OFweek光電顯示訊:目前企業(yè)的各個產(chǎn)品線均有顯示功能需求,從監(jiān)護產(chǎn)品的參數(shù)界面,到超聲、放射影像產(chǎn)品醫(yī)學圖像顯示,從血球產(chǎn)品的分析結(jié)果,到MRI上的控制操作界面,都有UI用戶界面顯示要求,所以顯示組件的使用范圍極其廣泛。早期的顯示使用冷陰極射線管CRT進行成像,現(xiàn)在已逐漸被LCD液晶顯示技術(shù)所取代,液晶技術(shù)已成為最主要的一種顯示技術(shù)被廣泛應用。這里講LCD屏的一些基本知識進行總結(jié)歸納。
液晶顯示屏的基本類型和特性
液晶顯示屏的英文名稱是LiquidCrystalDisplay(Device),簡稱LCD。根據(jù)LCD所采用的材料構(gòu)造,可把液晶分為TN、STN、TFT等三大類,而據(jù)目前的技術(shù)原理又可以將它們再次分為TN、STN、FSTN、DSTN、TFT等諸多類別:
LCD的特點是體積小、形狀薄、重量輕、耗能少(1~10微瓦/平方厘米)、低發(fā)熱、工作電壓低(1.5~6伏)、無污染,無輻射、無靜電感應,尤其是視域?qū)?、顯示信息量大、無閃爍,并能直接與CMOS集成電路相匹配,同時還是真正的“平板”式顯示設(shè)備。這些特點正在使顯示領(lǐng)域從傳統(tǒng)CRT走向LCD。
在現(xiàn)在流行的應用領(lǐng)域中,LCD主要是無源矩陣顯示器中的雙掃描無源陣列彩顯DSTN-LCD(俗稱偽彩顯)和有源矩陣顯示器中的薄膜晶體管有源陣列彩顯TFT-LCD(俗稱真彩顯)。
液晶屏分類
DSTN
DSTN(Dual-LayerSuperTwistNematic)是指雙掃描扭曲向列,意即通過雙掃描方式來掃描扭曲向列型液晶顯示屏,達到完成顯示的目的。DSTN顯示屏上每個像素點的亮度和對比度因不能獨立控制,顯示效果欠佳,但它結(jié)構(gòu)簡單,耗能較少,價格便宜。
DSTN-LCD并非真正的彩色顯示器,它只能顯示一定的顏色深度,與CRT的顏色顯示特性相距較遠,因而叫“偽彩顯”。其工作特點是:掃描屏幕被分為上下兩部分,CPU同時并行對這兩部分進行刷新(雙掃描),這樣的刷新頻率雖然要比單掃描(STN)重繪整個屏幕快一倍,但當元件的性能不佳時,難免因上下兩部分刷新不同步而在屏幕中央出現(xiàn)模糊水平線。不過,現(xiàn)在采用DSTN-LCD的機器因CPU和RAM速率高且性能穩(wěn)定,這種不同步現(xiàn)象已經(jīng)極少見到。又因屏幕上的像素信息是由屏幕左右兩側(cè)的晶體管控制一整行像素來顯示,每個像素點不能自身發(fā)光,是無源像點,所以反應速度不快,屏幕刷新后會留下幻影,其對比度和亮度也低,圖像要比CRT顯示器暗得多。
由于DSTN-LCD的對比度和亮度較差,屏幕觀察范圍較小,色彩不豐富,特別是反應速度慢,不適于高速全動圖像、視頻播放等應用,一般只用于文字、表格和靜態(tài)圖像處理。但因價格相對低廉,耗能較TFT-LCD少,結(jié)構(gòu)簡單,在一些對顯示效果要求不高的地方還較多應用。
TFT
TFT(ThinFilmTransistor)是指薄膜晶體管,意即每個液晶像素點都是由集成在像素點后面的薄膜晶體管來驅(qū)動,從而可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息。TFT-LCD是目前最好的LCD彩色顯示設(shè)備之一,其效果接近CRT顯示器,是現(xiàn)在筆記本電腦和臺式機上的主流顯示設(shè)備。
由于彩色顯示器中所需要的像素點數(shù)目是黑白顯示器的4倍,在彩色顯示器中像素大量增加,若仍然采用雙掃描形式,屏幕不能正常工作,必須采用有源驅(qū)動方式代替無源掃描方式來激活像素。這樣就出現(xiàn)了將薄膜晶體管(TFT)、或薄膜二極管、或金屬-絕緣體-金屬(MIM)等非線性有源元件集成到顯示組件中的有源技術(shù),用來驅(qū)動每個像素點,使每個像素都能保持一定電壓,達到100%的占空化。無疑,這將增加設(shè)備的功耗。
TFT-LCD的每個像素點都是由集成在自身上的TFT來控制,是有源像素點。因此,不但速度可以極大提高,而且對比度和亮度也大大提高了,同時分辨率也達到了空前程度。所以,TFT-LCD的優(yōu)點主要是:屏幕反應速度快、對比度和亮度都高、屏幕觀察角度大、色彩豐富、分辨率高,在色彩顯示性能方面與CRT顯示器相當,凡CRT顯示器所能顯示的各種信息都能同樣顯示。在有源矩陣LCD中,除了TFT-LCD外,還有一種黑矩陣LCD,是當前的高品質(zhì)顯示技術(shù)產(chǎn)品。其原理是將有源矩陣技術(shù)與特殊鍍膜技術(shù)相結(jié)合,既可以充分利用LCD的有源顯示特點,又可以利用特殊鍍膜技術(shù),在減少背景光泄漏、增加屏幕黑度、提高對比度的同時,可減小在日常工作中明亮環(huán)境下的眩光現(xiàn)象。
液晶顯示屏的性能參數(shù)
LCD的性能參數(shù)與CRT有較大區(qū)別,主要反映在真彩或偽彩、色度(色彩多少種或多少位)、分辨率、亮度、視角、對比度、接口等方面。
尺寸
LCD顯示屏的尺寸是指對角線的距離。LCD與CRT顯示器的尺寸衡量標準不一樣。CRT顯示器的標稱尺寸與實際可視尺寸不一樣,15“的CRT顯示器實際可視面積只有14”左右,而17“CRT顯示器的可視面積也只有15”-16“左右。而液晶屏的標稱尺寸與實際可視面積是一模一樣的,15”就是15“,17”就是17“,沒有一點水份。因此,15”液晶顯示器的實際尺寸已接近17“CRT顯示器的實際可視尺寸。常見的TFT屏尺寸有6.4”、8.4“、10.4”、12.1“、13.3”、14.1“、15.1”等。
色彩和色度
LCD的色度層次比較豐富,但DSTN-LCD與TFT-LCD有較大差別。TFT-LCD一般有16位64K種色彩和24位16M種色彩,由于亮度和對比度高,彩色十分鮮艷。而DSTN-LCD只有256K種色彩,不但亮度和對比度較差,彩色也不夠艷麗明亮。
分辨率
LCD的分辨率與CRT顯示器不同,一般不能任意調(diào)整,它是制造商所設(shè)置和規(guī)定的。分辨率是指屏幕上每行有多少像素點、每列有多少像素點,一般用矩陣行列式來表示,其中每個像素點都能被計算機單獨訪問。
亮度
液晶屏的畫面是否鮮明亮麗與其亮度值有很大關(guān)系。早期的液晶屏給人感覺屏幕發(fā)暗,就是因為亮度不夠高。不過現(xiàn)在的液晶屏亮度已大為提高,200尼特(亮度單位為cd/m2或叫Nit尼特)以上的產(chǎn)品已經(jīng)可以滿足大多數(shù)環(huán)境下的使用要求。不過要注意的是,不要輕信廠家的標稱亮度值,因為一些質(zhì)量稍次的產(chǎn)品會存在亮度不均勻的現(xiàn)象,即屏幕四周的亮度值比中心部分的亮度值要低,至于亮度是否均勻,就要靠大家在購買時仔細觀察了。
大部分TN、STN(DSTN)液晶的亮度不超過100尼特,但是目前比較常用的5~6“的偽彩色STN屏的亮度都在130尼特左右,而TFT屏的亮度則一般都在150尼特以上。[!--empirenews.page--]
對比度
液晶屏的對比度可以反應出顯示屏是否能表現(xiàn)層次豐富的色階。對比度越高,顯示屏所表現(xiàn)出來的色彩越鮮明、層次感越豐富。對比度在120:1以上的顯示屏,色彩表現(xiàn)力已經(jīng)可以接受,而對畫質(zhì)要求高的用戶,可選擇對比度在300:1以上的產(chǎn)品。要提醒大家注意的一點是,亮度與對比度不能簡單理解為越高越好,在實際使用中,只有當亮度和對比度調(diào)節(jié)搭配恰到好處,才能確保圖像和色彩的真實還原。
可視角度
可視角度是液晶屏的特有參數(shù)。之所以會存在可視角度,是因為受其成像機制影響,液晶屏只有從正前方觀看時,才能獲得最佳的視角效果,而從其它角度觀看時,亮度與色彩都會出現(xiàn)失真、發(fā)暗。一般而言,LCD的可視角度都是左右對稱的,但上下可就不一定了。而且,常常是上下角度小于左右角度。當然了,可視角是愈大愈好。然而,大家必須要了解的是可視角的定義。當我們說可視角是左右80度時,表示站在始于屏幕法線80度的位置時仍可清晰看見屏幕圖像,但每個人的視力不同。因此,我們以對比度為準。在最大可視角時所量到的對比愈大愈好。一般而言,業(yè)界有CR>10及CR>5兩種標準。DSTN-LCD一般只有60度,TFT-LCD最高可達160度。
響應時間
當用液晶顯示器觀看調(diào)整移動的畫面時,經(jīng)常會看到拖尾或稱為”鬼影“的現(xiàn)象,這就是因此液晶屏的響應速度不夠快,像素點對輸入信號的反應速度跟不上,從而使觀看者看到有殘留影像。液晶屏的響應時間以ms(毫秒)為單位,對于大多數(shù)應用,50ms-100ms的產(chǎn)品都能勝任。但如果你經(jīng)常用于觀看視頻文件或玩游戲,則要求響應速度越快越好,目前一些液晶屏的響應速度已經(jīng)可以做到30ms甚至更高,基本上不會存在殘影現(xiàn)象了。
刷新頻率
刷新頻率對于LCD顯示器的重要性也低于CRT。由于肉眼能夠察覺CRT的刷新頻率高低,因此刷新頻率至少要65或70Hz,畫面看起來才不太會閃爍。如果能夠調(diào)整到85Hz以上,就看不出有閃爍的現(xiàn)象了。至于LCD顯示器,由于像素的亮滅狀態(tài)只有在畫面內(nèi)容改變時才會有所變化,所以即使掃描頻率很低,畫面也根本沒有所謂的”閃爍“問題。
接口
目前液晶顯示屏的接口主要分數(shù)字接口和模擬接口兩種。數(shù)字接口又分3.3VTTLRGB、5VTTLRGB和LVDS等,根據(jù)顏色種類又可以分18位數(shù)字接口和24位數(shù)字接口。模擬接口分為模擬RGB信號輸入和NTSC/PAL制式的視頻信號輸入。
背光
說到背光問題,需要從另一個角度將液晶分類,即透射式、反射式、半反半透式液晶三類,因為液晶為被動發(fā)光型顯示器,所以必須有外界光源,液晶才會有顯示,透射式液晶必須加上背景光,反射式液晶需要較強的環(huán)境光線,半反半透式液晶要求環(huán)境光線較強或加背光。字符類液晶:帶背光的一般為LED背光,以黃顏色(紅、綠色調(diào))為主,一般為+5V驅(qū)動。單色STN中小點陣液晶:多用LED或EL背光,EL背光以黃綠色(紅、綠、白色調(diào))常見;一般用400~800Hz、70~100V的交流驅(qū)動,常用驅(qū)動需要約1W的功率。中大點陣STN液晶和TFT類液晶:多為冷陰極熒光燈管(CCFL/CCFT),背光顏色為白色(紅、綠、藍色調(diào)),一般用25k~100kHz、300V以上的交流驅(qū)動。
壞點
上面提到的一些性能指標都是可以從廠商所提供的資料中找到,但”壞點“則要靠用戶自己的觀察發(fā)現(xiàn)了。所謂”壞點“,簡單地說就是指液晶顯示屏上某個持續(xù)發(fā)光或不發(fā)光的像素點。由于這些壞點都是永久性的,因此在選購時必須看清了,觀察的方法是將屏幕調(diào)為純白及純黑,仔細看看上面有沒有黑點和亮點。一般而言,三個以下的壞點都可視為合格產(chǎn)品,但可以的話,當然選擇那些完全沒有壞點的,也就是所謂的AA級產(chǎn)品。