液晶显示器的基本原理和选购技巧

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一、液晶显示器最显著的特点。
1、 低压、微功耗
　　极低的工作电压，只要2V-3V即可工作，而工作电流仅几个微安，这是其他任何显示器件无法比拟的。要知道，只有低压、微功耗的显示器件才可能深入人间的每个角落，伴随人们生活和工作。在工作电压和功耗上液晶显示正好与大规模集成电路的发展相适应。从而使液晶与大规模集成电路结成了孪生兄弟。使电子手表、计算器、便携仪表、以至手提电脑、GPS全球定位系统等成为可能。
　　2、被动型显示
　　液晶显示器件本身不能发光，它靠调制外界光达到显示目的。它不像主动型显示器件那样，靠发光刺激人眼实现显示，而是单纯依靠对外界光的不同反射形成的不同对比度来达到显示目的。所以我们才称其为被动显示。
　虽然被动型的显示本身是不发光的，因此在黑暗处不能看清，但在自然界中，人类所感知的视觉信息中，90％以上是靠外部物体的反射光，而并非靠物体本身的发光。所以，被动显示更适合于人的眼视觉，更不易引起疲劳。这个优点在大信息量、高密度、快速变换、长时间观察的显示时尤为重要。
　此外，被动显示还不怕光冲刷。所谓光冲刷，是指当环境光较亮时，被显示的信息被冲淡，从而显示不清晰。而被动型显示，由于它是靠反射外部光达到显示目的的，所以，外部光越强，反射的光也超强，显示的内容也就越清晰。
　　诚然液晶显示不仅可以用于室外进行显示，而且可以在阳光等强烈照明环境下也可以显示得很清晰。对于黑暗中不能观看的缺点，只要配上背光源，就可以克服。
3、无辐射，无污染
　　液晶显示器件在使用时不会像CRT使用中产生的软X射线及电磁波辐射。这种辐射不仅污染环境还会产生信息泄露，而液晶显示不会产生这类问题，它对于人身安全和信息保密都是十分理想的。
二、液晶显示器的基本原理。
1、背光源（Backlight）
液晶本身并不发光，那为什么液晶显示器却能够显示出高亮度高对比度的画面呢？其实，和马路边林立的灯箱一样，液晶显示器需要强大的背光系统。由于液晶显示器件本身具有纯平面、显示精细等特性，所以它需要一个亮度高且均匀的背光源。目前各个领域常用的背光源主要有：发光二极管（LED）、卤钨灯、电致发光器件（ELD）、冷阴极荧光灯、阴极发射灯（CLL）和金属卤化物灯等。虽然其中作为面光源的EL显示器件完全符合亮度高且均匀的条件，但目前由于其成本高且尺寸小而并不适合在液晶显示器上使用。因此相对来说工艺成熟、亮度高、成本低、性能好的冷阴极荧光灯就成为目前彩色薄膜液晶显示器（TFT-LCD）上使用最广泛的背光源。
冷阴极荧光灯（Cold Cathode Fluorescent Lamps，简称CCFL），其实就是霓虹灯，不过这种管径小于6mm的“霓虹灯”跟普通霓虹灯的工艺已经完全不同。霓虹灯是一种线光源，导光板是呈锲形的平板，负责把线光源雾化成均匀的面光源。可见，背光模组的作用无非就是把线光源发出的光通过漫反射使之成为面光源。
背光模组里的反射板用于将没有直接散射出去的杂乱光线再次引入导光板以提高光源的利用率；它上面的扩散膜同样具备把光线形成漫反射并均匀扩散的能力；而作为背光模组另一重要组件的棱镜片（垂直和水平相间隔）则负责把光线聚拢，使其垂直进入液晶模块以提高辉度，所以又称增亮膜。
经过处理，冷阴极荧光灯组成的线光源就可以形成亮度均匀并垂直射出的面光源。
2、液晶面板（Panel）
在得到均匀的面光源之后，紧贴在背光模组上的液晶面板就负责对光线进行调制以得到最终画面。跟背光模组一样，液晶面板同样很薄（厚度从数毫米到零点几毫米不等），但其结构并不简单。
因为液晶面板比较脆弱，所以需要加入几层玻璃基板来增加强度并起到保护作用。在液晶盒（通过特定浇铸并扭曲了的液晶分子槽）之下的是主动驱动矩阵TFT电路，TFT电路具有响应速度快并可记忆的功能，正是由于TFT驱动的成熟，才使液晶显示器的几个性能瓶颈得到重大突破。
上下两层相互垂直的偏振膜和被扭转的液晶分子相配合使光线得以被显示信号调制成不同强度的输出信号，液晶上的RGB滤色片（Color Filter，CF）把可见光滤成三原色，进而组成各种颜色来还原画面。
三、选择液晶显示器需要考虑的主要参数。
1、液晶显示器的尺寸
液晶显示器和CRT显示器尺寸的对比：如果有人问你家里的电视机是多大的，你用的CRT显示器又是多大的？或许你会脱口而出“34英寸！17英寸！”但实际上你所看到的画面面积其实并没有你所说的这么大。CRT显示器的尺寸是以外规格的最大对角线来衡量的，即便是真正的17英寸显示器，其最大显示面积以对角线衡量的话一般也只有16英寸左右。而且，受到CRT显示器固有缺点的限制，一般工厂并不保证合格出厂的CRT显示器在最大范围的显示面积上能够正常显示，工厂为你设定的默认值是在屏幕上更小的一块区域。
而液晶显示器，其标注尺寸则为实际的屏幕尺寸，也就是最大即最佳显示尺寸。同样是17英寸的显示器，CRT显示器的最佳显示区域为15.35英寸，而液晶显示器的则为17英寸。就最佳显示区域而言，说15英寸液晶显示器显示面积和17英寸CRT显示器相当并不为过——尽管17英寸CRT显示器最大显示区域的确比15英寸液晶显示器的要大。
2、液晶显示器尺寸和最佳分辨率的关系
在尺寸方面，看上去液晶显示器似乎比CRT显示器更“实在”一些。但由于液晶分子和屏幕像素成一一对应的关系，因此液晶显示器也有一个很大的先天不足——尺寸基本决定了最佳分辨率，并且其最佳分辨率只有一个（当然，在1600×1200的液晶显示器上用800×600的分辨率就另当别论）。目前市面上销售的家用液晶显示器（不包括笔记本电脑采用的高分屏）的尺寸和最佳分辨率的对应关系一般是：
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比方说，如果你选择了15英寸的液晶显示器，那你就必须接受1024×768的分辨率，因为只有在这个分辨率下画面才会清晰。目前绝大多数应用软件（包括网页设计）都能很好地支持这一分辨率，因此15英寸的液晶显示器在一般应用下看起来比较舒服。反之，如果你常用的某个软件不能很好地支持1280×1024的分辨率，又或者你的硬件设备无法在此分辨率下表现良好（比如大部分集成度较高的主板的板载显卡或者杂牌显示卡低通滤波电路过于省料，又或者在高分辨率下速度太慢无法流畅运行，又或者你的电视盒不支持该宽高比），那你就要考虑清楚是否应该选择17和19英寸的液晶显示器，否则你就不得不忍受字体模糊、重影、画面朦胧等非最佳分辨率下的种种缺陷，以及游戏速度慢、看电视无法完整显示画面等问题。
2、液晶显示器的亮度、对比度、灯管、最大颜色数、色彩深度
亮度 亮度的单位是坎德拉每平方米（cd/m2）。我们到底需要多亮的显示器呢？这与环境的亮度是密切相关的。例如在电影院中，亮度在50cd/m2以下就已足够，但是在室内观看电视则需要70cd/m2或以上，而在室外则要求高质量的显示器能够达到300cd/m2甚至更高的亮度。
对比度 对比度是指显示器画面上最大亮度和最小亮度的比值。实际上，在普通的观察环境里，对比度大于30就已经能在显示器上观察到比较好的图像了，在液晶显示器的官方参数中所列的350∶1之类的数值其实是在暗室中的测试数据，在实际应用环境中是不可能达到那么高的比值的。要提高对比度，就必须要提高屏幕所显示画面的绝对亮度，同时还要降低液晶显示器在显示“黑色”时的亮度。
最大显示颜色数 虽然液晶显示器所还原的颜色看起来更纯、更艳丽，但实际上它所能还原的最大颜色数还远远不及CRT显示器（几乎无限种），毕竟CRT显示技术发展多年，已经成为目前显示器色彩还原能力的佼佼者，这道门槛是绝大多数平板显示器（液晶显示器是其中一种）在短期内还无法逾越的。就目前TFT彩色液晶显示器所能还原的颜色数而言，红、绿、蓝三原色都只能单色还原2的6次方种颜色（也就是通常所说的6bit或6位色），通过抖动处理可以达到2的8次方，这样三原色相加也不过2的24次方种即24位色，目前主流的液晶显示器基本都处于这个档次，只有某些低端产品仍然停留在18位色甚至更低的水平。
灯管数量 液晶显示器的光源来自冷阴极荧光灯，要提高亮度和对比度，在目前背光模组没有出现革命性突破的情况下，惟有靠增加灯管数量来提高亮度。以前15英寸液晶显示器一般在屏幕上下边框各有一支灯管，而现在已经有不少厂商推出了屏幕上下左右边框各一根灯管的所谓四灯管液晶，甚至有厂商把某些具有三支U形灯管的产品称为“六灯管”。
增加灯管数量的确显著提高了产品的亮度和对比度，但它所带来的散热和耗能问题也很直接。最主要的是，作为显示器本身，其实并不是亮度、对比度越高，还原图像的效果就越好。好的显示器必须要有很好的灰度显示能力，因为图像是有层次的，只有能准确还原足够多的灰度级，显示出的图像才有层次感，而这恰恰是液晶显示器的先天不足——在灰阶和色阶测试画面中，我们可以看到LCD显示器与CRT显示器的差距还很明显。因此，在液晶显示技术的性能瓶颈还没有取得重大突破之前，增加灯管数量其实更多的是厂商的无奈之举。选择更多灯管的液晶所带来的感官刺激是明显的，但是要知道，这其实并没有带给你显示画质的提升。除非周围的环境亮度实在比较高，否则没有太大必要在这方面孜孜以求。
色彩深度 现在市面上一般都是 6bit 和 8bit 的 LCD 显示器。对于采用 8 位控制器的LCD显示器，可以产生256级灰阶，每个子像素能够表现 256 级，那么你就能够得到 256×3种色彩，每个像素能够表现 16,777,216 种成色。而对于6位控制器的LCD面板，每个像素之能够呈现64级灰阶，那么也就只能够产生64×3种色彩，那显示器也就只能表现262，000种成色了。这个对于游戏来说当然是可以的，但是对于任何图像发展则是不可以接受的。
3、液晶显示器的响应时间
由于液晶本身种类繁多，加上测试响应时间的标准不太统一，测试手段也非常复杂，因此实际上业界对响应时间这一重要参数并没有一个很严格的参考标准，消费者也只能依靠官方的资料而无法通过自己测试来判别。
一般来说，液晶显示器的响应时间包括上升时间和下降时间，上升时间是从加电到液晶分子完全扭转至最大角度的时间，即加电到信号显示正常的时间，而下降时间则相反。所以，响应时间其实是整个液晶动作的总体反应时间。
响应时间长的液晶显示器在屏幕上的直接体现就是对运动画面的表现比较模糊，这极大地影响了玩游戏和看影碟时的乐趣。虽然传统的CRT显示器的总体响应时间并不短，在用Monitors Matter CheckScreen显示器专业测试软件中的运动方块进行测试时，CRT显示器和液晶显示器一样，高速运动的色块拖着明显的“尾巴”（虽然CRT显示器的更短一些，但还是很明显）。但仔细观察就可以发现，在CRT显示器上看到的色块前端依然很锐利，而在液晶显示器上则四周都很模糊。个中差异缘于它们的“上升时间”。CRT显示器属于主动发光显示器，在正常工作时，从加电到电子束打到荧光粉上所花费的时间可以忽略不计，而荧光粉从接受到能量到把该能量转换成光能也只需要非常短的时间（这就是CRT显示器的上升时间）；液晶显示器此时虽然可以在很短的时间内把电压加到液晶分子上，但由于液晶分子扭转的过程很耗时间，从而导致其“上升时间”很长，在它还没有把色块完全显示出来的时候，色块信号已经运动到下一轨迹，这样还原出来的运动画面就不可避免地会出现模糊。由此可见，真正影响我们在屏幕上观看运动物体的是显示器的“上升时间”，而“下降时间”虽然重要，但对我们的眼睛捕捉运动物体轨迹的影响并不是很大。
然而，在实际应用中，虽然液晶的上升时间较长，但它所带来的负面影响其实并非如测试中表现出来的那么大，这主要是因为液晶显示器并不是任何时候都要把液晶分子扭转到最大角度，然后再恢复。比如，在显示灰色画面时，液晶分子只需花很短的时间扭转一半角度就足够了。
可见，只有在需要肉眼辨识细小物体（并且物体色彩和背景反差很大）的运动方向的游戏中，液晶的响应时间才显得格外重要。例如CS游戏，在雪地里高速移动鼠标，你才会发现运动中的准星模糊得会让眼睛下意识地做出聚焦的动作从而容易导致疲劳。同样，在播放影碟或其他视频时，只有景物快速连续变化的场面才会因此变得模糊。
针对液晶的这一缺陷，业界厂商始终致力于开发响应更快速的产品，已有厂商推出上升时间仅仅5ms（总体响应时间16ms）的产品。不过无论如何，由于结构原理的限制，液晶显示器要在响应时间上做到CRT显示器的水平，需要突破的技术难关依然很多。所以目前不要期望购买一台响应时间短的液晶显示器就能够完全达到CRT显示器的水准，如果你的应用并不十分在乎响应时间造成的影响，普通的液晶显示器相对而言更实惠一些——当然，液晶显示器的性能日益逼近甚至超过CRT显示器大家更乐于接受。
4、可视角度
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液晶显示器的可视角度包括水平可视角度和垂直可视角度两个指标，水平可视角度表示以显示器的垂直法线 (即显示器正中间的垂直假想线)为准，在垂直于法线左方或右方一定角度的位置上仍然能够正常的看见显示图像，这个角度范围就是液晶显示器的水平可视角度；同样如果以水平法线为准，上下的可视角度就称为垂直可视角度。一般而言，可视角度是以对比度变化为参照标准的。当观察角度加大时，该位置看到的显示图像的对比度会下降，而当角度加大到一定程度，对比度下降到10：1时，这个角度就是该液晶显示器的最大可视角。一般主流LCD的可视角度为120～160度。比较理想的可视角度应在140度以上（水平），这样才能看得舒服。就目前各类 LCD 显示器产品的可视角度对于我们来说已经是够大了。所以在购买的时候也不用在这个问题上花费这么多心神。
据观察，市场上SHARP这个大牌子的液晶显示器可视角度相比之下反而不算很好。
5、屏幕坏点
液晶显示器的点缺陷分为：亮点、暗点和坏点。尽管已经有各种理由告诉你，液晶显示器存在坏点是不可避免的，但相信没有几个人会喜欢带坏点的液晶。虽然时下已经有不少品牌承诺其产品绝无坏点，但这种做法通常只是部分型号的促销手段而已，毕竟事实上所有面板厂商都不会把产品按有坏点和没坏点的标准来分开出售，即便是名牌大厂也只承诺自己的产品在单位面积上不会有超过规定数目的坏点，而这个数目又因各个厂商而异，并不存在一个通行的国际标准。如果要检测坏点，请记住坏点包括不同颜色的暗点和亮点，选购时务必把桌面背景调成全黑、全白以及红、绿、蓝单色屏各检查一次（可以考虑Nokia Monitor Test这个软件） 。
6、液晶显示器接口的选择
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目前市场上主流液晶显示器的接口一般还都是传统的15针D-Sub，部分产品则同时具备D-Sub和DVI接口。从发展趋势来看，液晶显示器接口的数字化是必然的发展方向，但是到目前为止数字化视频接口仍然没有一个统一、严格的标准，DVI也只能算是眼下占了上风而已。就目前的情况而言，DVI接口的确在画面稳定度上较D-Sub有明显的优势，但这个优势也只是相对于电路不稳定的液晶显示器搭配2D效果稍逊的显卡而言，只要信号源纯净，D-Sub模拟输入并不会在画质上比DVI数字输入逊色多少，而且不少D-Sub/DVI双接口的液晶显示器单接DVI竟然无法调整各种屏幕参数。当然，如果你愿意花更多的钱购买带DVI接口的显卡和液晶显示器也无可厚非，毕竟使用传统D-Sub接口的液晶显示器确实有可能偶尔会出现无规律抖动现象，而这一点又实在很难在采购时发现。
以上各项指标都是选购液晶产品所必须注意的。
四、产地不同引起的差异
目前全球液晶面板的生产基本集中在东亚的日本、韩国和我国台湾三个地区。就质量和性能上的对比而言，依次为日本、韩国和台湾省的产品。需要注意的是，这是针对同一时期的产品而言，因为液晶技术的突飞猛进导致了不同时期的产品同时在市场出现，而3代半的日本厂商的产品显然不及5代的台湾厂商的产品。另外，以上所说只是液晶面板的对比而非显示器，因为出于成本和性能的平衡，不少日美名牌厂商都大量采用韩国或台湾企业生产的面板，只在部分高端产品上才可能采用日产的面板。总而言之，目前市面上同样价格的液晶显示器，日本企业产品（如饭山、EIZO等）的优势主要表现在电路稳定及色彩还原上；台湾和大陆某些产品（Banq、AOC）则以产品线长、价格便宜和较高的亮度、对比度甚至响应时间等指标居优，但电路及颜色还原还欠完美；而韩国（LG、三星等）的产品则介乎两者之间。
如果你想买一台便宜实惠也、性价比较高的液晶显示器，可以考虑AOC这个牌子，AOC（冠捷）是国内最大的显示器厂商，IBM、DELL、联想、七喜、MAYA等在AOC的OEM订单非常多。笔者帮朋友和公司买过数十台AOC的，总体来说没有令我失望。如果你希望买到一台色彩艳丽质量超群的液晶显示器，可以考虑饭山、EIZO和优派的高端型号，而不是SONY和SHARP，尽管笔者支持国货并不推崇日货，但使用经验告诉我要打破国界观念的局限。
五、售后服务和品牌的选择
液晶显示器先进的电路结构和高度集成化的设计使其故障率相对CRT显示器来说有明显的改观，返修率远低于后者。但是也正因为液晶显示器这一特殊的结构特点，一旦电路出现故障，你不可能像修理CRT显示器那样方便地委托家电维修店帮忙。通常情况下，液晶显示器一旦出现电路故障就惟有返厂修理，所以其售后服务就尤其重要，在这一点上知名品牌更加值得信赖，而且有着3年免费保修的承诺。千万不要贪图便宜而选择那些不能保证售后服务的杂牌产品。