液晶顯示器
許多用戶認為液晶顯示器可以分為LED和LCD，這種認識在某種程度上屬于被廣告誤導了。LCD即LIQUIDCRYSTALDISPLAY的首字母縮寫，意為“液態晶體顯示器”，即液晶顯示器。而LED顯示器是指液晶顯示器（LCD）中的一種，即以LED（發光二極管）為背光光源的液晶顯示器（LCD）。可見，LCD是包括LED的。與LED顯示器相對應的實際上是CCFL顯示器。CCFL顯示器的優勢是色彩表現好，不足在于功耗較高。LED顯示器的優勢是體積小、功耗低，因此用LED作為背光源，可以在兼顧輕薄的同時達到較高的亮度。其不足主要是色彩表現比CCFL顯示器差，所以專業繪圖LCD大都仍采用傳統的CCFL作為背光光源。玻璃基板是生產TFT-LCD的重要原材料，其成本約占TFT-LCD總成本的15%～18%，從第一代線（300MM×400MM）發展到如今的第十代線（2,850MM×3,050MM），才經歷了短短的二十年時間。然而，由于TFT-LCD用玻璃基板對化學組成、性能以及生產工藝條件都要求極高，使得全球的TFT-LCD用玻璃基板生產技術和市場長期以來都一直被美國康寧、日本旭硝子和電氣硝子等少數幾家企業所壟斷。在市場發展的強烈推動下，我國大陸于2007年也開始積極參與到TFT-LCD用玻璃基板的研發和生產行列中，在國內已建成多條五代及以上的TFT-LCD玻璃基板生產線，并計劃于2011年下半年啟動兩條8.5代高世代液晶玻璃基板生產線項目。這為我國大陸TFT-LCD生產企業上游原材料本地化配套、大幅度降低制造成本提供了重要保障。TFT生產技術最為核心的部分是光刻工藝，它既是決定產品品質的重要環節，也是影響產品成本的關鍵部分。而在光刻工藝中，最受人們關注的就是掩模版，其質量在很大程度上決定了TFT-LCD的品質，而其使用數量的減少可有效削減設備投資、縮短生產周期。隨著TFT結構的變化和生產工藝的改進，其制造過程中使用掩模版的數量也在相應地減少。由此可見，TFT生產工藝從早期的8掩模版或7掩模版光刻工藝發展到普遍采用的5掩模版或4掩模版光刻工藝，大大地縮減了TFT-LCD生產周期和生產成本。4掩模版光刻工藝已成為業界主流。為了不斷降低生產成本，人們一直在努力探索如何進一步減少光刻工藝流程中掩模版的使用數量。近年來，一些韓國企業在3掩模版光刻工藝的開發上取得了突破性進展，并已宣告實現量產，但由于3掩模版工藝技術難度大、良品率也較低，還在進一步的發展和完善中。從長遠的發展來看，如果INKJET（噴墨）打印技術取得突破，實現無掩模制造才是人們追求的終極目標。根據DISPLAYSEARCH在2011年第三季度全球平板顯示器的研究調查報告"QUARTERLYWORLDWIDEFLATPANELDISPLAYFORECASTREPORT"中指出，在大尺寸液晶面板（>9.1英寸）中平均每英寸像素（PPI）將從2010年的88PPI，至2015年成長到98PPI。而中小尺寸液晶面板（<9.0英寸）的PPI在同期將從180PPI成長到300PPI。隨著智能手機的興起，手機將會是PPI成長最明顯的應用產品。LCD是一種介于固態與液態之間的物質，本身是不能發光的，需要借助額外的光源才行。因此，燈管數目關系著液晶顯示器亮度。最早的液晶顯示器只有上下兩個燈管，普及型的最低也是四燈，高端的是六燈。四燈管設計分為三種擺放形式：一種是四個邊各有一個燈管，但缺點是中間會出現黑影，解決的方法就是由上到下四個燈管平排列的方式，最后一種是“U”型的擺放形式，其實是兩燈變相產生的兩根燈管。六燈管設計實際使用的是三根燈管，廠商將三根燈管都彎成“U”型，然后平行放置，以達到六根燈管的效果。提示：亮度也是一個比較重要的指標，越亮的液晶給人很遠一看，就從一排液晶墻中脫穎而出，我們在CRT中經常見到的高亮技術（優派叫高亮，飛利浦叫顯亮，明基叫銳彩）都是通過加大陰罩管的電流，轟擊熒光粉，產生更亮的效果，這樣的技術，一般是以犧牲畫質，和顯示器的壽命來換取的，所有采用此類技術的產品在缺省狀態下都是普亮的，總要按個鈕才能實行，按一下3X亮玩游戲；再按一變成5X亮看影碟，仔細一看都變糊了，要看文本還得老實的回到普通的文本模式，這樣的設計其實就是讓大家不要常用高亮。LCD顯示亮度的原理和CRT不一樣，他們是靠面板后面的背光燈管的亮度來實現的。所以燈管要設計的多，發光才會均勻。早期賣液晶時和別人說液晶是三根已是很牛的事了，但當時奇美CRV，就搞出了一個六燈管技術，其實也就是把三管彎成了”U”型，變成了所謂的六根；這樣的六燈管設計，加上燈管發光本身就很強，面板就看到很亮，這樣的代表作在優派中以VA712為代表；但所有高亮的面板都會有一個致命傷，屏會漏光，這個術語一般人很少提及，編者個人認為他很重要，漏光是指在全黑的屏幕下，液晶不是黑的，而是發白發灰．所以好的液晶不要一味的強調亮度，而是要多強調對比度，優派的VP和VG系列就是不講亮度，講對比度的產品！響應時間指的是液晶顯示器對于輸入信號的反應速度，也就是液晶由暗轉亮或由亮轉暗的反應時間(亮度從10%-->90%或者90%-->10%的時間)，通常是以毫秒（MS）為單位。要說清這一點我們還要從人眼對動態圖像的感知談起。人眼存在“視覺殘留”的現象，高速運動的畫面在人腦中會形成短暫的印象。動畫片、電影等一直到最新的游戲正是應用了視覺殘留的原理，讓一系列漸變的圖像在人眼前快速連續顯示，便形成動態的影像。人能夠接受的畫面顯示速度一般為每秒24張，這也是電影每秒24幀播放速度的由來，如果顯示速度低于這一標準，人就會明顯感到畫面的停頓和不適。按照這一指標計算，每張畫面顯示的時間需要小于40MS。這樣，對于液晶顯示器來說，響應時間40MS就成了一道坎，高于40MS的顯示器便會出現明顯的畫面閃爍現象，讓人感覺眼花。要是想讓圖像畫面達到不閃的程度，則就最好要達到每秒60幀的速度。我用一個很簡單的公式算出相應反應時間下的每秒畫面數如下：提示：通過上面的內容我們了解到了響應時間與畫面幀數的關系。由此看來響應時間是越短越好。當時液晶市場剛啟動時響應時間最低的接受范圍是35MS,主要是以EIZO為代表的產品，后來明基的FP系列推出來到25MS，從33幀到40幀基本上感覺不出來，真正有質的變化是16MS,每秒顯示63幀，以能應付電影，一般游戲的要求，所以16MS也不算過時，隨著面板技術的提高,明基和優派就開始了速度之爭，優派從8MS,4MS一直發布到1MS,可以說1MS是LCD速度之爭的終節者。對于游戲發燒友來說快1MS就意味意CS的槍法會更準，至少是心理上是這樣的，這樣的客戶就要推薦VX系列顯示器．但大家銷售時要注意灰度響應，全彩響應的文字區別，有時可能灰階8MS和全彩5MS說的是一個意思，就和我們以前賣CRT時，我們說點距是.28,LG就非要說他的是.21，水平點距卻忽略不談，其實兩者說的是一個意思，LG又搞出來一個銳度達1600:1,這也是一個概念的炒作，大家用的屏基本上就哪幾家，哪會只有LG一家做到1600:1,而大家都停留在450：1的水平呢？一說消費者就明折了銳度和對比度的意思了，好比是AMD的PR值一樣，沒有實質意義。TN+FILM這項技術就是在原有的基礎上，增加一層廣視角補償膜。這層補償膜可以將可視角度增加到150度左右，是一種簡單易行的方法，在液晶顯示器中大量的應用。不過這種技術并不能改善對比度和響應時間等性能，也許對廠商而言，TN+FILM并不是最佳的解決方案，但它的確是最廉價的解決方法，所以大多數臺灣廠商都用這種方法打造15寸液晶顯示器。IPS(IN-PLANE-SWITCHING，板內切換)技術，號稱可以讓上下左右可視角度達到更大的170度。IPS技術雖然增大了可視角度，但采用兩個電極驅動液晶分子，需要消耗更大的電量，這會讓液晶顯示器的功耗增大。此外致命的是，這種方式驅動液晶分子的響應時間會比較慢。我們很早就知道物質有固態、液態、氣態三種型態。液體分子質心的排列雖然不具有任何規律性，但是如果這些分子是長形的(或扁形的)，它們的分子指向就可能有規律性。于是我們就可將液態又細分為許多型態。分子方向沒有規律性的液體我們直接稱為液體，而分子具有方向性的液體則稱之為“液態晶體”，又簡稱“液晶”。液晶產品其實對我們來說并不陌生，我們常見到的手機、計算器都是屬于液晶產品。液晶是在1888年，由奧地利植物學家萊尼茨爾（REINITZER）發現的，是一種介于固體與液體之間，具有規則性分子排列的有機化合物。一般最常用的液晶型態為向列型液晶，分子形狀為細長棒形，長寬約1NM～10NM，在不同電流電場作用下，液晶分子會做規則旋轉90度排列，產生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產生明暗的區別，依此原理控制每個像素，便可構成所需圖像。液晶顯示的原理是液晶在不同電壓的作用下會呈現不同的光特性.液晶在物理上分成兩大類,一類是無源PASSIVE的(也稱被動式),這類液晶本身不發光,需要外部提供光源,根據光源位置,又可以分為反射式和透射式兩種.PASSIVE液晶顯示的成本較低,但是亮度和對比度不大,而且有效視角較小,彩色無源液晶顯示的色飽和度較小,因而顏色不夠鮮艷.另一類是有電源的,主要是TFT(THINFILMTRANSISTOR).每個液晶實際上就是一個可以發光的晶體管,所以嚴格地說不是液晶.液晶顯示屏就是由許多液晶排成陣列而構成的,在單色液晶顯示屏中,一個液晶就是一個象素,而在彩色液晶顯示屏中則每個象素由紅綠藍三個液晶共同構成.同時可以認為每個液晶背后都有個8位的寄存器,寄存器的值決定著三個液晶單元各自的亮度,不過寄存器的值并不直接驅動三個液晶單元的亮度,而是通過一個”調色板”來訪問.為每個象素都配備一個物理的寄存器是不現實的,實際上只配備一行的寄存器,這些寄存器輪流連接到每一行象素并裝入該行內容,將所有象素行都驅動一遍就顯示一個完整的畫面(FRAME).液晶從形狀和外觀看上去都是一種液體，但它的水晶式分子結構又表現出固體的形態。像磁場中的金屬一樣，當受到外界電場影響時，其分子會產生精確的有序排列；如對分子的排列加以適當的控制，液晶分子將會允許光線穿透；光線穿透液晶的路徑可由構成它的分子排列來決定，這又是固體的一種特征。液晶是一種有機復合物，由長棒狀的分子構成。在自然狀態下，這些棒狀分子的長軸大致平行。液晶屏（LIQUIDCRYSTALDISPLAY，以下簡稱LCD）第一個特點是必須將液晶灌入兩個列有細槽的平面之間才能正常工作。這兩個平面上的槽互相垂直（90度相交），也就是說，若一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子東西向排列，而位于兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經過液晶時也被扭轉90度。但當液晶上加一個電壓時，分子便會重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發生任何扭轉。LCD的第二個特點是它依賴極化濾光片和光線本身，自然光線是朝四面八方隨機發散的，極化濾光片實際是一系列越來越細的平行線。這些線形成一張網，阻斷不與這些線平行的所有光線，極化濾光片的線正好與第一個垂直，所以能完全阻斷那些已經極化的光線。只有兩個濾光片的線完全平行，或者光線本身已扭轉到與第二個極化濾光片相匹配，光線才得以穿透。LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光片構成，所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個濾光片之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光片后，會被液晶分子扭轉90度，最后從第二個濾光片中穿出。另一方面，若為液晶加一個電壓，分子又會重新排列并完全平行，使光線不再扭轉，所以正好被第二個濾光片擋住。以SYNAPTICSTDDI技術為例，是將觸摸控制器和顯示驅動器整合到了單一芯片中，這減少了組件數量，簡化了設計。CLEARPAD4291支持混合多點內嵌式設計，因利用了液晶顯示器（LCD）中的已有層，因而無需分立式觸控傳感器。CLEARPAD4191又前進了一步，利用了LCD中已有的電極，因此實現了更加簡潔的系統架構。這兩款解決方案都使觸控屏更薄、顯示器更明亮，有助于改進智能手機和平板電腦設計的整體美學效果。對于反射式的TN（扭轉向列型TWISTEDNEMATIC）液晶顯示器其構造由如下幾層組成：極化濾光片、玻璃、相互絕緣又透明的縱橫兩組電極、液晶體、電極、玻璃、極化濾光片、反射片。TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之間的顯示原理基本相同，不同之處是液晶分子的扭曲角度有些差別。下面以典型的TN-LCD為例，向大家介紹其結構及工作原理。TFT-LCD液晶顯示器的工作原理與TN-LCD卻有許多不同之處。TFT-LCD液晶顯示器的顯像原理是采用“背透式”照射方式。當光源照射時，先通過下偏光板向上透出，借助液晶分子來傳導光線。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導通時，液晶分子的排列狀態同樣會發生改變，也通過遮光和透光來達到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管具有電容效應，能夠保持電位狀態，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態，直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。（5）易于彩色化(在色譜上可以非常準確的復現)（2）與傳統CRT相比液晶在環保方面也表現的不錯，這是因為LCD內部不存在象CRT那樣的高壓元器件，所以其不至于出現由于高壓導致的X射線超標的情況，所以其輻射指標普遍比CRT要低一些。（3）LCD與傳統CRT相比最大的優點還是在于耗電量和體積，對于傳統17寸CRT來講，其功耗幾乎都在80W以上，而17寸液晶的功耗大多數都在40W上下，這樣算下來，液晶在節能方面可謂優勢明顯。由于LCD自有的支架是固定不變的。使用過程中那個難免會有些不便及舒適度差。第五招：檢查是否安裝了不兼容的顯卡驅動程序。這種情況一般容易被忽視，因為顯卡驅動程序的更新速度越來越快，有些用戶總是迫不及待地安裝最新版本的驅動。事實上，有些最新驅動程序要么是測試版本、要么是針對某一專門顯卡或游戲進行優化的版本，使用這類驅動有時可能導致花屏的出現。所以，推薦大家盡量使用經過微軟認證的驅動程序，最好使用顯卡廠家提供的驅動。第六招：若使用以上五招后，仍然不能解決問題，則有可能是顯示器的質量問題。此時，請更換其他顯示器進行測試。友情提醒：顯示器廠商一般都有售后服務熱線，而且很多都是免費的，大家可以合理利用下。雖然LCD的產品說明中都寫有“最大顏色數”，但似乎留意到該項的人并不是很多。因為現如今幾乎所有產品都能夠擁有1600萬色的顯示能力，所以應該沒人會對此有所不滿。但是，一個“最大顏色數”中卻存在著意想不到的陷阱。PC用LCD的理想目標，是能夠完全顯示PC輸出的RGB每通道8BIT（共計3*8BIT=24BIT）、既FULLCOLOR數據。RGB每通道8BIT就意味著需要具備顯示1677萬色的能力。計算方法如下：真正意義上實現1677萬色顯示的LCD，只有使用8BIT驅動、顯示RGB每通道8BIT數據的產品，既表格中的第1類產品。與原生8BIT顯示相對，表中的第2和第3類產品則是所謂的“偽FULLCOLOR”顯示，在降低生產成本的同時，理論上顏色的表現力要劣于8BIT驅動的面板。在產品性能標識上，第3類產品因其顏色數為約1619萬色/約1620萬色比較易于辨別。但第1、2類產品因為顏色數都是約1677萬色，比較難以區分。因為前者在畫質表現上具有優勢，所以如果需要用于圖像處理等領域，選擇時就要特別留意。下面簡單說說FRC這個東西。所謂FRC（FRAMERATECONTROL）是指利用人眼的視覺暫留特性，通過操控畫面刷新頻率（FRAMERATE），在視覺上增加顏色數量的技術。打個簡單的比方，如果用很高的頻率交叉顯示“白色”和“紅色”，那么在人眼看來就成了“粉色”。具體到“6BIT驅動面板+FRC”的LCD，液晶面板能夠顯示的顏色數只有可憐的6BIT(2^6=64)^3=262,144色。此時讓FRC作用于每個RGB通道，通過改變液晶顯示每個顏色的間隔，在每兩種顏色中間再生成3種偽色（4BIT驅動FRC）。以此，可以為RGB每通道都增加189種偽顏色（(6BIT-1)×3=189色）。把這189種顏色加上，就能實現(2^6+189)^3=16,194,277色（≒約1619萬色/約1620萬色）的顯示。采用新一代FRC技術的產品在逐漸增多。通過比傳統FRC技術更多的BIT數來生成更多的偽色，再從中選出“FULLCOLOR”范圍內的其他顏色，來實現1677萬色顯示。雖然前面寫道“6BIT驅動+FRC畫質不如8BIT驅動好”，但也不能因此一概而論地說8BIT驅動面板的顏色數和色階顯示就一定好。在提升LCD顏色表現力的過程中，LOOKUPTABLE（略作LUT）起著舉足輕重的地位。所謂LUT，就是指將某些運算的結果事先存儲的列表。在某個系統中，當發生某些特定的運算時，通過查表取得事先計算好的結果，可以大幅提高效率。（注：有點類似于我們熟悉的乘法口訣。）具體到LCD中的LUT的話，就是將從PC端取得的信號（RGB各8BIT），和輸出到LCD端的輸出信號（RGB各8BIT）事先進行計算并一一映射的功能。廉價液晶通常使用8BIT的LUT，而注重顏色表現能力的液晶則通常使用10BIT、12BIT等大于8BIT的LUT，在輸入、輸出信號之間的映射過程中，也采用10BIT以上的內部計算精度。接下來說說將RGB各8BIT輸入信號提升至顯示器內部10BIT以上的精度的處理運算。就算LUT只有10BIT或12BIT，若采用14BIT或16BIT的計算處理精度依舊可以獲得更好的結果。可能有人會懷疑，反正最終輸出也只有8BIT，是否有必要采用那么高的計算精度。但我要說的是，要展現正確的圖像暗部，顯示器內部的處理精度是非常重要的。簡單說，內部處理的精度越高，暗部的GAMMA曲線就越接近理論曲線。縱觀當今的液晶顯示器，就算是比較廉價的產品中，采用10BITLUT的產品也越來越多。但是，運算精度超過LUT精度的依舊僅限于少數高端產品。特別是12BITLUT+14/16BIT內部運算的超高精度僅見于帶有顏色管理的高端LCD。而3D-LUT則將RGB三個顏色混合成為一個立體的LUT（可以理解為XYZ軸分別是RGB的立方體）。因為LUT上具有RGB混合后的中層灰度，所以在中層灰度的表現性和GRAYSCALE的正確性上具有進步。以EIZO的寬屏液晶顯示器為例，COLOREDGECG242W就采用了3D-LUT。比起傳統LUT，這款產品在中層灰度的測定值和理論值之間相差極小。3D-LUT在顏色管理環境中進行顏色空間轉換時也能發揮其威力。將某個顏色空間中的1677萬種顏色轉換成其他顏色空間的時候，可以將源空間的損失降到最低，進行高精度的轉換。不僅如此，由于在RGB混合（加法混色）的還原性上有所進步，在調整亮度、色度、色相的圖像編輯過程中，可以將用戶對各種參數的調節線性反應到顯示上。這點恐怕是最為重視顏色還原的顏色管理LCD最為重要的特性。
