液晶顯示器基礎(chǔ)知識(shí)

☆ 視角(一)
液晶顯示器由於天生的物理特性, 使得使用者從不同角度去看時(shí), 畫面品質(zhì)會(huì)有所變化. 與正看時(shí)相比, 斜看的時(shí)候, 轉(zhuǎn)到當(dāng)畫面品質(zhì)已經(jīng)變化到無(wú)法接受的臨界角度時(shí), 稱之為該顯示器之視角. 視角的定義有三種
1. 對(duì)比
從斜的方向去看液晶顯示器, 與正看時(shí)相比, 白色部分會(huì)變暗, 黑色部分會(huì)變亮, 因此對(duì)比會(huì)下降. 一般定義當(dāng)對(duì)比下降到10的時(shí)候的角度為該顯示器的視角. 也就是定義大於此視角的時(shí)候, 黑白已經(jīng)不易分辨. 一般面板廠商與監(jiān)視器廠商規(guī)格書上, 對(duì)於視角的定義最常使用這一條.
2. 灰階反轉(zhuǎn)
理論上顯示器從零灰階 (黑色) 到二五五灰階 (白色), 應(yīng)該是灰階數(shù)越高則越亮. 但是液晶顯示器在某個(gè)大角度的時(shí)候, 有可能看到低灰階反而比高灰階還亮, 也就是看到類似黑白反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象, 這種現(xiàn)象稱之為灰階反轉(zhuǎn).
定義不會(huì)產(chǎn)生灰階反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的最大角度為視角, 也就是超過(guò)這個(gè)角度就有可能看到灰階反轉(zhuǎn), 而灰階反轉(zhuǎn)是無(wú)法接受的影像品質(zhì). 這個(gè)定義和第一個(gè)定義的差別在於, 用對(duì)比定義只考慮零灰階和二五五灰階, 而灰階反轉(zhuǎn)是考慮所有的灰階.
3. 色差
從不同角度去看液晶顯示器, 會(huì)發(fā)現(xiàn)顏色會(huì)隨著角度而變化, 比如說(shuō)本來(lái)是白色畫面變得比較黃或比較藍(lán), 或是顏色變得比較淡等等. 隨著角度變大, 當(dāng)顏色的變化已經(jīng)大到無(wú)法接受的臨界點(diǎn)時(shí), 定義該角度為視角.
關(guān)於色差, 我說(shuō)過(guò)顏色可以量化, 所以顏色的差異可以用數(shù)字表示, 但什麼叫做無(wú)法接受的色差, 目前并沒(méi)有一定標(biāo)準(zhǔn), 所以寫規(guī)格的時(shí)候沒(méi)有人用這個(gè)定義, 但是在實(shí)驗(yàn)室里面, 我們?cè)诒容^兩種顯示器的時(shí)候還是會(huì)care相同角度時(shí)誰(shuí)的色差比較大, 這是使用者會(huì)直接感覺(jué)到的品味問(wèn)題.
最早的TFT-LCD所使用的是一種叫做TN的液晶模式, 這種技術(shù)最大的缺點(diǎn)就是視角很小, 以對(duì)比來(lái)定義, 目前大概都是作到左右視角各45~50度, 上視角 15~20度, 下視角35~40度.
為了解決視角的問(wèn)題, 有幾種廣視角技術(shù)就發(fā)展出來(lái), 目前市面上的主流廣視角技術(shù)有三種: TN+film, MVA, IPS. 目前市售的notebook LCD, 通常不會(huì)應(yīng)用廣視角技術(shù), 因?yàn)榭剂縩otebook是個(gè)人使用, 廣視角效益不大, 而monitor通常會(huì)使用廣視角, 考量使用monitor時(shí), 可能會(huì)秀一些資料或畫面給在旁邊的人看.

☆ 視角(二)
1. TN+film
所謂TN+film就是在原來(lái)的TN型TFT-LCD上貼上一種廣視角補(bǔ)償膜. 這種廣視角補(bǔ)償膜是Fuji Film (沒(méi)錯(cuò), 就是作底片的那一家) 的獨(dú)家專利技術(shù), 稱為Fuji Wide View Film. 一旦貼上這種補(bǔ)償膜, 以對(duì)比為定義, 原本大約左右視角100度, 上下視角60度, 立刻增加到左右140度, 上下120度. 但是TN+film, 還是沒(méi)有解決灰階反轉(zhuǎn)的問(wèn)題
2. MVA
MVA是Fujitsu所開(kāi)發(fā)出來(lái)的獨(dú)家專利技術(shù). 除Fujitsu之外, 臺(tái)灣尚有奇美電子與友達(dá)光電獲得授權(quán)生產(chǎn). MVA可以做到上下視角與左右視角都超過(guò)160度, (但不是每個(gè)方位都有這樣的視角), 并且解決了大部分灰階反轉(zhuǎn)的問(wèn)題. 除非是從很特殊的方位, 并且很大的角度去看, 才有可能看到灰階反轉(zhuǎn)
3. IPS
IPS最早由Hitachi所發(fā)展, 另外IBM Japan, NEC, Toshiba等也擁有IPS技術(shù). 國(guó)內(nèi)則有瀚宇彩晶獲得Hitachi的授權(quán)生產(chǎn). IPS上下視角與左右視角號(hào)稱到170度, (但不是每個(gè)方位都有這樣的視角), 并解決大部分灰階反轉(zhuǎn)問(wèn)題.
160度與170度的差異其實(shí)沒(méi)有意義, 有興趣的話拿起量角器來(lái)看看80度是多大的視角. 基本上超過(guò)這個(gè)視角, 一個(gè)平面已經(jīng)快變成一條縫了, 根本沒(méi)有辦法進(jìn)行量測(cè). 他敢寫170度 (兩邊各85度), 是在80度的時(shí)候可能量到對(duì)比二三十, 所以有把握85度時(shí)對(duì)比仍可以超過(guò)十. 其實(shí)MVA也可以 .
除了以上三項(xiàng)廣視角技術(shù), 比較有名的廣視角技術(shù), 另有Sharp擁有獨(dú)家專利ASV. 韓國(guó)的Samsung有一種MVA的變形叫做PVA的. 韓國(guó)的Hydis (原Hyundai的TFT-LCD部門)則擁有IPS的變形FFS等.

☆ 視角(三)
Notebook的液晶螢?zāi)? 不使用廣視角技術(shù)有幾個(gè)理由. 除了之前說(shuō)過(guò)的notebook是個(gè)人使用的之外, 最主要的原因是notebook講求輕薄省電 , 所以背光板只能擺一根燈管, 而且必須做很薄 (也就是天生作不亮).
為了得到比較好的光使用效率, 所以采用穿透率最高的TN型設(shè)計(jì), 而比較少使用MVA, IPS, ASV等等技術(shù). 而TN+film技術(shù), 除了穿透率有比TN低一些之外, 多了兩張廣視角補(bǔ)償膜, 也會(huì)增加厚度與重量. 而notebook用面板對(duì)厚度重量的要求, 一向是機(jī)構(gòu)工程師的惡夢(mèng) .
判斷monitor是不是使用TN+film最簡(jiǎn)單的方法, 就是去看灰階反轉(zhuǎn). 下視角是最容易看到灰階反轉(zhuǎn)的角度. 把monitor隨便切到一個(gè)有不同顏色與亮度的圖案, 把臉貼到monitor下方, 然後眼睛往上看. 如果看到灰階反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象 (就是亮的地方變暗, 暗的地方變亮), 就可以肯定這是TN+film型monitor了. 如果是notebook液晶螢?zāi)?連左右視角都很容易看到
TN+film的左右視角, 依設(shè)計(jì)可能有120度或140~150度 (以對(duì)比為定義). 這是因?yàn)镕uji Film又有推出新一代的廣視角補(bǔ)償膜. 不過(guò)有件令我印象非常深刻的事, 有一次拿到某社的TN+film面板, 規(guī)格寫左右typical各75度, 但是沒(méi)有寫minimun值, 實(shí)際一量發(fā)現(xiàn)只有60度. 這才發(fā)現(xiàn)敝公司在寫視角規(guī)格時(shí), 實(shí)在稍嫌老實(shí)了一點(diǎn), 不但都typical value老實(shí)寫, 而且還保證minimum value. 人家大筆一揮, 技術(shù)立刻日進(jìn)千里, 難怪賣得那麼好.
MVA和IPS的判斷, 像我們靠這一行吃飯的, 其實(shí)就是把顯微鏡拿起來(lái)去看面板的畫素設(shè)計(jì), 一般使用者則可以從規(guī)格書看出一點(diǎn)端倪. 除了視角規(guī)格>160與170的差別之外, MVA的響應(yīng)時(shí)間規(guī)格是25ms, IPS的響應(yīng)時(shí)間大約是40ms. 如果是Sharp的面板規(guī)格, 又寫上下左右視角超過(guò)160度, 那一定就是ASV.
MVA和IPS各有優(yōu)缺點(diǎn), 比如說(shuō)MVA的響應(yīng)速度比IPS快, 但色差也比IPS大等等. 針對(duì)各自的缺點(diǎn), 廠商都有持續(xù)開(kāi)發(fā)改進(jìn)的研究, 甚至已經(jīng)量產(chǎn). 而TN+film也不會(huì)有消失的一天, 因?yàn)樗菀鬃鞯昧? 而且對(duì)面板廠商而言, 不須要特別的制程, 是低價(jià)monitor非常適合的選擇 .

☆ 響應(yīng)時(shí)間(一)
響應(yīng)時(shí)間的定義就是在面板的同一點(diǎn)上面, 從黑色變到白色所需時(shí)間, 加上從白色變到黑色所需時(shí)間. LCD有響應(yīng)時(shí)間的問(wèn)題, 是因?yàn)?LCD是以液晶分子的旋轉(zhuǎn)角度, 來(lái)控制光線的灰階亮暗, 而液晶分子旋轉(zhuǎn)時(shí)需要時(shí)間.
一般monitor使用的目的是文書處理與網(wǎng)頁(yè)瀏覽 . 一般情況之下就是monitor會(huì)持續(xù)顯示同一個(gè)畫面很久一段時(shí)間, 然後才切換到另一個(gè)不同的畫面. 這樣的使用狀況下, 其實(shí)反應(yīng)時(shí)間多快多慢對(duì)使用者而言是沒(méi)有影響的. 但是如果要使用monitor來(lái)看動(dòng)畫或影片, 因?yàn)楫嬅鏁?huì)持續(xù)變化沒(méi)有停止, 這時(shí)候響應(yīng)時(shí)間就會(huì)影響畫面品質(zhì).
響應(yīng)時(shí)間分為rise time和fall time, 對(duì)TN型面板來(lái)說(shuō), 驅(qū)動(dòng)電壓從低電壓變成高電壓時(shí), 畫面會(huì)從白色變成黑色 (電壓rise). 因此白色變成黑色所需時(shí)間就是rise time. 而驅(qū)動(dòng)電壓從高電壓變成低電壓時(shí), 畫面會(huì)從黑色變成白色 (電壓fall), 因此黑色變成白色就是fall time.
MVA和IPS則剛好相反, 黑變成白是rise time, 白變成黑是fall time. 目前市面上量產(chǎn)面板的規(guī)格, TN型rise time大約15ms, fall time大約35ms. 實(shí)際上作到10ms + 20ms也不算難. 這里其實(shí)有一個(gè)陷阱.
對(duì)LCD面板來(lái)說(shuō), 從全黑變到全白, 以及從全白變到全黑的響應(yīng)時(shí)間, 其實(shí)是最快的. 但是中間灰階的切換, 就不能保證這個(gè)速度. 比如說(shuō)從128灰階切換到140灰階, 響應(yīng)時(shí)間都會(huì)比規(guī)格值大上很多, 大於七八十毫秒都是可能的, 而你使用monitor時(shí), 不可能只使用黑色和白色兩種顏色.

☆ 反應(yīng)時(shí)間(二)
一般LCD面板的畫面更新頻率是60Hz, 也就是每秒鐘要換60次畫面. 不管目前顯示的圖片是否有在變動(dòng), 都會(huì)以這種頻率重新顯示, 因此每個(gè)畫面持續(xù)時(shí)間是1/60 = 16.67ms. 如果響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)大於這個(gè)值, 畫面在動(dòng)時(shí), 就可能看到模糊的影像. 注意是模糊的影像, 不是殘影. 殘影是另外一個(gè)問(wèn)題, 你可以這樣測(cè)試:
在MS Windows所附的螢?zāi)槐Ｗo(hù)當(dāng)中有一個(gè)"留言顯示", 設(shè)定值里面可以更改背景顏色和留言內(nèi)容. 把背景選成灰色, 留言打入++++++, 字型選大一點(diǎn), 然