LCD 相關知識~想買LCD的可以參考看看   Leave a comment


mura本來是一個日本字,隨著日本的液晶顯示器在世界各地發揚光大,這個字在顯
示器界就變成一個全世界都可以通的文字。

mura是指顯示器亮度不均勻造成各種痕跡的現象,最簡單的判斷方法就是在暗室中
切換到黑色畫面以及其他低灰階畫面,然後從各種不同的角度用力去看,隨著各式
各樣的製程瑕疵,液晶顯示器就有各式各樣的mura。
可能是橫向條紋或四十五度角條紋,可能是切得很直的方塊,可能是某個角落出現
一塊,可能是花花的完全沒有規則可言東一塊西一塊的痕跡。

mura不會對使用上造成什麼影響,這屬於品味問題,面板廠商會把有mura的面板打
成次級品用較低價格賣出,但是我沒有聽說monitor廠商有那種保證無mura的。這
個通常也不會寫進monitor規格,所以買之前眼睛睜大一點,買到了只好自認倒
楣。

對比

顯示器的對比是這樣定義的–
在暗室之中,白色畫面下的亮度除以黑色畫面下的亮度,因此白色越亮、黑色越
暗,則對比值越高。

一般LCD monitor的規格書上都會寫出它的對比值,但是這個值通常只能參考,因
為面板廠商為了保護自己,有一些規格值會寫得很保守,對比就是其中一項。

比如說,某機種的對比值明明可以做到三百,但是規格書寫的是typical 200,
minimum 150,這是為了量產的時候萬一出了什麼問題導致黑色漏光對比下降,該
批貨還是可以正常出貨。如果你想比較的兩款LCD,monitor對比值分別是寫350,
400,不要以為四百的那個真的有比較好
那只是這一家他敢寫而已,事實上,兩款分別寫300, 400的,我都還會懷疑那可能
是差不多的,實際上運氣好的話都有可能是做到五、六百。

如果你會很care這個,可以把想比較的兩台顯示器白色亮度調到一樣
然後切換到黑色畫面,在暗室下看誰比較黑,如果不是對畫質非常挑剔
在一般使用情況下,我認為對比三百應該是夠用的。

色飽和度 (color gamut)

色飽和度是指顯示器色彩鮮豔的程度。

顯示器是由紅色綠色藍色三種顏色光來組合成任意顏色光,如果RGB三原色越鮮
豔,則該顯示器可以表示的顏色範圍就更廣,這是因為無法顯示比三原色更鮮豔的
顏色,所以某顯示器三原色本來就不鮮豔了,那個該顯示器所能顯示的顏色範圍就
比較窄。

色飽和度是面板廠商的重要規格,但是我到現在好像還沒看過有monitor廠商把色
飽和度寫進規格的,他們都是寫可以組合出來的顏色數目。

比如說,某顯示器的RGB三種顏色光都可以分成64灰階(6 bit),則該顯示器的顏色
種類總共有64*64*64=262,144種組合,如果該顯示器的RGB三種顏色光都可以分成
256灰階(8 bit),則該顯示器的顏色種類總共有256*256*256=16,777,216種組合。
當然,灰階數越多顏色層次看起來會越細緻,但不表示顏色會比較鮮豔。

色飽和度的表示是以NTSC所規定的三原色色域面積為分母,顯示器三原色色域面積
為分子去求百分比,比如某顯示器色飽和度為71%NTSC,表示該顯示器可以顯示的
顏色範圍為NTSC規定的百分之七十一,71%NTSC大約為為目前CRT電視機的標準,
LCD顯示器目前作到這個程度的在色彩上就算高階了。目前筆記型電腦用的螢幕色
飽和度大約40~50%NTSC,桌上型液晶螢幕大多作到60%~65%NTSC,當然各大廠都有
持續開發高色飽和度顯示器的計劃或已有量產,請不要拿來和我抬槓,我說的是"
目前"和"大多"。

選購的時候,把喜歡的兩台monitor擺在一起,點相同的畫面,通常就可以看出誰
的色飽和度比較好。

亮度

亮度是指顯示器在白色畫面之下明亮的程度,單位是cd/m^2, 或是nit。

亮度是直接影響畫面品質的重要因素,在實驗室裡面我們常講一句話:
「一亮遮三醜」,一個明亮的顯示器即使色飽和度比較差或顏色偏黃等其他不利因
素,還是有可能看起來畫面會比較漂亮。

目前市售的monitor一般亮度規格大約是250nits,Notebook亮度規格大約是
150nits,當然更亮規格的產品各廠都有在開發當中或已量產,如果是液晶電視,
亮度通常會有400nits,這是因為看電視時不像使用監視器時距離那麼近,並且會
考慮擺電視的環境會比較明亮。

液晶顯示器會發光是因為它的背光模組藏有燈管,就像你現在抬頭可以看到的照明
用螢光燈管是很像的東西,只不過小了一點,Notebook裡面會擺一支,Monitor會
擺上兩到六支或以上,目前燈管廠商都會保證燈管壽命在三萬小時或五萬小時以
上,也就是使用三五萬小時之後亮度會掉到一半,所以其實液晶顯示器還算蠻長壽
的,沒有其他破壞性動作造成故障的話,應該可以活到你想淘汰它的時候。

顯示器的亮度是使用者可以調整的,調到你覺得舒服的亮度就可以,調得太亮除了
可能不舒服外,也會損耗燈管壽命。
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會有所變
化。與正看時相比,斜看的時候,轉到當畫面品質已經變化到無法接受的臨界角度
時,稱之為該顯示器之視角。
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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不易分辨。一般面板廠商與監
視器廠商規格書上對於視角的定義最常使用這一條。

2. 灰階反轉
理論上顯示器從零灰階(黑色)到二五五灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮,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
類似黑白反轉的現象,這種現象稱之為灰階反轉。定義不會產生灰階反轉現象的最
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,而灰階反轉是無法接受的影像品質。

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,會發現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,或是顏色變得比較淡等等。隨著角度變大,當顏色的變化
已經大到無法接受的臨界點時,定義該角度為視角。

關於色差,我說過顏色可以量化,所以顏色的差異可以用數字表示,但什麼叫做無
法接受的色差目前並沒有一定標準,所以寫規格的時候沒有人用這個定義,但是在
實驗室裡面,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, 這種技術最大的缺點就是,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,有幾種廣視角技術就發展出來,目前市面上的主流廣視角,
技術有三種: TN+film, MVA, IPS。

目前市售的notebook LCD通常不會應用廣視角技術, 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。
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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償膜,這種廣視角補償
膜是FujiFilm (沒錯,就是作底片的那一家) 的獨家專利技術,稱為Fuji Wide
View Film,一旦貼上這種補償膜,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的問題。

2. MVA
MVA是Fujitsu所開發出來的獨家專利技術,除Fujitsu之外,台灣尚有奇美電子與
友達光電獲得授權生產,MVA可以做到上下視角與左右視角都超過160度(但不是每
個方位有有這樣的視角),並且解決了大部分灰階反轉的問題,除非是從很特殊的
方位並且很大的角度去看才有可能看到灰階反轉。

3. IPS
IPS最早由Hitachi所發展,另外IBM Japan, NEC, Toshiba等也擁有IPS技術,國內
則有瀚宇彩晶獲得Hitachi的授權生產,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),並解決大部分灰階反轉問題。

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, 一個平面已經快變成一條縫了,根本沒有辦法進行量
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,比較有名的廣視角技術,另有Sharp擁有獨家專利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。
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視角(三)

Notebook的液晶螢幕不使用廣視角技術有幾個理由,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,所以採用穿透率最高的TN型設計而比較少使用MVA, IPS, ASV等等
技術。而TN+film技術除了穿透率有比TN低一些之外,多了兩張廣視角補償膜也會
增加厚度與重量,而notebook用面板對厚度重量的要求一向是機構工程師的惡夢。

判斷monitor是不是使用TN+film最簡單的方法就是去看灰階反轉,下視角是最容易
看到灰階反轉的角度,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,如果看到灰階反轉的現象(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液晶螢幕,
連左右視角都很容易看到,
TN+film的左右視角依設計可能有120度或140~150度(以對比為定義),
這是因為FujiFilm又有推出新一代的廣視角補償膜。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,規格寫左右typical各75度, 但是沒有寫
minimun值,實際一量發現只有60度,這才發現敝公司在寫視角規格時實在稍嫌老
實了一點,不但都typical values老實寫而且還保證minimum values,人家大筆一
揮技術立刻日進千里,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計,一般使用者
則可以從規格書看出一點端倪,除了視角規格>160與170的差別之外,MVA的響應時
間規格是25ms,IPS的響應時間大約是40ms,如果是Sharp的面板規格又寫上下左右
視角超過160度,那一定就是ASV。

MVA和IPS各有優缺點–
比如說MVA的響應速度比IPS快,但色差也比IPS大等等。針對各自的缺點,廠商都
有持續開發改進的研究甚至已經量產,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製程
是低價monitor非常適合的選擇。

響應時間(一)

響應時間的定義就是在面板的同一點上面,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有響應時間的問題是因為,LCD是以液晶分子的旋轉角度來控制光線的灰階亮
暗,而液晶分子旋轉時需要時間。

一般monitor使用的目的是文書處理與網頁瀏覽,一般情況之下就是monitor會持續
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,因為畫面會持續變化沒有停止,這時候響應時間就會影響畫面品
質。

響應時間分為rise time和fall time,對TN型面板來說,驅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
tieme,而驅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。目前市面上量產面板的規格,TN型rise time大約15ms,fall
time大約35ms
實際上作到10ms+20ms也不算難。

這裡其實有一個陷阱,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,響應時間都會比規格值大上很多
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。

響應時間(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,因此每個畫面持續時間是1/60=16.
67ms,如果響應時間遠大於這個值,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所附的螢幕保護當中有一個"留言顯示",設定值裡面可以更改背景顏
色和留言內容,把背景選成灰色,留言打入++++++,字型選大一點,然後讓它跑,
仔細看, 可以看到加號背後拖著一個模糊的尾巴,這就是響應時間不夠快造成的,
CRT沒有這樣的問題。

這就是說,目前的LCD monitor其實不是很適合用來看影片,不過我實際測試的結
果,普通使用者如果是觀看一般影片(比如說ㄟ片)其實影響不大,要看那種畫面閃
來閃去的動作片,很用力去盯著看某些其實平常不會去注意的背景才會發現品質下
降,玩game的話也沒有什麼太大的問題。

市售的LCD monitor對於響應時間的規格還有另一個陷阱,有些廠商響應時間只寫
rise time,所以如果買monitor時看到響應時間只有15ms甚至更低,最好問清楚,
通常就是這種情況,真正小於15ms的產品大概還要過好些時間才有可能在市面上看
到。

另外有一些高階LCD的響應時間的規格可能是寫全灰階切換小於16.67ms,這是指不
管是多少灰階切換到多少灰階,都保證在16.67ms之內完成動作,注意不是
rise+fall time 16.67ms,這是在驅動電壓上面上了一些手腳達到的,目前還不多
見,但不是沒有。這種面板用來看影片
畫質比起傳統的LCD就有相當程度的改善。

保護玻璃

有些人在購買液晶顯示器的時候會要求裝上保護玻璃,這個動作好不好見仁見智,
我個人就很反對,但我有一個同事就買一個有裝玻璃的。

CRT的表面是玻璃,最大的問題就是會反光,尤其如果背後有窗戶或燈光就非常的
討厭,常常會看不到畫面。
LCD的表面最外一層是一片偏光片,這一片偏光片通常作過一些特殊表面處理,硬
度比較高(一般規格是3H),並且具有防炫光與抗反射的功能,所以LCD不會有像CRT
那樣有反光的問題。可是一旦裝上保護玻璃這一切就毀了,你背後的光源對你的
CRT螢幕造成什麼樣的困擾都會在LCD的保護玻璃上重現,浪費了表面偏光片原本的
設計,破壞影像品質。

那為什麼有人要裝玻璃?因為使用monitor時手指常常會在上面指來指去,而偏光
片印上指紋印之後會很難消除,光用布是擦不掉的,如果裝上保護玻璃就很容易清
理。另外就像我同事的情形,他一買回家放,他兩個還沒念幼稚園的兒子就來用力
壓,當場讓他覺得玻璃買對了。

其實LCD沒有那麼脆弱,若不是很用力去壓或是撞擊是不會破的,壞點也不是摸出
來的,除非擺LCD的地方常常有很沒斬節的小朋友出沒,否則不建議裝保護玻璃。
要擦掉偏光片上的指紋,可以用水加一點點洗碗精,用布沾濕後去擦,再用布沾清
水去擦即可,輕壓液晶螢幕不會使液晶流出來,那是密封在面板裡面的,萬一打破
液晶螢幕的話(破裂處會黑掉)要盡快處理掉並用肥皂洗手,因為液晶是有毒的,不
要摸一摸然後不小心吃下去。

殘影

殘影是指畫面切換之後前一個畫面不會立刻消失而是慢慢不見的現象。

殘影與反應時間不算同一件事,殘影可能要兩三秒後才會完全消失,而液晶的反應
時間是十幾到幾十毫秒,一個設計得好的液晶顯示器,就算反應時間是15+35ms,
也不可能讓使用者看到殘影。

殘影發生機制有些複雜,通常是同一畫面顯示太久的情況下,液晶內的帶電離子吸
附在上下玻璃兩端形成內建電場,畫面切換之後這些離子沒有立刻釋放出來,使得
液晶分子沒有立刻轉到應轉的角度所造成。另外一種可能情況則是因為畫素電極設
計不良,使得液晶分子在狀態切換時排列錯亂,這種情況之下也有可能看到殘影。
所以以為反應時間快就不會看到殘影,這種觀念是錯誤的。

面板廠商測試殘影的方法是,常溫下點西洋棋棋盤黑白方格畫面十二小時,然後切
換到128灰階去看,標準是是在5秒(?)內殘影必須消失,一般使用者選購monitor
時,可以用power point畫一些白底黑格的圖以及一張128灰階圖去切換,如果嫌麻
煩,也可以把螢幕背景設成128灰階,然後叫出踩地雷點到暴掉(所有黑色地雷會顯
示出來),擺個幾十秒或幾分鐘
然後關閉,如可以看到殘影(不是五秒喔, 看得到就算),那就不要買。

注意一點,不要一直盯著測試畫面看,切換後才去看,不然可能看到的是人眼的視
覺殘留。

色溫(color temperature)

色溫是用來形容顯示器的白色的顏色,不限於LCD,所有的顯示器都通用。

當顯示器的顏色與黑體的溫度高到某一絕對溫度時所發出來的光一樣時,稱為該顯
示器的色溫等於該溫度。

比如說,當顯示器的白色設計成接近,黑體在溫度6500K的時候所發出來的光顏色
(接近晴天時上午的太陽光),稱為該顯示器的色溫為6500K。

上面聽不懂沒關係,下面三句記起來就好,色溫越低顏色會越偏黃色,色溫越高顏
色會越偏藍色,一個色溫偏高的顯示器在秀圖片的時候整個畫面看起來色調就會偏
藍。

據說亞洲人比較喜歡偏藍色的白色,歐洲人比較喜歡偏黃色的白色,所以在日本賣
的CRT電視機色溫內定值可以高到9300K甚至12000K,在歐洲賣的色溫就內定在
6500K左右,台灣則是follow日本。你不喜歡偏藍的白色也沒有關係,CRT的色溫可
以讓使用者很容易地去調整,但LCD就有困難。

目前LCD面板的白色通常設計在6500K左右(電視用的面板要求色溫會更高),但也有
故意設計成更偏黃的,因為燈管越偏黃亮度會越高,偏藍亮度就低。如果偏藍又要
維持一樣的亮度,就要在其他部份花更多成本把亮度補回來。

色溫高低沒有好壞標準,有人喜歡偏藍有人喜歡偏黃,選購的時候把幾台中意的
monitor擺在一起點同一個畫面,挑你喜歡的色調即可。

Gamma Curve

Gamma curve是指不同灰階與亮度的關係曲線。把零到二五五灰階當x軸,亮度當y
軸,畫出來的曲線就叫做gamma curve。

Gamma curve通常不會是一條直線,因為人眼對不同亮度有不同辨識的效果。比如
說低亮度的辨識能力較高(一點點亮度變化就有感覺),高亮度的辨識能力較低。

Gamma curve會直接影響到顯示器畫面的漸層效果,比如說一個顯示器的gamma
curve如果在高亮度的地方切得太細,最高灰階的那幾階亮度都差不多亮,那麼在
顯示亮畫面的圖片時就會覺得很多地方都泛白太亮,看不見漸層,那麼使用者就會
覺得影像不自然。

有些比較高階的顯示卡會提供調整gamma curve的功能,不過若不是比較專業的使
用者,通常不會去動到那邊,而是直接使用監視器廠商的原始設定值。

測試的時候,多帶幾張不同種類的圖片,整體而言比較亮的比較暗的或比較中間灰
階的都準備,最好準備幾張有大大的人像的,因為膚色對人眼來說是很容易辨識的
印象,仔細看看圖片的漸層效果會不會讓你覺得很自然。

Crosstalk

LCD的crosstalk是指螢幕中某區域的畫面影響到鄰近區域亮度的現象。

一般crosstalk測試畫面是在底色一二八灰階的狀態下,畫一個有螢幕四分之一大
的黑色方塊擺在正中央,理論上周圍還是都要維持一二八灰階,但若發現上下左右
四塊區域變暗,就作叫crosstalk。也可以把黑色方塊換成白色,有crosstalk的話
上下左右就會變亮。

一般面板廠商的規格是,有黑色方塊時與沒有黑色方塊時,上下左右區域的亮度差
別不可以超過4%,不過其實這是蠻寬鬆的規格,通常達到2%時人眼就可以看得很清
楚了,所以有些客戶會要求小於1%,而這通常也是面板廠設計標準。

選購的時候,就點上面講的那個畫面,看得見crosstalk就不要買。

文章有點舊~但希望可以幫助到想買LCD的人
不買也可以看看增加知識嚕

Posted 2010 年 09 月 22 日 by a78325z in 電腦硬體討論

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