液晶显示器LCD不完全技术手册

液晶显示器LCD不完全技术手册
??液晶显示器TFT LCD，全称为薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Displayer），一般简称LCD（Liquid Crystal Display）。超薄体形、低功耗、低辐射、无闪烁、完全物理平面、低反光、清晰的字符显示等等，都是大家非常熟悉的液晶显示器LCD优点。
　　最简单的字符液晶屏幕
??最简单的液体晶体管就是我们常见的小型计算器以及电子手表上面的液晶字符屏幕。他是把有机液晶原料夹在两片透明的玻璃或者有机玻璃中。没有电流通过的时候，长棒状的原料晶体分子是无规则排列的，光线无法随意透过玻璃，外表看上去就是黑色。通电的时候，液晶原料排列顺序随电流极向改变，光线在规则排列的晶体分子中可以透过，液晶管由原来的非透明状态变成透明状态。通过把液晶材料进行不同的排列，组成不同的字符形状，就能通过电流控制其开关显示，以显示出我们说需要的字符。
??液晶技术发展的早期，由于液晶管的稳定性以及生产技术，还不能大量大规模的生产，直到了英国的科学家发明了用“联苯（Biphenyl）”作为液晶管的原料，这个问题才得以解决。
　　单色LCD液晶显示屏幕:
??1970年，Fergason制造了第一台能够工作的LCD，而在此之前的所谓LCD都是耗电量大而且对比度极低的昂贵设备。到了1971年，这种新的液晶显示器开始普遍地为人们接受。当然，那时候的LCD还是单色产品，但是已经不是简单的字符型液晶屏幕了。
??LCD技术是把液晶灌入两片偏振玻璃之间。
??所谓偏振玻璃，就是光线通过这样的玻璃之后，就会从球面波或者高斯球面波，变成只在一个平面上振动的波，称为偏振光。偏振光只能通过相应方向的偏振玻璃，如果偏振玻璃的偏振方向和偏振光线的有一定的夹角，就会减弱偏振光强度，甚至偏振光无法通过。如果大家对这方面有兴趣，可以参阅有关的大学物理书籍。
??夹住液晶的两片偏振玻璃，假设为a、b，他们的偏振方向会设置为90度夹角。光线通过第一片偏振玻璃a后，假设这X方向偏振，通过液晶后，液晶通电流之后，在电场极化作用下，呈规则排列，X偏振光不会有任何改变，投射到b玻璃上。而b玻璃的偏振方向为Y，就是X＋90度，X偏振的光线无法通过，在b玻璃外面看上去就是黑色了。
  
 [光线无法通过]           

                                                 
 [光线通过]

   
而如果液晶没有电场作用，就是没有通电流，通过无规则排列的液晶，X偏振光的偏振方向会发生改变，旋转90度，旋转后X偏振光的偏振方向刚好和b偏振玻璃的偏振方向一样，就是X＋90=Y，光线就能通过b玻璃了。 
　
彩色LCD液晶显示器:

   对于笔记本电脑或者桌面型的LCD显示器需要采用的更加复杂的彩色显示器而言，还要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色，或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。实际我们使用的LCD显示器，除了偏振玻璃，还有其他多层的薄膜以及组件，包括极化偏振玻璃、各种极化电极、数据传输电极、有色过滤玻璃层、液晶原料等等。
??现在我们常见的LCD液晶显示器，分为TN（twisted nematic）－LCD（扭曲向列LCD）、STN（super twisted nematic）－LCD（超扭曲向列LCD）、DSTN（dual-scan twisted nematic）－LCD（双层超扭曲向列LCD）和TFT－LCD（薄膜晶体管LCD）四种。
??TN－LCD、STN－LCD 和 DSYN－LCD三种液晶显示器就是人们常说的“伪彩屏”，其原理基本相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。而TFT－LCD虽然在构造上也和TN型非常相似，但是TFT把TN上部夹层的电极改为FET晶体管，而下层改为共同电极。由于FET晶体管具有电容效应，能够保持激发后的电位状态，直到下次受电改变状态为止。TFT型液晶显示器上的每一个液晶像素点都是由集成在该像素点后的薄膜晶体管来直接驱动，因此可以大大提高液晶显示器的对比度、响应时间以及色彩还原能力。
　　彩色LCD液晶显示器的基本技术参数: 
　　1、点距和可视面积 　　以14寸的液晶显示器为例，14寸的液晶显示器的可视面积一般为285.7mm×214.3mm，而14寸液晶显示器的最佳分辨率为1024×768，就是说该液晶显示板在水平方向上有1024个像素，垂直方向有768个像素，可以计算出此液晶显示器的点距是285.7/1024或者214.3/768=0.279mm。

   液晶显示器的点距跟CRT显示器的点距有些不同，对荫罩管显示器来说，中心点距比四周的要小，对荫栅管显示器（例如特丽珑、钻石珑管）来说，其中间点距(栅距)跟两侧的点距(栅距)也是不一样的。CRT显示器标称的都是显示器最小的(也就是中心的)点距,而LCD液晶显示器则是整个屏幕任何一处点距都一样。
　　2、分辨率
　　液晶显示器是直接把显卡输出的模拟信号处理为带具体“地址”信息的显示信号，任何一个像素的色彩和亮度信息都跟屏幕上的像素点直接对应的，所以只有在显示跟该液晶显示板的分辨率完全一样的画面时才能达到最佳效果。一般14寸、15寸的LCD液晶显示器最佳分辨率为1024×768，17寸的最佳分辨率则是1280×1024。
??在显示小于最佳分辨率的画面时，液晶显示则采用两种方式来显示，一种是居中显示，比如在显示800*600次分辨率时，显示器就只是以其中间那800×600个像素来显示画面，周围为阴影，画面清晰，但是画面太小。另外一种则是扩大方式，将800×600的画面通过计算方式扩大为1024×768的分辨率来显示，由于处理后的信号与像素并非一一对应，画面大比较模糊。
　　3、亮度和对比度 
　　液晶显示器亮度一般以cd/m2（cd每平方米）为单位。
??光测量单位中，包括光通量，就是单位面积内发出或者吸收的光的能量，使用单位W（瓦特）进行量度。而在单位立体角内的单位投影面积中的光通量，就是光的亮度，标准单位是lm/（m2×Sr）（流明每平方米每立体角度），也可以写成cd/m2。
??LCD液晶显示器在背光灯的数量上比笔记本电脑的显示器要多一些，所以看起来明显亮一些，TFT LCD显示器的亮度普遍在150cd/m2到230cd/m2之间，而以往笔记本一般使用“伪彩屏”，亮度130cd/m2左右。有的低档液晶显示器存在亮度不均匀的现象，中心的亮度和距离边框部分区域的亮度差别比较大，选购的时候需要注意。
??对比度是直接体现该液晶显示器能否体现丰富色阶的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好，在观看亮度很高的照片时，黑暗部位的细节也可以清晰体现。目前市面上的LCD液晶显示器的对比度普遍在150:1到350:1，一般250:1的产品就值得推荐。
　　4、响应时间 
??响应时间指的是LCD显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间。一般来说分为两个部分——Rising（上升时间）和Falling（下降时间），而我们所说的响应时间指的就是两者之和。
??早期的被动矩阵（passive-matrix）LCD显示器，即是液晶发光属于被动发光，响应时间多为50ms—100ms，现在多用于单色显示的掌上设备以及移动电话。现在更多的是主动矩阵（active matrix）LCD显示器，响应时间已经可以达到40ms甚至更低。响应时间越小则使用者在看运动画面时，不会出现尾影拖拽的感觉。
??在一般的办公用途中，画面处于静态，几乎所有的LCD显示器产品都能够胜任。但是用于游戏或者视频播放，画面对比强烈而且快速切换，那么响应时间至少应该达到40ms（即每秒25帧），否则就可能出现明显的拖影现象。
　　5、可视角度 
　　很多用户第一眼看到液晶显示器，可能会觉得液晶显示器的颜色怪怪的，在不同的角度观看的颜色效果并不相同，这是由于某些低端的液晶显示器可视角度过低导致失真。
??液晶显示器属于背光型显示器件，其发出的光由液晶模块背后的背光灯提供，这必然导致液晶显示器只有一个最佳的欣赏角度——正视。当你从其他角度观看时，由于背光可以穿透旁边的像素而进入人眼，就会造成颜色的失真。
??液晶显示器的可视角度就是指能观看到可接收失真值的视线与屏幕法线的角度。这个个数值当然是越大越好，更大的可视角度方便于与同事一起讨论问题。目前市面上的15寸液晶显示器的水平可视角度一般在120度或以上，并且是左右对称。而垂直可视角度则比水平可视角度要小得多，普遍水平是上下不对称共95度或以上。
　　6、最大显示色彩数 
??由于大多数液晶显示器采用模拟接口，多了两道数模/模数（AD/DA）转换，信号有一定衰减，转换的取样位数必须考虑成本，所以能够呈现的颜色数量很少。每个像素由RGB三基色组成，各个基色只能表现6位色，2的6次方=64种颜色。所以每个独立像素可以表现的最大颜色数是64×64×64=262144种颜色。高端液晶显示器利用FRC(Frame Rate Control)技术抖动算法，使得每个基色可以表现8位色，即2的8次方=256种颜色，则最大颜色数为256×256×256=16777216种颜色。
??就目前大多数液晶屏的表现情况来看，一般的商用办公应用场合都可以了，但是对于专业的图形图象处理来说，液晶屏不能提供足够准确的色阶表现，还是CRT显示器才能够符合要求。
　　7、刷新频率
　　液晶显示器没有闪烁原因是因为它不像CRT的扫描方式是由左至右，逐行扫描。当电子枪从右下到左上时，屏幕会出现很短暂的黑暗(无光点产生)。而一般性能优秀的LCD显示器反映速度为45ms左右，低于45毫秒的材料会影响动态影像的播放，屏幕更新频率仅需大于22.2Hz（以45ms计算）就可以让LCD显示器不发生闪烁现象，所以画面也根本没有所谓的闪烁问题。
　　液晶显示器LCD的坏点:
??除了上面提到的反应时间较长，显示色彩不够多，LCD液晶显示器还有的不足就是经常坏点问题。
??以15英寸的液晶显示器为例，面积为304.1mm×228.1mm，分辨率为1024×768，每个液晶像素由RGB三原色单元组成，液晶像素数量是1024×768×3＝235万个！液晶像素的大小是：高＝0.297mm，宽＝0.297/3＝0.099mm。显然，这种生产工艺对生产线要求非常高，目前的技术和工艺，还不能保证每批生产出来的液晶显示器没有坏点，生产厂商一般避开坏点来分隔液晶板。
　　一般具有雄厚实力的知名品牌生产的液晶显示器都是采用价格高昂的没有坏点或者坏点极少的液晶屏幕。而低端品牌采用的则是坏点出现几率非常大的液晶屏幕，以低价倾销。　　液晶显示器新技术
　　1、显示器旋转显示

CRT显示器，其显示区域的高和宽的比例都是固定的4:3，而我们日常生活中接触的纸媒体，几乎全都是高比宽要宽一些的比例，比如A4版面的文件，还有报纸、书籍、笔记本等等，甚至网页设计以及掌上电脑也都是采用这种比例。我们使用CRT显示器的时候却不得不因为显示器的比例是固定的而导致我们使用4：3这种稍感别扭的视觉范围。
??带面板旋转功能的液晶显示器就可以轻易的解决这个问题，安装随机附带的面板旋转工具软件（WinPortait），在需要旋转的时候点击“旋转”，屏幕显示内容随即整幅旋转90度，然后手动把面板也旋转90度，这时候你就可以领略到在WORD下所看到的显示内容正好是一幅完整的A4版面，同样上网冲浪的同时也不会因为频繁的滚屏而浪费你宝贵的上网时间了，甚至是玩Windows的游戏。但是在OpenGL以及Direct3D的游戏中还不支持。
　　2、采用TFT型Active素子进行驱动 
　　为了创造更优质画面构造，采用了TFT型Active素子进行驱动。在异常复杂的液晶显示屏幕，中最重要的组成部分除了液晶之外，就要算直接关系到液晶显示亮度的背光屏以及负责产生颜色的色滤光镜。在每一个液晶像素上加装上了Active素子来进行点对点控制，在显示的精度上会比以往的控制方式高得多，在加入了新技术的LCD显示屏上观看时，其画面品质会是相当赏心悦目的。
　　3、利用色滤光镜制作工艺创造色彩斑澜的画面 
　　在色滤光镜本体还没被制作成型以前，就先把构成其主体的材料加以染色，之后再加以灌膜制造。这种工艺要求有非常高的制造水准。但与同其他普通的LCD显示屏相比，用这种类型的制造出来的LCD，无论在解析度，色彩特性还是使用的寿命来说，都有着非常优异的表现。 
　　4、低反射液晶显示技术 
　　外界光线对液晶显示屏幕具有非常大的干扰，新款的LCD显示器就采用的“低反射液晶显示屏幕”技术就是在液晶显示屏的最外层施以反射防止涂装技术（AR coat），有了这一层涂料，液晶显示屏幕所发出的光泽感、液晶显示屏幕本身的透光率、液晶显示屏幕的分辨率、防止反射等这四个方面都但到了更好的改善。
　　5、新的液晶显示方式 
　　为了提高像素反应速度，新技术的LCD采用目前最先进的Si TFT液晶显示方式，把原有的非结晶型透明矽电极，在以平常速率600倍的速度下进行移动，从而大大加快了液晶屏幕的像素反应速度，减少画面出现的延缓现象，具有比旧式LCD屏快600倍的像素反应速度，效果真是不可同日而语。
　　还有其他的低温多晶硅技术、反射式液晶材料的研究已经进入应用阶段，等离子体显示器（PDP）、场致发光阵列显示器（FED）和发光聚合体显示器（LEP）的技术将在未来掀起平板显示器的新浪潮。液晶（Liquid
Crystal）是一种介于固态和液态之间、具有规则性分子排列的有机化合物。如果把它加热会呈现透明的液体状态，冷却后则会出现结晶颗粒的浑浊固体状态。液晶显示器（英文缩写为LCD，Liquid
Crystal Display），采用数字显示技术，通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图像。LCD可分为扭曲向列型（TN－LCD）、超扭曲向列型（STN－LCD）和薄膜晶体管（TFT－LCD）等几种。其中，TFT－LCD已成为LCD发展的主要方向，TFT－LCD的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而使TFT－LCD在色彩、亮度、对比度、反应速度等方面接近CRT显示器，是目前最好的LCD彩色显示设备。下面谈到的LCD均指TFT－LCD。
　　一、液晶显示器的主要特点
　　与传统CRT显示器相比，液晶显示器主要有以下优点：
　　1．节省空间
　　传统显示器由于使用CRT，必须通过电子枪发射电子束到屏幕，因而显像管的管颈不能做得太短，当屏幕尺寸增加时就会急剧增大整个显示器的体积和重量，TFT液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示目的，即使屏幕加大，它的体积也不会成比例增加，一般而言，LCD显示器的厚度，无论屏幕尺寸多大，都控制在20厘米以内，而且在重量上比相同显示面积的CRT显示器也要轻得多。
　　2．节约能源
　　CRT显示器需要加热电极元件使电子枪以极高的速度发射电子束，所以我们经常会感觉CRT发热很厉害，这也是CRT耗能的主要原因，而TFT液晶显示器由于电能只耗在电极和驱动IC上，因而耗电量比传统显示器要小得多。一台15英寸LCD显示器功耗大约是一台17英寸CRT显示器的1/4左右，再把LCD显示器能够降低空调制冷费等因素考虑进去，节电的效果相当明显，对降低产品的总体拥有成本十分有利。
　　3．有利于健康
　　这应该是LCD显示器最大的优势。传统显示器由于采用电子枪发射电子束，打到屏幕上会产生辐射，尽管CRT显示器在减轻辐射方面想了很多办法，但仍然是无法根治的。在这一点上，TFT液晶显示器具有先天的优势，它基本称得上是“零辐射”产品，只有来自驱动电路的少量电磁波，由于液晶显示器不需开散热孔，只要将外壳严格密封即可排除电磁波外泄。TFT
LCD无辐射、无闪烁，加上色彩柔和，可有效减轻使用者眼睛的疲劳感，LCD真正可称作健康显示器，所以在一些对辐射问题比较敏感的场所，如证交所、医院等单位，正在广泛应用LCD显示器。随着人们对自身健康的日益重视以及LCD显示器价格的逐渐下降，相信越来越多的人会选择LCD显示器。
　　4．显示风格独特
　　首先LCD是完全纯平的显示，液晶显示技术不仅免除了笨重的显像管，使用纯平面的玻璃板，没有任何方向的凸起，外型扁平、轻巧，而且液晶显示画面清晰、柔和，有更真实、更饱和的色彩效果，表现影像画质更准确。不少朋友非常喜欢液晶显示器独特的显示风格。
　　与CRT显示器相比，液晶显示器的不足主要在以下两点：
　　1．显示效果尚有不足
　　由于传统显示器的显示屏幕采用荧光粉，通过电子束打击荧光粉而显示图像，因而比液晶的透光式显示更为明亮，色彩也更为鲜艳，尤其在可视角度上比TFT液晶显示器要好得多（几乎不存在可视角度的问题）。而在显示反应速度上，传统显示器也更具优势，几乎没有延时的问题。
　　2．价格过分昂贵
　　液晶显示器目前最大的劣势在价格上，同样尺寸的LCD比CRT要贵许多（约为5倍），还不是普通消费者所能承受的。
　　二、液晶显示器的市场概况
　　随着液晶显示器技术的不断提高和逐步成熟，它正在成为显示器市场的新热点。目前限制液晶显示器普及的最大原因，就是价格。专家预计只有当液晶显示器的价格降到同样大小CRT显示器的1.5倍左右时，液晶显示器才会被大量接受。随着低温多结晶Si－TFT技术的成熟与我国台湾省即将大规模生产带来的综合成本降低，TFT－LCD的有望在两三年后占领显示器30％以上的市场。另外据专家研究，19英寸应该是普通家用显示器的最大尺寸，而再往后走，对健康无害的LCD（液晶显示器）将有可能逐步进入家用市场，目前15英寸（相当于17英寸普通显示器显示面积）LCD的价位最低已降到了9000元以下。要能降到5000元以下，预计就可能开始大规模进入家庭。
　　液晶屏的主要产地为日本、韩国，中国台湾依然没有达到量产，因此价格难以快速下降，目前十四英寸液晶屏，市场价都在七、八千元，而十五英寸的液晶屏价格则高达万元。然而，从国际市场来看，液晶显示台式电脑的使用率正不断提高，在发达国家渐成普及之势，美国、欧洲等地所占比率达到40％左右，而日本则超过50％，即使在我国，液晶显示器的市场也在不断扩大，采用液晶显示器的品牌机已批量上市，液晶显示器在DIY零售市场也受到一些玩家的追捧，逐步在显示器市场占了一席之地。
　　三、液晶显示器的选购要点
　　由于LCD与CRT在工作原理上完全不同，LCD显示器在选购上，既有与普通CRT显示器类似的注意事项，更有一些特殊的选购要点。在选购LCD显示器时，首先应重点考察与普通CRT显示器不同的特殊技术性能。
　　1．视角大小
　　由于显示原理的制约，LCD显示器必须从正前方观赏才能够获得最佳的视觉效果。如果从其它角度看，则画面会出现不同程度的亮度变暗、颜色改变等问题。可视范围是指从画面中间，至上、下、左、右四个方向画面清楚的角度范围。数值愈大，范围自然愈广，但四个方向的范围不一定对称。一般地，140至160度的可视角度应是LCD显示器的基本指标。此外水平与垂直的观赏角度最好能够相同。
　　2．亮度与对比度
　　亮度值愈高，画面自然更为亮丽。亮度的单位是德拉（cd/m2）。一般的LCD亮度值为150
cd/m2左右，而某些则能达到 250cd/m2以上。目前国内能见到的TFT液晶显示器亮度基本在200cd/m2左右。液晶显示器亮度对显示效果影响很大。还要注意有的LCD显示器有亮度不均匀问题，在屏幕的中央部分非常明亮，但在接近边缘部分，亮度却降低不少，在购买时应注意挑选。对比度越高，色彩越鲜艳饱和，还能显现出立体感。对比度低，颜色显得贫瘠，影像也变得无立体感。目前液晶显示器对比度值的差别很大，从100:1到300:1，甚至更高。但对比度并非越高越好，要与亮度搭配得恰到好处，才能够呈现美观的画质。
　　3．反应速度
　　响应时间反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，此值愈小愈好。响应时间越小，显示快速运动画面时才不会使用户有尾影拖拽的感觉。测量反应速度或回复时间的单位是毫秒，系单个像素由亮转暗并由暗转亮所需的时间。大多数LCD显示器的反应速度介于50ms至100ms之间，不过也有少数机种可以达到30ms。数值愈小，代表反应速度愈快，显示视频画面的效果就越好。
　　4．是否有数字接口
　　大多数应用于桌面系统的LCD被设计成接收模拟信号，而非直接由PC产生的数字脉冲信号。这主要是因为目前桌面系统中的绝大多数标准显卡仍然是在将视频信息由最初的数字信号转化为模拟信号之后再传送给显示器显示。由于LCD本身仍然只能处理数字信息，因此当从显卡接收到模拟信号之后，LCD需要将模拟信号再还原为数字信号后进行处理，会损失不少信息，导致画质变差，为了解决上述问题带来的显示质量损失，最新的桌面LCD具备全数字接口，数字式产品的画质更加精良，但价格更贵，且需要配合特殊的带数字输出接口的显卡。
　　5．色彩数
　　几乎所有LCD目前还只能显示高彩 (256K色)，因此许多厂商使用了所谓的FRC
(Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面。LCD显示灰度的能力也不及CRT，不过在正常的使用情况下眼睛是无法察觉的。
　　6．像素间距
　　LCD显示器像素间距（Pixelpitch）的意义类似于CRT的点距（Dotpitch）。CRT的点距会因为遮罩或光栅的设计、显卡的种类、垂直或水平扫描频率的不同而有所改变。LCD显示器的像素数量则是固定的。因此，只要在尺寸与分辨率都相同的情况下，所有产品的像素间距都应该是相同的。
　　7．扫描频率
　　LCD的刷新频率指显示帧频，与屏幕扫描速度及液晶材料的响应速度有关，由于液晶材料的响应速度不是很快，所以即使刷新频率较低也不容易感觉到闪烁。由于像素的亮灭状态只有在画面内容改变时才会有所变化，而LCD显示器则是依靠背光以及控制液晶的状态来显示画面。背光的光源一般为荧光灯，其光线的频率约70kHz，这比CRT显示器最高100Hz左右的刷新频率高得多。所以即使扫描频率很低，
LCD显示器的屏幕也不会像CRT显示器那样有闪烁感。
　　8．分辨率
　　由于显示原理的差异，液晶屏和普通CRT显示器不同，其屏幕分辨率并不能随意设定，一般都有个最佳值。除此之外的其他分辨率，或无法设定，或效果不好。传统CRT显示器对于所支持的分辨率较有弹性，但LCD只支持所谓的真实分辨率，只有在真实分辨率下，才能最佳显示影像。所以，选择LCD时，一定要确保它能支持你所使用的应用软硬件的原始分辨率。千万不要盲目地相信分辨率要越高越好。要记住LCD液晶显示器是不同于一般CRT显示器的。如果你日常使用要求XGA
1024×768的分辨率，那你最好确定您的LCD液晶显示器可以支持原始XGA的分辨率，不多也不少，这样最好。
　　总的来说显示器是一种很主观的产品，选择时，除看具体的技术指标外，你自己的主观感觉很重要，不管具体的指标怎样，起码要自己看上去感觉很舒服。