液晶顯示器的基本原理和選購技巧

1、液晶顯示器的基本原理和選購技巧胡一刀為了讓大家對液晶顯示器的原理有更加深入的了解，讓我們?nèi)龁栆壕э@示器。一問：不能發(fā)光的液晶為何能顯示出絢麗多彩的畫面？液晶，顧名思義就是因為它兼具液體和晶體的某些特性。自從發(fā)現(xiàn)它具有透光率隨電壓改變的特性以來，液晶這個詞，留給人們的第一印象就是液晶是一種顯示器件。 1、背光源（Backlight） 我們知道，液晶本身并不發(fā)光，那為什么液晶顯示器卻能夠顯示出高亮度高對比度的畫面呢？其實，和馬路邊林立的燈箱一樣，液晶顯示器需要強大的背光系統(tǒng)。由于液晶顯示器件本身具有純平面、顯示精細等特性，所以它需要一個亮度高且均勻的背光源。目前各個領(lǐng)域常用的背光源主要有：發(fā)光二極

2、管（LED）、鹵鎢燈、電致發(fā)光器件（ELD）、冷陰極熒光燈、陰極發(fā)射燈（CLL）和金屬鹵化物燈等。雖然其中作為面光源的EL顯示器件完全符合亮度高且均勻的條件，但目前由于其成本高且尺寸小而并不適合在液晶顯示器上使用。因此相對來說工藝成熟、亮度高、成本低、性能好的冷陰極熒光燈就成為目前彩色薄膜液晶顯示器（TFT-LCD）上使用最廣泛的背光源。 冷陰極熒光燈，英文名Cold Cathode Fluorescent Lamps，簡稱CCFL。它其實就是霓虹燈，不過管徑更小而已當然，管徑小于6mm的“霓虹燈”跟普通霓虹燈的工藝已經(jīng)完全不同。霓虹燈是一種線光源，那如何把它“轉(zhuǎn)化”成液晶顯示器所需要的背光源

3、呢？這就涉及到一個復(fù)雜而考究的光線處理機構(gòu)，如圖1、2，其中導(dǎo)光板是呈鍥形的平板，它負責把線光源霧化成均勻的面光源。圖3是光線在背光模組中的光路圖。 圖1 背光模組原理示意圖 圖2 背光模組的構(gòu)成 圖3 光線在背光模組中的光路 可見，背光模組的作用無非就是把線光源發(fā)出的光通過漫反射使之成為面光源。但這個背光源大有學(xué)問，在搭配不同數(shù)量的燈管時其表面的紋理會有不同的變化，背光板的設(shè)計涵蓋了光學(xué)設(shè)計、精密模具以及蝕刻、印刷等精密科技。 背光模組里的反射板用于將沒有直接散射出去的雜亂光線再次引入導(dǎo)光板以提高光源的利用率；它上面的擴散膜同樣具備把光線形成漫反射并均勻擴散的能力；而作為背光模組另一重要組件

4、的棱鏡片（垂直和水平相間隔）則負責把光線聚攏，使其垂直進入液晶模塊以提高輝度，所以又稱增亮膜。 經(jīng)過上述處理，冷陰極熒光燈組成的線光源就可以形成亮度均勻并垂直射出的面光源。 2、液晶面板（Panel） 在得到均勻的面光源之后，緊貼在背光模組上的液晶面板就負責對光線進行調(diào)制以得到最終畫面。跟背光模組一樣，液晶面板同樣很?。ê穸葟臄?shù)毫米到零點幾毫米不等），但其結(jié)構(gòu)并不簡單。 因為液晶面板比較脆弱，所以需要加入幾層玻璃基板來增加強度并起到保護作用。在液晶盒（通過特定澆鑄并扭曲了的液晶分子槽）之下的是主動驅(qū)動矩陣TFT電路，TFT電路具有響應(yīng)速度快并可記憶的功能，正是由于TFT驅(qū)動的成熟，才使液晶顯示

5、器的幾個性能瓶頸得到重大突破。 上下兩層相互垂直的偏振膜和被扭轉(zhuǎn)的液晶分子相配合使光線得以被顯示信號調(diào)制成不同強度的輸出信號，液晶上的RGB濾色片（Color Filter，CF）把可見光濾成三原色，進而組成各種顏色來還原畫面。二問：液晶顯示器的哪些特性值得我們關(guān)注？1、液晶顯示器的尺寸 液晶顯示器和CRT顯示器尺寸的對比 如果有人問你家里的電視機是多大的，你用的CRT顯示器又是多大的？或許你會脫口而出“34英寸！17英寸！”。嗯，沒錯，不過這里有一個壞消息要告訴你你所看到的畫面面積其實并沒有你所說的這么大。CRT顯示器的尺寸是以外規(guī)格的最大對角線來衡量的，即便是真正的17英寸顯示器，其最大顯

6、示面積以對角線衡量的話一般也只有16英寸左右。而且，受到CRT顯示器固有缺點的限制，一般工廠并不保證合格出廠的CRT顯示器在最大范圍的顯示面積上能夠正常顯示，工廠為你設(shè)定的默認值是在屏幕上更小的一塊區(qū)域。讓我們來看看某國際知名電腦品牌在其官方直銷網(wǎng)站上的數(shù)據(jù)，這是一臺17英寸的平面CRT顯示器： 而液晶顯示器，其標注尺寸則為實際的屏幕尺寸，也就是最大即最佳顯示尺寸。例如，該廠商的某17英寸液晶顯示器官方參數(shù)為: 可以看到，同樣是17英寸的顯示器，CRT顯示器的最佳顯示區(qū)域為15.35英寸，而液晶顯示器的則為17英寸。就最佳顯示區(qū)域而言，說15英寸液晶顯示器顯示面積和17英寸CRT顯示器相當并不

7、為過盡管17英寸CRT顯示器最大顯示區(qū)域的確比15英寸液晶顯示器的要大。 液晶顯示器尺寸和最佳分辨率的關(guān)系 在尺寸方面，看上去液晶顯示器似乎比CRT顯示器更“實在”一些。但由于液晶分子和屏幕像素成一一對應(yīng)的關(guān)系，因此液晶顯示器也有一個很大的先天不足尺寸基本決定了最佳分辨率，并且其最佳分辨率只有一個（當然，在1600×1200的液晶顯示器上用800×600的分辨率就另當別論）。目前市面上銷售的液晶顯示器的尺寸和最佳分辨率的對應(yīng)關(guān)系大概是： 比方說，如果你選擇了15英寸的液晶顯示器，那你就必須接受1024×768的分辨率，因為只有在這個分辨率下畫面才會清晰。令人欣慰的

8、是，目前絕大多數(shù)應(yīng)用軟件（包括網(wǎng)頁設(shè)計）都能很好地支持這一分辨率，因此15英寸的液晶顯示器看起來的確比較合適如果你不嫌它小的話。但另一方面，如果你常用的某個軟件不能很好地支持1280×1024的分辨率，那建議你暫時不要選擇17英寸或18英寸的液晶顯示器（雖然此時它們已經(jīng)很便宜了），否則你就不得不忍受字體模糊、畫面朦朧等液晶顯示器在非最佳分辨率下的種種弊病了。 2、液晶顯示器的亮度、對比度、燈管和最大顏色數(shù) 亮度 亮度的單位是坎德拉每平方米（cd/m2）。我們到底需要多亮的顯示器呢？這與環(huán)境的亮度是密切相關(guān)的。例如在電影院中，亮度在50cd/m2以下就已足夠，但是在室內(nèi)觀看電視則需要7

9、0cd/m2或以上，而在室外則要求高質(zhì)量的顯示器能夠達到300cd/m2甚至更高的亮度。 對比度 對比度是指顯示器畫面上最大亮度和最小亮度的比值。實際上，在普通的觀察環(huán)境里，對比度大于30就已經(jīng)能在顯示器上觀察到比較好的圖像了，在液晶顯示器的官方參數(shù)中所列的3501之類的數(shù)值其實是在暗室中的測試數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用環(huán)境中是不可能達到那么高的比值的。要提高對比度，就必須要提高屏幕所顯示畫面的絕對亮度，同時還要降低液晶顯示器在顯示“黑色”時的亮度。 最大顯示顏色數(shù) 雖然液晶顯示器所還原的顏色看起來更純、更艷麗，但實際上它所能還原的最大顏色數(shù)還遠遠不及CRT顯示器（幾乎無限種），畢竟CRT顯示技術(shù)發(fā)展多

10、年，已經(jīng)成為目前顯示器色彩還原能力的佼佼者，這道門檻是絕大多數(shù)平板顯示器（液晶顯示器是其中一種）在短期內(nèi)還無法逾越的。就目前TFT彩色液晶顯示器所能還原的顏色數(shù)而言，紅、綠、藍三原色都只能單色還原2的6次方種顏色（也就是通常所說的6bit或6位色），通過抖動處理可以達到2的8次方，這樣三原色相加也不過2的24次方種即24位色，目前主流的液晶顯示器基本都處于這個檔次，只有某些低端產(chǎn)品仍然停留在18位色甚至更低的水平。 燈管數(shù)量 液晶顯示器的光源來自冷陰極熒光燈，要提高亮度和對比度，在目前背光模組沒有出現(xiàn)革命性突破的情況下，惟有靠增加燈管數(shù)量來提高亮度。以前15英寸液晶顯示器一般在屏幕上下邊框各有

11、一支燈管，而現(xiàn)在已經(jīng)有不少廠商推出了屏幕上下左右邊框各一根燈管的所謂四燈管液晶，甚至有廠商把某些具有三支U形燈管的產(chǎn)品稱為“六燈管”。下圖就是U形燈管實物圖。 增加燈管數(shù)量的確顯著提高了產(chǎn)品的亮度和對比度，但它所帶來的散熱和耗能問題也很直接。最主要的是，作為顯示器本身，其實并不是亮度、對比度越高，還原圖像的效果就越好。好的顯示器必須要有很好的灰度顯示能力，因為圖像是有層次的，只有能準確還原足夠多的灰度級，顯示出的圖像才有層次感，而這恰恰是液晶顯示器的先天不足在灰階和色階測試畫面中，我們可以看到LCD顯示器與CRT顯示器的差距還很明顯。因此，在液晶顯示技術(shù)的性能瓶頸還沒有取得重大突破之前，增加燈

12、管數(shù)量其實更多的是廠商的無奈之舉。 選擇更多燈管的液晶所帶來的感官刺激是明顯的，但是要知道，這其實并沒有帶給你顯示畫質(zhì)的提升。除非周圍的環(huán)境亮度實在比較高，否則沒有太大必要在這方面孜孜以求。 3、液晶顯示器的響應(yīng)時間 由于液晶本身種類繁多，加上測試響應(yīng)時間的標準不太統(tǒng)一，測試手段也非常復(fù)雜，因此實際上業(yè)界對響應(yīng)時間這一重要參數(shù)并沒有一個很嚴格的參考標準，消費者也只能依靠官方的資料而無法通過自己測試來判別。 一般來說，液晶顯示器的響應(yīng)時間包括上升時間和下降時間，上升時間是從加電到液晶分子完全扭轉(zhuǎn)至最大角度的時間，即加電到信號顯示正常的時間，而下降時間則相反。所以，響應(yīng)時間其實是整個液晶動作的總體

13、反應(yīng)時間。 響應(yīng)時間長的液晶顯示器在屏幕上的直接體現(xiàn)就是對運動畫面的表現(xiàn)比較模糊，這極大地影響了玩游戲和看影碟時的樂趣。為什么類似現(xiàn)象在CRT顯示器上不會出現(xiàn)呢，是因為CRT顯示器的總體響應(yīng)時間很短嗎？其實不然，CRT顯示器的總體響應(yīng)時間并不短，在用Monitors Matter CheckScreen顯示器專業(yè)測試軟件中的運動方塊進行測試時，CRT顯示器和液晶顯示器一樣，高速運動的色塊拖著明顯的“尾巴”（雖然CRT顯示器的更短一些，但還是很明顯）。但仔細觀察就可以發(fā)現(xiàn)，在CRT顯示器上看到的色塊前端依然很銳利，而在液晶顯示器上則四周都很模糊。個中差異緣于它們的“上升時間”。CRT顯示器屬于主

14、動發(fā)光顯示器，在正常工作時，從加電到電子束打到熒光粉上所花費的時間可以忽略不計，而熒光粉從接受到能量到把該能量轉(zhuǎn)換成光能也只需要非常短的時間（這就是CRT顯示器的上升時間）；液晶顯示器此時雖然可以在很短的時間內(nèi)把電壓加到液晶分子上，但由于液晶分子扭轉(zhuǎn)的過程很耗時間，從而導(dǎo)致其“上升時間”很長，在它還沒有把色塊完全顯示出來的時候，色塊信號已經(jīng)運動到下一軌跡，這樣還原出來的運動畫面就不可避免地會出現(xiàn)模糊。由此可見，真正影響我們在屏幕上觀看運動物體的是顯示器的“上升時間”，“下降時間”雖然重要，但對我們的眼睛捕捉運動物體軌跡的影響并不是很大。 然而，在實際應(yīng)用中，雖然液晶的上升時間較長，但它所帶來的

15、負面影響其實并非如測試中表現(xiàn)出來的那么大，這主要是因為液晶顯示器并不是任何時候都要把液晶分子扭轉(zhuǎn)到最大角度，然后再恢復(fù)。比如，在顯示灰色畫面時，液晶分子只需花很短的時間扭轉(zhuǎn)一半角度就足夠了。 可見，只有在需要肉眼辨識細小物體（并且物體色彩和背景反差很大）的運動方向的游戲中，液晶的響應(yīng)時間才顯得格外重要。例如著名的CS游戲，在雪地里高速移動鼠標，你才會發(fā)現(xiàn)運動中的準星模糊得會讓眼睛下意識地做出聚焦的動作從而容易導(dǎo)致疲勞。同樣，在播放影碟或其他視頻時，只有景物快速連續(xù)變化的場面才會因此變得模糊。 針對液晶的這一缺陷，業(yè)界廠商始終致力于開發(fā)響應(yīng)更快速的產(chǎn)品，如近期已有廠商推出上升時間僅僅5ms（總體

16、響應(yīng)時間16ms）的產(chǎn)品。不過無論如何，由于結(jié)構(gòu)原理的限制，液晶顯示器要在響應(yīng)時間上做到CRT顯示器的水平，需要突破的技術(shù)難關(guān)依然很多。所以不要期望購買一臺響應(yīng)時間短的液晶顯示器就能夠完全達到CRT顯示器的水準，如果你的應(yīng)用并不十分在乎響應(yīng)時間造成的影響，普通的液晶顯示器相對而言更實惠一些當然，液晶顯示器的性能日益逼近甚至超過CRT顯示器是我們大家都樂于看到的。 以上各項指標都是選購液晶產(chǎn)品所必須注意的。當然，液晶顯示器的可視角度對日常使用也有很大影響，不過由于寬視角技術(shù)的日益普及，目前市場上液晶顯示器的可視角度大多數(shù)都已經(jīng)達到了水平方向160°、垂直方向120°的水平，如

17、果不要求你的液晶顯示器像家里的電視機一樣同時被多人欣賞，那這樣的指標已經(jīng)足夠，畢竟液晶顯示器移動起來實在太方便了。 三問：什么檔次的液晶顯示器可以滿足我的需要？1、壞點的存在 盡管已經(jīng)有各種理由告訴你，液晶顯示器存在壞點是不可避免的，但相信沒有幾個人會喜歡帶壞點的液晶。雖然時下已經(jīng)有不少品牌承諾其產(chǎn)品絕無壞點，但這種做法通常只是部分型號的促銷手段而已，畢竟事實上所有面板廠商都不會把產(chǎn)品按有壞點和沒壞點的標準來分開出售，即便是名牌大廠也只承諾自己的產(chǎn)品在單位面積上不會有超過規(guī)定數(shù)目的壞點，而這個數(shù)目又因各個廠商而異，并不存在一個通行的國際標準。如果要檢測壞點，請記住壞點包括不同顏色的暗點和亮點，

18、選購時務(wù)必把桌面背景調(diào)成全黑、全白以及紅、綠、藍單色屏各檢查一次。 2、產(chǎn)地不同引起的差異 目前全球液晶面板的生產(chǎn)基本集中在東亞的日本、韓國和我國臺灣省三個地區(qū)。就質(zhì)量和性能上的對比而言，依次為日本、韓國和臺灣省的產(chǎn)品。需要注意的是，這是針對同一時期的產(chǎn)品而言，因為液晶技術(shù)的突飛猛進導(dǎo)致了不同時期的產(chǎn)品同時在市場出現(xiàn)，而3代半的日本廠商的產(chǎn)品顯然不及5代的臺灣省廠商的產(chǎn)品。另外，以上所說只是液晶面板的對比而非顯示器，因為出于成本和性能的平衡，不少日美名牌廠商都大量采用韓國或我國臺灣企業(yè)生產(chǎn)的面板，只在部分高端產(chǎn)品上才可能采用日產(chǎn)的面板?？偠灾壳笆忻嫔贤瑯觾r格的液晶顯示器，日本企業(yè)產(chǎn)品的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在電路穩(wěn)定及色彩還原上;