显示器主要性能指标解析

显示器的主要性能指标有：功耗、画面尺寸、显示屏分辨率（显示容量）、亮度、对比度、响应时间、可视角度、显示色数、寿命、体积/重量等。

图10-1 显示器的分类

1.功耗

驱动显示期间所施加的电压为工作电压，驱动时流过的电流称做消耗电流，工作电压与消耗电流的乘积叫做消耗功率（简称功耗）。与显示原理相适应的外加电压有交流（AC）电压和直流（DC）电压。从实用观念出发，希望工作电压和消耗电流越小越好。受光型显示器件的消耗电流（μA/cm²级）比发光型显示器件的消耗电流（mA/cm²级）要低一个数量级。液晶显示器（LCD）是既满足低压驱动又满足低消耗电流的显示器件。

2.画面尺寸

画面尺寸一般用画面对角线的长度表示，单位为英寸（in）或cm。常用对角线的英寸数作为型号表示。用途不同，对显示器画面尺寸的要求也不同。目前，画面尺寸最大的是前投影显示器，其次是PDP与背投影显示器。

3.像素点距

像素是组成图像的最小单位，在彩色显示时，一个完整的彩色像素由红（R）、绿（G）、蓝（B）三个子像素组成。通常说到像素时，都是指由R、G、B组成的发光“点”。

像素点距（简称点距）就是一个像素的中心位置到相邻像素中心位置的距离。当显示屏尺寸大小一定时，点距越小，显示屏上的像素排列就越紧密，图像就越清晰。对于CRT显示器，用显示区域的宽和高分别除以点距，就可以得到显示器在垂直和水平方向的最大像素点数。例如，14in、0.28mm点距的显示器在水平方向最多可以显示1024个像素点，在竖直方向最多可以显示768个像素点，因此最大的分辨率为1024×768像素。超过这个分辨率，显示屏上的相邻像素就会互相干扰，使图像模糊不清。CRT显示器的点距主要有0.39mm、0.31mm、0.28mm、0.26mm、0.24mm、0.22mm等规格。显示器的点距和良好的聚焦性能相结合，才能达到良好的显示效果。

对液晶显示器（LCD）来说，由于图像显示原理是靠液晶透光来实现的，所以点距的大小取决于这种显示方式所能达到的最大可能。LCD的标称点距就是其自身固有的点距。这个点距决定了LCD的最佳分辨率，只有在该点距对应的分辨率下才会显示出最好的图像。当低于或高于最佳分辨率时，应对其进行模式转换处理，输出与LCD的最佳分辨率一致的驱动信号，送到液晶显示屏去显示。同样，PDP显示器将每个等离子管作为一个像素，其标称点距基本上是固定的，取决于等离子管的大小。

4.显示屏分辨率（显示容量）

显示容量表示显示屏所能呈现的总的图像像素数。在显示器领域，通常用分辨率一词来描述。显示屏分辨率是指屏幕上所能呈现的图像像素的密度，以水平和垂直方向上像素的多少表示。例如，一液晶显示器的分辨率为1024×768像素，则表示该显示器可以显示768行、1024列像素，即每幅图像有786432个像素。同样，分辨率为800×600像素的液晶显示器，可以显示600行、800列像素，即每幅图像有480000个像素。显示屏分辨率与画面尺寸及像素点距（或点距）有关。一般14in、15in液晶显示器的最佳分辨率为1024×768像素，17in液晶显示器的最佳分辨率为1280×1024像素。

在显示屏分辨率的描述中，经常看到VGA、SXGA等显示格式术语，这些术语的全称及所对应的分辨率如表10-1所示。

在显示屏分辨率方面，LCD相对PDP占有一定的优势，特别是在32in和37in的产品上优势更大。由于PDP难以在小屏幕上实现高分辨率，故32in以下的平板电视市场，PDP没有相应的产品。

表10-1 显示屏分辨率常用术语详解

5.亮度

亮度用于表征发光物体的明亮程度，是人眼对发光器件的主观感受。在显示器中，亮度用于表征图像亮暗的程度，是指在正常显示图像质量的条件下，重现大面积明亮图像的能力。亮度的单位cd/m²。

在显示器中，表示屏幕亮度的指标主要有以下三个：

1）有用峰值亮度：用白窗口信号作为测试信号，在正常的亮度和对比度位置，用亮度计在白窗口内测量的亮度值称为有用峰值亮度。

2）有用平均亮度：用100%的平均场信号作为测试信号，同样在正常亮度和对比度位置，用亮度计在屏幕中心位置测量的亮度称为有用平均亮度。

3）全屏最大亮度：用100%的平均场信号作为测试信号，在亮度和对比度最大位置，用亮度计在屏幕中心位置测量的亮度称为全屏最大亮度。

上述三种亮度值代表了平板显示器亮度值的不同概念，有用峰值亮度代表了显示屏局部最大可能的亮度，有用平均亮度代表了显示器正常工作时的全屏亮度，全屏最大亮度代表了显示屏全屏最大可能的亮度。

对于普通观众而言，正常观看电视时的全屏平均亮度大约是50～70cd/m²，室外观看电视图像时要求的平均亮度达到300cd/m²，一般要求显示器的有用平均亮度应大于100cd/m²。目前，大多数桌上型LCD显示器的亮度处于150～300cd/m²之间，高的可达350cd/m²或者500cd/m²。在正常观看电视图像时，在一定亮度的范围内，亮度值越大，则显示的图像越清晰，但亮度值超过一定的范围，亮度值再增加，反而使图像清晰度下降。此外，亮度太高，不仅浪费能源，还会降低显示器的寿命，加快显示器的老化速度。长期收看高亮度的电视图像，会产生头晕、恶心等感觉。

6.对比度

显示器的对比度（C）是指显示屏上显示图像最亮部分的亮度（B_max）和最暗部分的亮度（B_min）之比，即

C=B_max/B_min

当考虑环境亮度Bφ时，对比度可表示为

因此，观看电视时外界的杂散光线照射到屏幕上，就会使屏幕暗处的亮度增加而造成对比度下降。(www.xing528.com)

较高的对比度可以使图像层次分明，增加图像的纵深感，提高图像的清晰度。人眼能分辨出的对比度一般在200∶1左右（少数视力较好的人，可达到250∶1以上）。目前，大多数桌上型LCD显示器的对比度多为200∶1～500∶1。

在投影机行业有两种对比度测试方法，一种是全开/全关对比度测试方式，即测试投影机输出的全白屏幕与全黑屏幕亮度比值。另一种是ANSI对比度，它采用ANSI标准测试方法测试对比度，ANSI对比度测试方法采用16点黑白相间色块，8个白色区域亮度平均值和8个黑色区域亮度平均值之间的比值即为ANSI对比度。这两种测量方法得到的对比度值差异非常大，这也是不同厂商的产品在标称对比度上差异大的一个重要原因。

目前大多数LCD投影机产品的标称对比度都在400∶1（ANSI对比度）左右，而大多数DLP投影机的标称对比度都在1500∶1（全白/全黑）以上。对比度越高的投影机价格越高，如果仅仅用投影机演示文字和黑白图片，则对比度在400∶1左右的投影机就可以满足需要，如果用来演示色彩丰富的照片和播放视频动画，则最好选择1000∶1以上的高对比度投影机。

在对比度调节方面，各产品的处理方式也存在着很大的差异，有些产品的对比度调节范围非常小，而且调节过程中更多地偏向于改变图像亮度（增大高亮区域的亮度）。而有些产品的对比度可调范围非常大，不同调节值对于图像的对比度效果差距也比较大，这样用户就可以根据不同的显示内容调节对比度，以达到最佳的显示效果。也有一些产品对比度调节与亮度调节的差异不大，对比度调节可以辅助进行亮度调节。对比度的实现同样与投影机的成像器件和光路设计密切相关，对于液晶投影机来说，首当其冲的因素就是液晶板的像素透光率与阻光率，这个差值越大，投影机的对比度也越大。

7.灰度级（灰阶）和显示色数

灰度级是指画面上亮度的等级差别。灰度级越高，图像层次越分明，图像越柔和。在图像显示和中间色显示方面，灰度级同样是一个十分重要的显示性能指标。灰度级取决于每个像素对应的刷新存储单元的位数和显示器本身的性能。灰度级通常用位（bit）来表示。

显示色数是指能够显示的颜色的总数。它用每个基色的灰度级数相乘之积来表示。如每一个像素的颜色用24bit（R、G、B三基色各用8bit）二进制数表示，我们就称之为24位图，它可以表达2²⁴（即16777216）种颜色。位数越高的图像，其明暗之间的过渡就越丰富，细节表现就越好。显示色数除了取决于显示器本身的性能之外，还取决于驱动信号系统的水平。液晶显示器一般都支持24位真彩色。

8.响应时间

响应时间是指显示信号随时间变化时，显示出来的图像随时间变化的特性。对于主动发光型显示器，时间响应特性可用余辉特性来表示。在CRT显示器中，只要电子束轰击荧光粉立刻就能发光，而辉光残留时间极短，因此传统CRT显示器的响应时间一般小于1ms，显示动态画面时不会有拖尾的感觉。所以，响应时间在CRT显示器中一般不会被人们提及。由于液晶显示器是利用液晶分子扭转控制光的通断的，而液晶分子的扭转需要一个过程，因此液晶显示器的响应时间要明显地长于CRT。所以响应时间这一专业术语通常是针对LCD而提出的。

响应时间有两种定义方式：

1）将最小信号电平和最大信号电平的亮度分别定义为0%和100%，加上驱动信号后，亮度从10%升到90%（对于基准黑色型）或从90%降到10%（对于基准白色型）的时间，称为上升时间；反之，当切断驱动电压后，亮度变化由90%降到10%（对于基准黑色型）或由10%升到90%（对于基准白色型）的时间称为下降时间，如图10-2所示。整个响应时间就是上升时间与下降时间的总和。

图10-2 上升时间和下降时间

2）从给某像素加上驱动信号的时间算起，到该像素的亮度值从0%升到90%的时间称为开启时间，如图10-3中的t₁；而像素的亮度值从100%降到10%的时间称为关断时间，如图10-3中的t₂。整个响应时间就是开启时间与关断时间的总和。

图10-3 开启时间与关闭时间

市面上绝大部分液晶显示器标称的响应时间，都是指黑色与白色之间转换所需要的时间。液晶显示器其他颜色之间的转换，如白色变灰色，红色变蓝色等，比黑白之间转换所需要的时间多。一款标称显示时间为12ms的液晶显示器，显示的蓝点要变成红点所需要的时间可能是几十毫秒甚至更高。当我们玩游戏或看电影时，屏幕内容不可能只是做最黑与最白之间的切换，而是五颜六色的多彩画面，或深浅不同的层次变化，这些都是在做灰阶间的转换。事实上，液晶分子转换速度及扭转角度由施加电压的大小来决定。从全黑到全白液晶分子面临最大的扭转角度，需施以较大的电压，此时液晶分子扭转速度较快。但涉及不同明暗的灰度切换，实现起来就困难了，并且日常在显示器上看到的所有图像，都是灰阶变化的结果，因此黑白响应的测量方式已经不能正确地表达出实际的意义。例如，在传统响应时间计算方式下，液晶显示器虽然可拥有16ms、12ms或更短的响应时间，然而其灰阶响应时间却可能超过20ms甚至40ms。所以，以黑白黑为响应时间标准无法全面表现LCD真实的响应速度，于是，灰阶响应时间的概念就顺应而出了。

通常，液晶显示屏上的一个像素是由红（R）、绿（G）、蓝（B）三个子像素组成的。每一个子像素，其背后的光源都可以显现出不同的亮度级别，而灰阶就代表了由最暗到最亮之间不同亮度的层次。这中间的层次越多，所能够呈现的画面效果也就越细腻。灰阶响应时间与普通液晶显示器利用液晶分子在闭合状态下所获得的最小值标注方法不同，灰阶响应时间在标注上采用的是所有灰阶切换过程中所产生的最大响应时间，也就是每个液晶分子在64级或256级灰阶的全程切换时间。以8bit的面板为例，它能表现出256个亮度层次，我们就称之为256灰阶。LCD屏幕上每一个子像素，均由不同亮度层次的红、绿、蓝组合起来，最终就形成了不同的色彩点。可见，屏幕上每一个点的色彩变化，其实都是由构成这个点的三个RGB子像素的灰阶变化所产生的，因此灰阶响应时间比传统的黑白响应时间更能反映一台液晶显示器在实际使用中的效果。

9.可视角度

可视角度是指用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度。由于提供LCD显示器显示的光源经折射和反射后输出时已有一定的方向性，在超出这一范围观看就会产生色彩失真现象，因此LCD的可视角较小。随着视角的加大，亮度和色度非均匀性会增加。而属于主动发光的CRT显示器和PDP显示器的可视角较大。

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地看见显示图像，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。

目前市场上大多数液晶显示器的可视角度在120°以上，部分产品达到了170°以上。需要说明的是，在不同测量方式下，可视角度的标称值也不同，由于显示器厂商通常没有说明具体的测量方式，因此总体来说，可视角度是一个参考值。

10.存储功能

存储功能是指外加电压去除之后仍然具有保持显示状态的功能。该功能对减少显示器件的功耗有作用，同时还可以有效地简化驱动电路。特别是在多路驱动时，可以发挥很大的作用。器件有无存储功能与显示原理有关。非主动发光型ECD、EPID和主动发光型ELD、AC-PDP等器件均具有存储功能。

11.寿命

显示器件寿命的长短是根据显示原理、使用材料和化学稳定性（如EPID）、耐湿性和耐光性等环境状态（如LCD）及副反应和杂质的形成（如ECD）等条件所决定的。经常采用半亮度寿命——在工作中亮度减少到初始值50%的持续时间来衡量显示器的寿命。

在平板显示器的发展过程中，大都遇到寿命短的问题，目前LCD、PDP、LED显示器的寿命短的问题都已解决，但OLED、SED显示屏的寿命短的问题还在解决之中，ECD、EPID等器件由于寿命短的问题在实用化方面受到了限制。

用做观赏型的显示屏，如电视机的寿命至少要大于15000h，按每天使用5h算，使用时间约为8年。寿命最好能达到30000h。但是对于目前市场上平板显示器寿命的宣传存在以下两点误区：

1）注意区分显示屏的寿命与光源寿命的不同，如LCD电视机生产厂商宣传其产品寿命可达6万小时，但是绝口不提其背光源的寿命。投影电视机中也有类似光源问题。

2）注意区分寿命测试中的工作状态与实际使用中工作状态的不同。有的厂家说背光源寿命可达2万小时。这可能是事实，但这是在采用连续不关断的工作状态下测得的。对于用户来讲就是不现实的。由使用照明灯的经验可知，照明灯的寿命在频繁开关下会大大缩短。