也就越清晰,顯示器所表現出來的色彩也就越鮮明、層次感越豐富�
不同的測試方法會有不同的結果
由于測試顯示器全白和全黑畫面時候的情況不一樣,得出的對比度結果會有可能不同,因此這里就牽扯到一個測試標準問題,目前我們日常生活中所見到的測試對比度的方法主要有兩種�
第一種:先讓顯示設備全屏顯示白色,測量亮度值;再全屏顯示黑色,測量亮度值,得出對比度值,也叫全開全關(Full ON Full OFF)對比度。動態對比度是基于動態背光調整,根據畫面明暗來調整背光亮度,實際上只有在這種測試方法下才能得出所謂動態對比度�
第二種:來自美國國家標準委員會ANSI的測試方法,顯示16棋盤格黑白相間圖案,分別在屏幕上各個方塊處測定黑色亮度和白色亮度,以平均值得出的對比度值可稱為ANSI對比度,按照ANSI方法測試的對比度成績最低,因為白色區域的光線將會影響黑色區域的亮度,從而成為考驗最為嚴格的測試方法,尤其對等離子顯示器件而言。同樣的顯示器,此種方法下測試的對比度就只有大約270�1�
最初動態對比度主要是應用在投影機(動態光圈控制)和液晶電視上,用以降低昏暗場景中黑色亮度或者提高場景中的最大亮度,從而提高視覺享受。從“動態對比度”技術發展的雛形以及它實際帶來的效果來看,它的最佳應用范圍應為應用于視頻播放應用上面�
前面我們說過動態對比度只在FOFO對比度測試時有效,下面我們演�5倍背光亮度調節功能是如何將500�1的液晶面板提升到2500�1的:全白亮度畫面保持不變,全黑畫面最大亮度降低為原來�1/5,就可以實現動態2500�1的對比度了。要是全黑畫面最大亮度降低為原來�1/10,那么一�5000�1的顯示器便出爐了�
由于相同尺寸的液晶面板全白最大亮度亮度幾乎是相差無幾的,所以“動態對比度”的水平反映的其實就是各大顯示器廠商對全黑畫面時背光的控制水平:從目前的水平來看,三星的全黑畫面背光控制水平是最高的,其次到LG、然后到AOC、飛利浦、優派以及明基這四家廠商�
目前所有的“動態對比度”技術實現時都需要面對一個重要的商榷的問題:背光變化速度。簡單地說,就是“動態對比度”功能必須面對全黑畫面下背光由正常變化轉成最低亮度的時候所需要的時間長短問題�
忽明忽暗,是動態背光調節帶來的一個重要問題,同時,亮度調節速度的快慢也是這個技術發展的一個需要思考的問題,最新的影院投影機已經能做到�1/60秒作為步進來調節(動態光圈控制),跟場景變化速度一樣快或許是解決這一問題的方法�
由于動態場景分析背光調節的應用面比較窄,基本上只針對欣賞電影類節目有幫助,要是在看照片的時候亮度時而變化,使用者恐怕會崩潰,因此各家顯示器都把動態背光設立獨立選項或者只有在影視模式中才可以開啟�
開啟動態對比度后我們發現畫面的亮部更亮,暗部更暗。但客觀來說表現影片時開啟動態對比度畫面的細節反而有一定的損失,例如畫面左下角變得更暗,一些場景細節便看不清了�
總的來說動態對比度被廠商炒作得有些言過其辭,事實上對整機性能的指導意義不大�
色域顯示范圍
大多數消費者在挑選液晶顯示器的時候,為選擇色彩表現好的,總是刻意挑選16.7M色的產品。其實一臺顯示器的色彩是否豐富最根本的決定因素是色域范圍,其次是伽馬曲線對還原準確性的影響,所�16.2M色和16.7M色并非決定因素�
色彩的基本組�
原因非常簡單,首先我們了解一下顏色的基本組成原理,如下面圖中的這兩個紅球,它們有什么不同的地方呢?乍一看,它們都是一樣的紅色,但仔細觀察一下你就會發現它們在好幾方面都是不一樣的。兩球都是紅色,但上球的顏色較為明亮,下球則較暗。還有,上球的顏色顯得鮮艷。可見,即使兩球看起來都是紅的,但它們的顏色卻是不一樣的�
當將顏色分類時,它們可以以構成顏色的三個屬性來表示,即:色調、亮度和色飽和度(鮮艷度)�
色調——紅、黃、綠、藍等色調構成了色環…�
蘋果是紅的,檸檬是黃的,天是藍的,這就是我們大家以日常用語對顏色的判斷。我們用色調這一術語在色彩世界里把顏色區分為紅、黃、藍等類別。還有,雖然黃和紅是兩種截然不同的色調,但是把黃和紅混合在一起就產生了橙色(有時稱之為黃-紅):混合黃和綠產生�-綠;混合藍和綠則產生�-綠,等等。把這些色調銜接排列,就形成如下圖所示的色環�
當比較各種顏色的亮度(顏色的明亮程度如何)時,顏色就有明亮和深暗之分。例如,將檸檬的黃色和葡萄柚的黃色來說,毫無疑問,檸檬的黃色就比較明亮。把檸檬的黃色和歐洲甜櫻桃的紅色相比,顯然,也是檸檬黃比較明亮� 可見,顏色亮度的測量與色調無關。現在,讓我們來看一看圖2。圖2是圖1沿A(綠)B(紫紅)直線切開的剖面圖。可以看出,亮度沿垂直方向變化,越往上去,色彩越明亮,越往下去,則越深暗�
再來說說黃色。檸檬的黃色和梨的黃色相比較又如何?你可能會說檸檬的黃色更明亮一些,但除此以外還有一個大的差別就是檸檬的黃色顯得鮮艷� 而梨的顏色則顯得陰晦。這種差別稱之為色飽和度或鮮艷度。從�2可以看出,紫紅和綠兩色的飽和度分別由中心向兩側隨水平距離的增加而變化。離中心越近,色彩越陰晦;離中心越遠,則越鮮艷。圖3標出了一些常用的描述色彩亮度和色飽和度的形容詞。至于這些形容詞表達了什么,請再看一下圖2�
如果我們用亮度的變化作為色環的主軸,用色飽和度的變化作為色環的副軸,則會發現…�
色調、亮度、和色飽和度為顏色的三個屬性。將此三屬性放在一起,可以組成一個三維立體,如圖4。色調形成該立體的外緣,亮度作為中央主軸,而色飽和度作為水平橫輻。世界上一切的顏色均分布于如圖4所示的主體周圍,于是形成了如圖5所示的色立體,由于色飽和度各梯級的大小對每一種顏色色調和亮度來說都是不等的,因此色立體的形狀為復雜,但卻能把色調、亮度、色飽和度的關系以直觀的方式來表達得清清楚楚�
綜合圖一、圖二、圖三、圖四,色彩的立體表達形式很好理解,我們如在色立體上尋找蘋果的顏色的話,刻意發現該顏色的色調、亮度和飽和度相交在紅色區域內�
通過剛才的表達之后也許一些讀者略微明白色彩分析儀的工作原理了:沒錯,為色調、亮度和色飽和度建立標度之后,我們就能用數字來表示顏色了。這也是色彩分析儀能夠準確表達顏色的一個核心基礎思想�
結論:色飽和度成決定色彩好壞關鍵
由于色調、亮度這兩項參數對于大部分液晶顯示器來說基本都是一樣的,所以色飽和度,也就是我們平時所看到的色域范圍成為決定LCD色彩好壞的關鍵�
從下面實際對比應用圖片我們可以看到,在更深一層次的色彩表現上,比如下面第一張圖片中美女的紅潤膚色、第二張圖片中美女偏冷膚色的深度上……,廣色域的LCD產品可以比普通色域的LCD產品表現出更好的色彩�
右:普�
人臉通紅,是體現人像還原能力的基本條件,顯然,IPS臉色和膚色更加真實,而TN屏色彩表現得有點淡�
響應時間通常是以毫秒ms為單位,指的是液晶顯示器對輸入信號的反應速度,即液晶顆粒由暗轉亮或由亮轉暗的時間,為“上升時間”和“下降時間”兩部份,而通常談到的響應時間是指兩者之和。目前市場上的主流LCD響應時間都已經達�8ms 以下,某些高端產品響應時間甚至為5ms�4ms�2ms等等,數字越小代表速度越快。對于一般的用戶來說,只要購�8ms的產品已經可以基本滿足日常應用的要求,對于游戲玩家而言�5ms或更快的產品為較佳的選擇�
響應速度也并非越短越�(較短的響應速度需要通過降低液晶粘稠度或增大驅動電壓兩種方法來實現,但是降低液晶粘稠度會導致顯示的色彩變淡、不夠鮮艷,而增大驅動電壓則會降低真實色彩的還原能力),同時LCD畫面拖影現象也并非單純由響應時間這個因素決定,加上大部分的廠商�22英寸以上寬屏液晶顯示器產品在響應時間上都達到�5ms以上的水準,對于響應時間這個炒作已漸漸沉靜�
顯示器廠商標識的響應時間大多數為典型最高值,全程平均響應時間更考驗顯示器廠商的技�
響應時間為“上升時間”和“下降時間”兩部份,而通常談到的響應時間是指兩者之和。而所謂的灰階響應時間,就是相對早期的黑白響應時間而定義的,因為顯示器顯示的圖像極少出現全黑全白轉換,顯然不夠合理,灰階響應時間顯然更能反映動態效果。由于灰階響應時間的數值更高,所以一般顯示器廠商在性能參數上標識的響應時間一般都為灰階響應時間�
我們先來看一組理論情況下不同響應時間每秒鐘能顯示的畫面幀數的數值:
16毫秒=1/0.016=每秒鐘顯�62.5幀畫面
8毫秒=1/0.008=每秒鐘顯�125幀畫面
5毫秒=1/0.005=每秒鐘顯� 200幀畫面
4毫秒=1/0.004=每秒鐘顯�250幀畫面
2毫秒=1/0.004=每秒鐘顯�500幀畫面
我們可以發現,在理論的數值下,傳�16ms的響應時間能夠滿足大部分電影或者游戲時的幀數表現了,但是為什么一�8ms或�5ms的液晶顯示器在進行游戲或者電影的時候還會感覺到畫面延時現象呢?
前面我們提到灰階響應時間是相對早期的黑白響應時間而定義的,因為顯示器顯示的圖像極少出現全黑全白轉換現象,這樣轉換顯然不夠合理,灰階響應時間顯然更能反映動態效果。因為灰階加速技術的作用下,某些灰階轉換的速度可以提升的比較快,于是,一些顯示器廠商就標識他們在這些典型灰階最快的響應時間速度,比�5ms�8ms,這也造就了一�8ms或�5ms的LCD在進行游戲或者電影的時候依然會感覺到畫面延時的現象�
例如戴爾�22英寸寬屏E228WFP,由于其不支持相關的響應時間加�(RTA)技術,它的全程平均響應時間實際�16ms左右(數據來源:X-bit labs),但是由于它在某一級灰階的響應時間表現達到�5ms,于是戴爾就把這款產品的響應時間標識為5ms。其實灰階響應時間應該不是一個數字,而是各個灰階之間相互轉換的一組數字,挑最有誘惑力的數字來標識,向來是廠商們喜歡做的事情�
圖:戴爾 E228WFP在各級灰階過程中響應時間示意圖(數據來源:X-bit labs�
所以我們說,僅僅靠液晶面板上面的默認響應時間表現是很難達到真正的極速,不過目前來說,大部分顯示器廠商已經研發了自己的響應時間加�(Response Time Accelebrate)技術,所以現在主流的顯示器已經極少出現延時現象�
可視角度
液晶顯示器的可視角度是指用戶可以清楚看到液晶顯示器畫面的角度范圍。與CRT顯示器接�180°的可視角度不同,多數液晶顯示器的可視角度小得多。因為背光源發出的光線經過偏極片,液晶和取向層后,發得極具方向性絕大部分光線都集中顯示器正靀因此通常液晶顯示器得最佳視角均不大,超過最佳視角后,畫面得亮度、對比度以及色彩效果就急劇下降,導致無法觀看�
可視角度分為水平和垂直兩方面,水平可視角度是以液晶得垂直中軸線為中心,向左向右移動,可以清楚看到影像得范圍。垂直角度是以顯示屏得平行中軸線為中心,向上向下移動,可以清楚看到影像得范圍。但隨著TN液晶面板技術不斷提高,它的可視角度也不斷提升,現在主流TN屏產品可視較角度可以達到170°/160°(水�/垂直)左右,而采用廣視角面板(IPS/PVA)的LCD可視角度一般都�178度以上�
各種認證的介�
TCO認證
目前常見的液晶顯示器認證整體而言可以大致分為兩大部分:安全規范認證和兼容性認證。其中安全規范認證主要是針對顯示器產品自身的質量和色彩、灰階表現能力以及對用戶的健康等方面進行嚴格的要求和檢測;而兼容性認證則更多的是和顯示器與操作系統或者是與硬件的兼容性有關。而在安規認證中,TCO認證是我們最為常見的一種認證�
TCO的中文全稱為“瑞典專業職員聯盟”,在剛剛成立的時候,TCO是一個第三方的、為各種不同工作環境下的白領瑞典工會成立的一個保護組織,經過數年的發展之后逐漸得到了人們的認可。在1992年,在當時的TCO組織的領導人Per Erik Boivie的帶領下,面向計算機設備的TCO安全及環保標準認證誕生。此后TCO認證繼續發揚光大,成為了目前顯示器行業中公認最為通行的認證之一�
TCO'06認證比上一�03認證更改了多項內�
和TCO'03�06認證的標簽不同的是,新版的TCO認證標簽為綠色,不過相對于TCO'06,新版的TCO更改相對不大,其定義了耳機標準保證產品符合某人體工程,輻射、環境和能量利用要求。可以看到新的TCO標準延伸到了音頻部分,這些與液晶顯示器產品完全無關,不過卻更加注重環保節能方面,如對輻射的控制,以及能源的利用率等等,其余部分和TCO'06的要求完全相同�
由于TCO'06對之前有了較大的改動,因此我們在此進行簡單的回顧:相對于TCO'03認證,TCO'06認證開始允許顯示器采用鋼琴漆或拋光工藝,并且不再對機身的升降和可仰角度提出要求,而是對顯示器產品的亮度、色彩偏差和色彩灰階的線性度的要求更加嚴格,而這些嚴格的要求同樣會運用在新版的TCO認證中,因此選擇TCO認證的液晶顯示器依然會有更好的品質和健康方面的保證�
除了TCO認證之外,能源之星也是被業內和廣大消費者認可的一項重要的認證標準,它是美國環境保護署發起的一項能源節約計劃。能源之星認證自1992年起發展至今,目的是在通過節能產品降低能耗幫助人們節省開支并保護地球大氣環境�
�2006年推�4.0標準之后,該認證就沒有進行過更新,直到09年夏�5.0版本的最終推出。從今年7月份開始,能源之�5.0標準也開始正式執行。該標準主要針對個人電腦、顯示設備及游戲機等產品進行能效評定。顯示器能源之星5.0標準綜合了顯示面積、像素數、工作功率、待機功率、關機功率等多項因素,并且針對具有自動亮度調節功能的產品做了補充規定。總而言之,符合能源之星5.0標準的液晶顯示器會更加節能、環保�
接下來我們介紹的這個則是剛剛出現的Windows 7兼容性認證。在2007年年初,配合Windows Vista操作系統的上市,很多在那個時候上市的液晶顯示器機身上都貼上Windows Vista的兼容性認證標識�
事實上Windows Vista認證并不會對液晶顯示器的輻射、色彩表現做任何要求,而且事實上能否兼容Windows Vista系統更多的是與電腦主機的硬件有關,與顯示器產品的關系并不大。不過這項認證中最為關鍵的是提供對HDCP高清保護協議的支持。HDCP協議是一種防止數字內容盜版的加密技術,如果軟件和硬件其中之一不支持HDCP,那么我們就無法正常的讀取內容,目的是增強對數字內容的版權保護。不過從這兩年的發展中來看,HDCP協議并沒有在國內取得理想的效果,成為了一種可有可無的擺設�
同樣,在Windows 7發布后,市面上就出現了Windows 7兼容性認證。不過與Windows Vista分為Basic和Premium兩種的認證不同的是,Windows 7目前暫時只有一種認證,但實際上其并沒有在協議方面增加任何新的內容,因此基本上可以認為Windows 7認證也是之前Vista認證的一種延伸�
不過從之前市場中的實際表現來看,HDCP協議在國內也沒有造成大的影響,因此我們認為接下來的Windows 7認證也不會對其進行太多的改進,即使是沒有通過這項認證的液晶顯示器,同樣能夠很好的支持Windows 7操作系統�
附一:DDC/CI協議是Display Data Channel Command Interface的簡稱,基于DDC/CI協議,用戶可以通過鼠標和人性化的軟件界面來完成顯示器的各項設置和色彩調節,而不必使用傳統的OSD菜單。研發人員將重新設計整個OSD的軟件系統。比� AOC隨心調、三星魔調就是這樣的應用實例�
附二:HDCP是High-bandwidth DigitalContent Protection的縮寫,也就是高帶寬數字內容保護。說的簡單些� HDCP應該就是一個防止數字內容盜版的加密技術,如果軟件和硬件其中之一不支持HDCP,那么我們就無法讀取數字內容。下一代的藍光和HD DVD都將執行HDCP標準。也就是說,如果你希望在1980×1080的分辨率下觀看電影,那么系統必須支持HDCP。反之,如果不支持的話,那么你只能獲�1/4的分辨率�
HDCP寬帶數據保護協議的重點在于編碼功能,起功能集成在LCD內部的核心運算Scale IC上,目的是增強對數字內容的版權保護。后期如果HDCP技術市場應用成熟,那么沒有通過Vista認證的LCD可能無法正常播放受保護的加密內容,這樣對版權就能進行有效保護�
鋼琴烤漆外觀設計在國外稱作glossy ,其實是外觀表面經過高光鏡面漆面處理,是近年液晶顯示器外觀設計的一個新發展趨勢。和真正的鋼琴烤漆相比,從外表上看,沒有經驗的人很難分辨出它們的差外觀別�
我們平時所見到的液晶顯示器鋼琴烤漆實際上使用的是“聚氨酯漆噴漆”工藝。這種漆和鋼琴漆的面漆成分(鋼琴漆使用的噴漆為“不飽和聚酯漆”)是很接近的,但與鋼琴漆工藝相比,這種工藝沒有噴涂底漆,也不是烤漆工藝,沒有經過高溫固化過程,而聚氨酯漆本身的穩定性也不如不飽和聚酯漆,經�1-2年時間之后,聚氨酯噴漆就會失去原來的光彩,變得灰頭土臉,而鋼琴漆則不會有太大的變化�
不過筆者個人不太喜歡鋼琴烤漆設計,因為留下指紋這東西太麻煩了。個人認為,磨砂設計更有質感更時尚�
CCFL和LED背光
早在2004年,SONY便率先將LED背光技術成品化,推出了一款采用LED背光�23英寸LCD和一�46英寸的液晶電視。盡管這兩款產品都存在功耗高、發熱量大和價格高昂的缺陷,但LED在顯示質量方面的優勢得到了充分體現�
�2005�5月舉行的SID 2005(2005顯示信息學會)會議上,LG-飛利浦、三星電子等都展出了他們各自的LED背光平面顯示器。其中LG-飛利浦還首次提出將LED與CCFL混用各取所長的背光解決方案,通過這樣的設計不僅成功地降低了LED背光的功耗問題,還將LCD的對比度提升到了10000�1�
毫無疑問,LED背光技術在不久的將來會取代CCFL,成為LCD主流背光源。在LED背光技術的幫助下,LCD將會在色彩還原度、使用壽命方面獲得極大的提升。屆時,LCD距離完美又近了一步�
CCFL(冷陰極燈管)背�
上圖所示,冷陰極燈管在一玻璃管內封入隋性氣體Ne+Ar混合氣體,其中含有微量水銀蒸氣(數mg),并于玻璃內壁涂布螢光體,于二電極間加上一高壓高頻電場,則水銀蒸氣在此電場內被激發即產生釋能發光效應,放出波�253.7nm的紫外線光,而內壁的螢光體原子則因紫外線激發而提升其能階,當原子反回原低能階時放射出可見光(此可見光波長由螢光體物質特性決定)。而CCFL對交流電壓要求相對較高,啟動時達�1500�1600 Vac(交流電壓),然后穩定至700�800Vac�
LED(發光二極管)背�
LED(Light Emitting Diode)也就是我們常說的發光二極管,這種產品及其應用由來已久,例如路邊的廣告牌、家用電器上的各色指示燈。LED背光技術應用到顯示屏上,就是采用LED(Light Emitting Diode,發光二極管)為背光模組的液晶面板。LED(LightEmitting Diode)發光二極管,是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光。典型的LED背光子系統在12�24Vdc(直流電壓)或更低電壓。上圖就是發光二極管的簡單結構圖�
總結�通過本次的顯示器基礎知識充電,相信大家對顯示器又有了進一步的認識,對大家日后使用和選購顯示器有一定的幫助。顯示器由于質的變化不會太大,但顯示器廠商不斷推出概念進行炒作,消費者必須時常充電、武裝自己,才能走在科技的前靀�
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