液晶顯示原理的簡(jiǎn)單介紹學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1液晶顯示原理液晶顯示原理(yunl)的簡(jiǎn)單介紹的簡(jiǎn)單介紹第一頁(yè)，共23頁(yè)。第1頁(yè)/共23頁(yè)第二頁(yè)，共23頁(yè)。第2頁(yè)/共23頁(yè)第三頁(yè)，共23頁(yè)。會(huì)大規(guī)模普及。第3頁(yè)/共23頁(yè)第四頁(yè)，共23頁(yè)。第4頁(yè)/共23頁(yè)第五頁(yè)，共23頁(yè)。第5頁(yè)/共23頁(yè)第六頁(yè)，共23頁(yè)。第6頁(yè)/共23頁(yè)第七頁(yè)，共23頁(yè)。第7頁(yè)/共23頁(yè)第八頁(yè)，共23頁(yè)。第8頁(yè)/共23頁(yè)第九頁(yè)，共23頁(yè)。第9頁(yè)/共23頁(yè)第十頁(yè)，共23頁(yè)。第10頁(yè)/共23頁(yè)第十一頁(yè)，共23頁(yè)。一、物理分辨率一、物理分辨率目前市面上目前市面上LCD 屏大概有以下幾種物理分辨率：屏大概有以下幾種物理分辨率：VGA: 640480 (20英寸英寸4:3的電

2、視用液晶屏多為這個(gè)分辨率，如我公司的的電視用液晶屏多為這個(gè)分辨率，如我公司的TLM2019、TLM2020)SVGA: 800600 (部分部分20英寸的電視用液晶屏是這個(gè)分辨率，如友達(dá)的一款英寸的電視用液晶屏是這個(gè)分辨率，如友達(dá)的一款20英寸屏）英寸屏）XGA: 1024768 (15英寸英寸4:3的液晶屏多為這個(gè)分辨率，如我公司的的液晶屏多為這個(gè)分辨率，如我公司的TLM1519）WXGA: 1280768（16:9的電視用液晶屏多為這個(gè)分辨率，如我公司的的電視用液晶屏多為這個(gè)分辨率，如我公司的TLM1718、TLM3018、TLM3218等）等）SXGA: 12801024 （17英寸、英

3、寸、19英寸的液晶屏大多數(shù)為這種分辨率，這兩種屏主要用于液晶顯英寸的液晶屏大多數(shù)為這種分辨率，這兩種屏主要用于液晶顯示器）示器） SXGA+: 14001050 （筆記本電腦的液晶屏有一部分是這種分辨率）（筆記本電腦的液晶屏有一部分是這種分辨率）UXGA: 16001200 （20英寸的顯示器用液晶屏多為這種分辨率）英寸的顯示器用液晶屏多為這種分辨率） 液晶顯示器的物理分辨率表示它可以顯示的點(diǎn)的數(shù)目，這是一個(gè)固定值液晶顯示器的物理分辨率表示它可以顯示的點(diǎn)的數(shù)目，這是一個(gè)固定值, 同樣的尺寸之下，分辨同樣的尺寸之下，分辨率越高則可以顯示的畫面越細(xì)致。假設(shè)你的液晶顯示器的物理分辨率是率越高則可以顯

4、示的畫面越細(xì)致。假設(shè)你的液晶顯示器的物理分辨率是1024768，則你最好將電，則你最好將電腦顯示卡的輸出信號(hào)設(shè)為腦顯示卡的輸出信號(hào)設(shè)為1024768 60Hz（注），如果你輸入一個(gè)（注），如果你輸入一個(gè)800600 75Hz的信號(hào)，實(shí)際的信號(hào)，實(shí)際上顯示器內(nèi)部必須通過一個(gè)圖像縮放芯片先將這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為上顯示器內(nèi)部必須通過一個(gè)圖像縮放芯片先將這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為1024768 60Hz的信號(hào)然后的信號(hào)然后(rnhu)再輸出給液晶屏，而這個(gè)轉(zhuǎn)換過程實(shí)際上是有損失的，這樣你就無(wú)法得到最佳的圖像效再輸出給液晶屏，而這個(gè)轉(zhuǎn)換過程實(shí)際上是有損失的，這樣你就無(wú)法得到最佳的圖像效果。果。(注：由于液晶顯示的特性，幀

5、頻為注：由于液晶顯示的特性，幀頻為60Hz的信號(hào)在液晶屏上顯示，就已經(jīng)無(wú)法觀察到圖像閃爍的現(xiàn)的信號(hào)在液晶屏上顯示，就已經(jīng)無(wú)法觀察到圖像閃爍的現(xiàn)象，因此目前所有的液晶屏廠家都將液晶屏的幀頻訂為象，因此目前所有的液晶屏廠家都將液晶屏的幀頻訂為60Hz)第11頁(yè)/共23頁(yè)第十二頁(yè)，共23頁(yè)。二、色彩數(shù)二、色彩數(shù) 液晶屏只能接收數(shù)字化的圖像信號(hào)，因此，如果輸入的是模擬液晶屏只能接收數(shù)字化的圖像信號(hào)，因此，如果輸入的是模擬RGB信號(hào)信號(hào),則必須通過則必須通過A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后才能送往轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后才能送往(sn wn)液晶屏進(jìn)行顯示。液晶屏進(jìn)行顯示。對(duì)于

6、數(shù)字信號(hào)來(lái)講，其對(duì)于數(shù)字信號(hào)來(lái)講，其bit數(shù)越高，則量化精度也就越高，就越能真實(shí)的反映他所要傳輸數(shù)越高，則量化精度也就越高，就越能真實(shí)的反映他所要傳輸?shù)男畔?。的信息?對(duì)于一塊對(duì)于一塊6bit屏來(lái)講，其屏來(lái)講，其RGB三種顏色的每一種都可以分成三種顏色的每一種都可以分成64階（階（6 bit)，則這種液，則這種液晶屏能顯示的顏色種類一共有晶屏能顯示的顏色種類一共有646464262,144 (2的的18次方）種組合。對(duì)于一塊次方）種組合。對(duì)于一塊8bit屏來(lái)講，其屏來(lái)講，其RGB三種顏色的每一種都可以分成三種顏色的每一種都可以分成256階（階（8 bit)，這種屏能顯示的顏色，這種屏能顯示的顏

7、色種類一共有種類一共有256256 256=16,777,216(2的的24次方）種組合。目前還有一種偽八次方）種組合。目前還有一種偽八bit的的屏，這種屏接收屏，這種屏接收24bit的的RGB信號(hào)（每種顏色信號(hào)（每種顏色8bit，三種顏色共，三種顏色共24bit)，但是在屏的內(nèi)部，但是在屏的內(nèi)部對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，實(shí)際上是按對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，實(shí)際上是按6 bit來(lái)進(jìn)行處理的，最后通過抖動(dòng)算法來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)來(lái)進(jìn)行處理的，最后通過抖動(dòng)算法來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)8 bit的顯示，對(duì)于這種屏來(lái)講，其的顯示，對(duì)于這種屏來(lái)講，其RGB三種顏色的每一種可以分成三種顏色的每一種可以分成253階，這種屏能顯示的階，這種屏能顯示

8、的顏色種類一共有顏色種類一共有253253253=16,194,277種組合。由于采用了抖動(dòng)算法，這種屏在顯種組合。由于采用了抖動(dòng)算法，這種屏在顯示圖像時(shí)會(huì)有輕微的閃爍。示圖像時(shí)會(huì)有輕微的閃爍。 能顯示的顏色越多，并不表示這種屏的顏色會(huì)比較鮮艷，但是看起來(lái)顏色層次會(huì)比能顯示的顏色越多，并不表示這種屏的顏色會(huì)比較鮮艷，但是看起來(lái)顏色層次會(huì)比較細(xì)致。較細(xì)致。 目前我公司的液晶電視產(chǎn)品，除目前我公司的液晶電視產(chǎn)品，除TLM1519(1)采用的是偽采用的是偽8bit的液晶屏外，其余均采的液晶屏外，其余均采用的是用的是8bit的液晶屏。的液晶屏。第12頁(yè)/共23頁(yè)第十三頁(yè)，共23頁(yè)。關(guān)于抖動(dòng)(dudng

9、)算法的簡(jiǎn)單介紹 24 位矩陣是指每個(gè)RGB 色彩以8 元表示，因?yàn)? x 3 = 24。18 位色彩則是每個(gè)色彩以6 位表示。前者會(huì)顯示256 色，但6 位方式只會(huì)顯示64 色。具體而言，24 位的顯示器會(huì)識(shí)別248、249、250、251 與252 等色彩，而18 位則會(huì)識(shí)別248與252第一個(gè)問題：如何顯示250 色最簡(jiǎn)單的方法是讓像素輪流顯示248與252 色。如果面板的速度很快，你只會(huì)看到一種色彩，就是介于這兩色的色彩，例如250。你必須使用(shyng)兩個(gè)動(dòng)作才能顯正確的色彩。第二種方法是使用四個(gè)而不是一個(gè)像素(xin s)。此時(shí)，其中兩個(gè)像素(xin s)會(huì)顯示248 色，另外

10、兩個(gè)會(huì)顯示252 色。你只要一次動(dòng)作便可以顯示正確色彩。第13頁(yè)/共23頁(yè)第十四頁(yè)，共23頁(yè)。第二個(gè)問題：如何顯示249 色第一個(gè)方法會(huì)顯示兩次248 色，并顯示一次252 色，因此需要(xyo)三個(gè)動(dòng)作才能顯示249 色。在第二個(gè)方法中，第一個(gè)像素會(huì)顯示252 色，其余三個(gè)會(huì)顯示248 色，因此只需要一個(gè)動(dòng)作(dngzu)便可顯示正確的色彩。這表示即使第一個(gè)方法(fngf)較慢，但它只需要用到一個(gè)像素。第二個(gè)使用四個(gè)像素的方法(fngf)則必須冒著遺失圖像細(xì)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。由于廠商對(duì)上述這些方法(fngf)并沒有太大的信心，因此他們選擇使用較為復(fù)雜的方法(fngf)，例如使用不同像素來(lái)顯示色彩。第

11、14頁(yè)/共23頁(yè)第十五頁(yè)，共23頁(yè)。 他們也可能使用9 個(gè)、16 個(gè)或更多的像素，而不只是四個(gè)像素。隨著采用的方法不同，正確色彩的顯示可能非?？?，你可能會(huì)感覺到輕微的閃爍，而且當(dāng)圖連續(xù)顯示時(shí)（例如DVD 或游戲），圖像可能會(huì)呈現(xiàn)木紋狀。因此如果要兼顧顯示最佳色彩與達(dá)到最短的反應(yīng)時(shí)間，我們很難找到可以評(píng)估液晶顯示器品質(zhì)的機(jī)器。第三個(gè)問題，為何一下子是1670 萬(wàn)色，一下子是1620 萬(wàn)色呢？ 很簡(jiǎn)單，因?yàn)樵? 位元色彩中，最大只能達(dá)到111111 的值。如果將此值轉(zhuǎn)換成8 位元色彩，便會(huì)產(chǎn)生11111100，因此不管使用哪一種(y zhn)dithering 方法，都無(wú)法存取下列這幾個(gè)值：111

12、11101、11111110 與11111111。在dithering 技術(shù)下，16 位實(shí)際上并不會(huì)顯示256 色。每個(gè)RGB 色只會(huì)顯示253 色，因此總共是253x253x253=1,619 萬(wàn)色。四舍五入變成了1,620 萬(wàn)色了。這也是我們能夠分辨18 位與24 位色彩的原因。只有后者才能號(hào)稱可顯示1,670 萬(wàn)色。第15頁(yè)/共23頁(yè)第十六頁(yè)，共23頁(yè)。三、亮度(lingd) 亮度是指顯示器在白色畫面之下明亮的程度(chngd)，單位是cd/m2, 或是nit。 亮度是直接影響畫面品質(zhì)的重要因素，一個(gè)明亮的顯示器即使存在偏色等其它不利因素，還是有可能看起來(lái)畫面會(huì)比較漂亮。 目前市場(chǎng)上的液

13、晶顯示器一般亮度規(guī)格大約是250nits，筆記本電腦的液晶屏亮度大約是150nits，液晶電視的屏幕亮度通常在400nits以上，這是因?yàn)榭措娨晻r(shí)不像使用顯視器時(shí)距離那么近，并且觀看電視的環(huán)境會(huì)比較明亮。液晶顯示器是被動(dòng)發(fā)光的，其之所以發(fā)光是因?yàn)樗谋彻饽K裝有燈管(類似熒光燈管），筆記本電腦的液晶顯示屏里面一般用一支，液晶顯示器里一般會(huì)有兩到六支，液晶電視里一般會(huì)有四支以上（如我公司的TLM1519/TLM1718/TLM2019 都是6支燈管）。液晶屏的壽命其實(shí)就是由燈管決定的，目前燈管壽命都在五萬(wàn)小時(shí)以上，也就是使用五萬(wàn)小時(shí)之后亮度會(huì)掉到原來(lái)的一半。第16頁(yè)/共23頁(yè)第十七頁(yè)，共23頁(yè)。

14、四、視角(shjio)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，也就是定義大于此視角的時(shí)候黑白已經(jīng)不易分辨。一般液晶屏廠家與顯視器、液晶電視廠家對(duì)于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，也就是超過這個(gè)角度就有可能看到灰階反轉(zhuǎn)。這個(gè)

15、定義和第一個(gè)定義的差別(chbi)在于用對(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。第17頁(yè)/共23頁(yè)第十八頁(yè)，共23頁(yè)。幾種廣視角(shjio)技術(shù)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，原本大約左右視角100 度，上下視角60 度，可以增加到左右140度，上下120 度，但是TN+film還是沒有解決灰階反轉(zhuǎn)的問題

16、。2. MVAMVA 是富士通所開發(fā)出來(lái)的獨(dú)家專利技術(shù)，除富士通之外，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(chogu)160 度()，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. IPSIPS 最早由日立所發(fā)展，另外IBM,、NEC、 東芝、LG等也擁有IPS 技術(shù)，臺(tái)灣的瀚宇彩晶也獲得了日立的授權(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)問題。有名的廣視角技術(shù)，另有Sharp 擁有獨(dú)家專利ASV，韓國(guó)的三星有一種MVA 的變形叫做PVA

17、 ，韓國(guó)的Hydis (原現(xiàn)代 的TFT-LCD 部門)則擁有IPS 的變形FFS 。第18頁(yè)/共23頁(yè)第十九頁(yè)，共23頁(yè)。五、響應(yīng)(xingyng)時(shí)間 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)間的問題是因?yàn)?，LCD 是以液晶分子的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)控制光線的亮暗程度，而液晶分子的旋轉(zhuǎn)時(shí)需要時(shí)間。 響應(yīng)時(shí)間分為上升時(shí)間和下降時(shí)間，對(duì)TN 型液晶屏來(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(電壓上升)，因此白色變成黑色所需時(shí)間就是上升時(shí)間，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(電壓下降)，因此黑色變成白色就是下

18、降時(shí)間。MVA 和IPS 型液晶屏則剛好相反，黑變成白是上升時(shí)間，白變成黑是下降時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間的定義就是上升時(shí)間加下降時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間越快越好，響應(yīng)時(shí)間如果不夠快，則在播放快速運(yùn)動(dòng)的畫面時(shí)就容易出現(xiàn)圖像模糊的顯象。目前液晶電視所使用的液晶屏的響應(yīng)時(shí)間一般在16ms30ms之間，預(yù)計(jì)將來(lái)能將反應(yīng)時(shí)間控制在10ms以下。 這里其實(shí)有一個(gè)誤區(qū)，黑白之間的響應(yīng)時(shí)間與黑灰、藍(lán)綠、黃白之間的響應(yīng)時(shí)間無(wú)關(guān)。例如，如果你從0伏特開始，對(duì)液晶分子增加1伏特電壓，以改變黑色和白色，當(dāng)電壓達(dá)到最大值時(shí)，液晶便會(huì)竭盡所能地快速移動(dòng)。 假設(shè)(jish)你想顯示黑白之間的灰色。你這時(shí)只需要加一半的電壓，此電壓值對(duì)液晶的刺激度較低，因此移動(dòng)的速度也較慢。 色彩變化的每個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生與前一個(gè)階段不同的反應(yīng)時(shí)間。 如果液晶屏上某一點(diǎn)的顏色從淡紫色（RGB中的184、128、201）變成亮綠色（RGB中的21、212、35），