液晶螢幕
出自KMU Wiki
目錄 |
[編輯] 液晶螢幕
以往 LCD 的技術日進普及，此新一代的顯示器 滿足了幾個重點：平面直角 - 畫面顯示不變形、輕薄短小耗能少，攜帶方便且同時要與現有的影像信號技術相容。
[編輯] 液晶的發明與發現
液晶的誕生來自於一項非常特殊物質的發現，早在 1850 年 Virchow, Mettenheimer 和 Valentin 這三個人就發現 nerve fibre 的粹取物中含有這種不尋常的東西。到了 1877 年德國物理學家 Otto Lehmann 運用偏極化的顯微鏡首次觀測到了液晶化的現象，但他對此一現象的成因並不瞭解。直到西元1888年，奧地利的植物學家 Friedrich Reinitzer（1857-1927）發現了螺旋性甲苯酸鹽的化合物（cholesteryl benzoate），確認了這種化合物在加熱時具有兩個不同溫度的熔點，在這兩個不同的溫度點中，其狀態介於一般液態與固態物質之間，類似膠狀，但在某一溫度範圍內其又具有液體和結晶雙方性質，由於其特殊的狀態。Reinitzer 後來走訪 Lehmann 深入探討這種物質的表現，其後兩人便命名這種物質為「Liquid Crystal」，就是液態結晶物質的意思。
[編輯] 液晶顯示器的種類
- TN型
TN型液晶顯示技術可說是液晶顯示器中最基本的，其他種類的液晶顯示器也可說是以TN型為藍本加以改良。同樣的，它的運作原理也較其他技術來的簡單，上圖即為 TN 型之範例。TN 的構造包括了垂直方向與水平方向的偏光板（Polarizer），其上具有細紋溝槽，中間夾雜液晶材料以及導電的玻璃基板（Glass）。
- STN / DSTN 型
STN型的顯示原理也類似，不同的是TN型的液晶分子是將入射光旋轉90度，而STN則可將入射光旋轉180~270度。 單純的 TN 顯示器本身只有明暗兩種顯示（或黑白），無法產生色彩的變化。
STN的出現改善了視角狹小的缺點並提高對比率，STN以『多工驅動』增加掃瞄線數提高畫素顯示，品質較TN來得高。再搭配彩色濾光片的使用，將單色顯示矩陣之任一畫素（pixel）分成三個子像素（sub-pixel），分別透過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色比例之調和，可以顯示出逼近全彩模式的色彩。由於 STN 顯示的畫面對比仍只達30：1(對比愈小，畫面愈不清楚)；反應速度為150ms（毫秒），作為一般操作顯示介面尚可，但若要播放電影速度仍嫌不足。
由於 STN 仍有不少缺點，後續的 DSTN則透過雙掃描方式來顯示，由於DSTN採用雙掃描技術，因此顯示效果相對STN來說，有大幅度提高。 DSTN 反應速度至 100ms，但因其皆為『被動式驅動』之故，在電場反復改變電壓的過程中，每一畫素的恢復過程都較慢，在螢幕畫面快速變化時，例如：顯示網球比賽的轉播，就會產生所謂的『餘輝』現象。特別是當網球選手殺球的那一瞬間，你就可以看到拖螢幕上出現『球跡尾』現象。不過，DSTN 價格便宜、耗能低，一些低階的 筆記型電腦、 PDA 等，仍使用 DSTN 作為顯示裝置。
- TFT 型
TFT型液晶顯示器的運作原理 ：背光源發光，也就是螢光燈管投射出光源，這些光源會先經過一個偏光板然後再經過液晶分子，分子的排列方式改變穿透液晶的光線角度，然後這些光線接下來還必須經過前方的彩色的濾光板與另一塊偏光濾色玻璃導出。位於底層的薄膜式電晶體，可藉由改變液晶的電壓值控制最後出現的光線強度與色彩，並進而能在液晶面板上組合出有不同深淺的顏色。
[編輯] 名詞解釋
[編輯] <對比>（ Contrast Ratio )
其實對比，就是顯示器中白色亮度與黑色亮度的比值。簡單地說，如果顯示器能讓亮的部份越亮，但黑的部份越黑，就越能夠讓所顯示的圖像更加鮮明銳利。
因此可以說，對比值越高的液晶顯示器，意味著畫面更加銳利清晰，消費者在挑選液晶螢幕時，絕對需要注意對比的規格標示。目前液晶螢幕的對比規格，最高已經可以達到超過 1000 ： 1 的數值。
[編輯] <亮度>（ Brightness ）
雖然不代表越亮就越清楚，但液晶螢幕的亮度與顯示的清晰度還是有相當的關連。因為液晶螢幕可能會擺放在光線較強的客廳或其他環境中，這時候如果顯示亮度不夠，就可能會被環境光源干擾，而產生影像欣賞上的障礙。因此亮度規格，絕對也是廠商特意標示的重點。
液晶螢幕的亮度單位為 cd/m2 ，就是每單位平方公尺的燭光亮度（ candela ）。通常要求在客廳環境，顯示器的亮度最好能夠達到 500c d/m2 以上。螢幕亮度是可以調整的，用戶可以根據使用 情境調節成視覺最舒服的亮度，所以高亮度標示的機種，就代表使用者可以調節的亮度彈性更大。
[編輯] <反應時間>（ Response Time ）
反應時間是液晶規格中非常重要的一環，所謂的「反應時間」，指的是液晶分子改變排列角度，變換顯示畫面所需要的時間。反應時間越快，才能夠應付快速移動的影像資料，舊式的液晶機種在看電影時，經常會出現所謂的「殘影」現象，就是反應速度太慢的原因。
反應時間的定義上，也因為技術的演進也開始有所變動。傳統的液晶反應速度，指的是以由全黑到全白或全白到全黑，改變液晶分子角度所需要花費的時間。但在實際的影像世界中，很難有影像是每次都以全黑到全白的改變方式，反而是由灰階到灰階（Gray-to-Gray）這樣的微亮、微暗變換方式居多。因此要有好的動態影像品質，光看全黑全白的變化時間（Ton+Toff ）是不夠的，要看 Gray-to-Gray 的反應時間才有意義。
液晶螢幕的反應時間以 ms （毫秒）計算，秒數越少就代表反應的時間越快，一般定義收訊傳統電視訊號的液晶螢幕，最少要有 16ms 的規格。 不過由於運動節目或電腦遊戲動畫的需求 ，因此廠商也競相推出高反應速度的機種。目前液晶市場反應時間主流最少都在 12ms 以下，甚至 4ms 的機種也已經推出了，因此液晶機種是非常適合用來欣賞高畫質影像，與進行 3D 遊戲所使用。
[編輯] <解析度>
顯示器的原理，是由紅（ R ）、綠（ G ）藍（ B ）三個原色所混合而成，螢幕上遍佈著非常多的 RGB顯示點，就能組成人眼所能辨識的顏色。而每三個原色所組成的一個顯示單位，我們就稱為「畫素」。
解析度指的是螢幕由多少畫素所組成。可以想像，在相同尺寸的螢幕上，如果某個螢幕的畫素越多，代表所能顯示的影像越精細（影像的組成點更多）。這就能說明，為什麼有些超大尺寸的電漿電視，看起來並沒有小尺寸液晶螢幕來得精細，因為電漿電視的單位面積解析度，經常是比液晶螢幕來得低的。使用者必須要建立的正確概念是，不是越大尺寸的顯示器，解析度就會越高。
螢幕的解析度標示以「橫×縱」的方式表示，例如 1920x1080，就代表橫向有 1920 個畫素、縱向有 1080 個畫素。畫素值越多，可以期待影像更為細膩清晰
。 LCD與CRT的技術不同，僅有真實解析度，雖然使用者可以作解析度的調整，卻是透過模擬而成，所以會出現模糊或者顯示不正確的情形。而解析度與尺寸也有相對的關係，常見的尺寸與一般設定的真實解析度如下列：
1024x768：15吋 1280x1024：17、19吋 1600x1200：20吋以上
[編輯] <點距>
顯示畫面上發光點與相鄰的發光點之間的距離，距離越小，所呈現出來的畫面也就會越加的細膩。
[編輯] <可視角度>
液晶螢幕平放時，水平可以看到畫面的極限角度即稱為水平可視角度，垂直可以看到畫面的極限角度則稱為垂直可視角度，可視角度的大小會影響多人觀看時的畫面效果。
[編輯] <訊號連接介面>
分為數位訊號DVI與類比訊號D-SUB兩種，其中DVI可降低螢幕訊號的衰減，也不易受其它訊號干擾，讓畫質更清晰，規格可分為DVI-I及DVI-D兩種，現在LCD螢幕所使用DVI介面大多是屬於DVI-I規格，可同時支援數位、類比兩種訊號。
[編輯] <安全規範>
顯示器電磁波的標準，有TCO92、TCO95、TCO99及TCO03，其中TCO03在各方面的要求相當嚴格，是目前最高規範。
[編輯] 參考資料
http://www.shs.edu.tw/works/essay/2007/10/2007102619192477.pdf
