液晶顯示器基礎(chǔ)知識

☆ 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, 畫面品質(zhì)會有所變化. 與正看時相比, 斜看的時候, 轉(zhuǎn)到當(dāng)畫面品質(zhì)已經(jīng)變化到無法接受的臨界角度時, 稱之為該顯示器之視角. 視角的定義有三種
1. 對比
從斜的方向去看液晶顯示器, 與正看時相比, 白色部分會變暗, 黑色部分會變亮, 因此對比會下降. 一般定義當(dāng)對比下降到10的時候的角度為該顯示器的視角. 也就是定義大於此視角的時候, 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大角度的時候, 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).
定義不會產(chǎn)生灰階反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的最大角度為視角, 也就是超過這個角度就有可能看到灰階反轉(zhuǎn), 而灰階反轉(zhuǎn)是無法接受的影像品質(zhì). 這個定義和第一個定義的差別在於, 用對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, 會發(fā)現(xiàn)顏色會隨著角度而變化, 比如說本來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)大到無法接受的臨界點(diǎn)時, 定義該角度為視角.
關(guān)於色差, 我說過顏色可以量化, 所以顏色的差異可以用數(shù)字表示, 但什麼叫做無法接受的色差, 目前并沒有一定標(biāo)準(zhǔn), 所以寫規(guī)格的時候沒有人用這個定義, 但是在實驗室里面, 我們在比較兩種顯示器的時候還是會care相同角度時誰的色差比較大, 這是使用者會直接感覺到的品味問題.
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, 以對比來定義, 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.
為了解決視角的問題, 有幾種廣視角技術(shù)就發(fā)展出來, 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, 通常不會應(yīng)用廣視角技術(shù), 因為考量notebook是個人使用, 廣視角效益不大, 而monitor通常會使用廣視角, 考量使用monitor時, 可能會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 (沒錯, 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, 還是沒有解決灰階反轉(zhuǎn)的問題
2. MVA
MVA是Fujitsu所開發(fā)出來的獨(dú)家專利技術(shù). 除Fujitsu之外, 臺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160度, (但不是每個方位都有這樣的視角), 并且解決了大部分灰階反轉(zhuǎn)的問題. 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稱到170度, (但不是每個方位都有這樣的視角), 并解決大部分灰階反轉(zhuǎn)問題.
160度與170度的差異其實沒有意義, 有興趣的話拿起量角器來看看80度是多大的視角. 基本上超過這個視角, 一個平面已經(jīng)快變成一條縫了, 根本沒有辦法進(jìn)行量測. 他敢寫170度 (兩邊各85度), 是在80度的時候可能量到對比二三十, 所以有把握85度時對比仍可以超過十. 其實MVA也可以 .
除了以上三項廣視角技術(shù), 比較有名的廣視角技術(shù), 另有Sharp擁有獨(dú)家專利ASV. 韓國的Samsung有一種MVA的變形叫做PVA的. 韓國的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)有幾個理由. 除了之前說過的notebook是個人使用的之外, 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, 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, 也會增加厚度與重量. 而notebook用面板對厚度重量的要求, 一向是機(jī)構(gòu)工程師的惡夢 .
判斷monitor是不是使用TN+film最簡單的方法, 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)計可能有120度或140~150度 (以對比為定義). 這是因為Fuji Film又有推出新一代的廣視角補(bǔ)償膜. 不過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, 但是沒有寫minimun值, 實際一量發(fā)現(xiàn)只有60度. 這才發(fā)現(xiàn)敝公司在寫視角規(guī)格時, 實在稍嫌老實了一點(diǎn), 不但都typical value老實寫, 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, 其實就是把顯微鏡拿起來去看面板的畫素設(shè)計, 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)時間規(guī)格是25ms, IPS的響應(yīng)時間大約是40ms. 如果是Sharp的面板規(guī)格, 又寫上下左右視角超過160度, 那一定就是ASV.
MVA和IPS各有優(yōu)缺點(diǎn), 比如說MVA的響應(yīng)速度比IPS快, 但色差也比IPS大等等. 針對各自的缺點(diǎn), 廠商都有持續(xù)開發(fā)改進(jìn)的研究, 甚至已經(jīng)量產(chǎn). 而TN+film也不會有消失的一天, 因為它容易作得亮, 而且對面板廠商而言, 不須要特別的制程, 是低價monitor非常適合的選擇 .

☆ 響應(yīng)時間(一)
響應(yīng)時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間, 加上從白色變到黑色所需時間. LCD有響應(yīng)時間的問題, 是因為 LCD是以液晶分子的旋轉(zhuǎn)角度, 來控制光線的灰階亮暗, 而液晶分子旋轉(zhuǎn)時需要時間.
一般monitor使用的目的是文書處理與網(wǎng)頁瀏覽 . 一般情況之下就是monitor會持續(xù)顯示同一個畫面很久一段時間, 然後才切換到另一個不同的畫面. 這樣的使用狀況下, 其實反應(yīng)時間多快多慢對使用者而言是沒有影響的. 但是如果要使用monitor來看動畫或影片, 因為畫面會持續(xù)變化沒有停止, 這時候響應(yīng)時間就會影響畫面品質(zhì).
響應(yīng)時間分為rise time和fall time, 對TN型面板來說, 驅(qū)動電壓從低電壓變成高電壓時, 畫面會從白色變成黑色 (電壓rise). 因此白色變成黑色所需時間就是rise time. 而驅(qū)動電壓從高電壓變成低電壓時, 畫面會從黑色變成白色 (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. 實際上作到10ms + 20ms也不算難. 這里其實有一個陷阱.
對LCD面板來說, 從全黑變到全白, 以及從全白變到全黑的響應(yīng)時間, 其實是最快的. 但是中間灰階的切換, 就不能保證這個速度. 比如說從128灰階切換到140灰階, 響應(yīng)時間都會比規(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, 不可能只使用黑色和白色兩種顏色.

☆ 反應(yīng)時間(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, 都會以這種頻率重新顯示, 因此每個畫面持續(xù)時間是1/60 = 16.67ms. 如果響應(yīng)時間遠(yuǎn)大於這個值, 畫面在動時, 就可能看到模糊的影像. 注意是模糊的影像, 不是殘影. 殘影是另外一個問題, 你可以這樣測試:
在MS Windows所附的螢?zāi)槐Ｗo(hù)當(dāng)中有一個"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