液晶显示器的分辨率及特性介绍

液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）为平面超薄的显示设备（见图5-10），它是一种采用液晶材料的显示器。液晶是介于固态和液态间的有机化合物，将其加热会变成透明液态，冷却后会变成结晶的混浊固态。在电场作用下，液晶分子会发生排列上的变化，从而影响通过其的光线变化，这种光线的变化通过偏光片的作用可以表现为明暗的变化。这样，通过对电场的控制最终控制光线的明暗变化，从而达到显示图像的目的。

1.液晶显示器工作原理

图5-10 宽屏液晶显示器

从液晶显示器的结构来看，LCD由两块玻璃板构成，厚约1 mm，其间由包含液晶材料的5 μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜。背光板是由荧光物质组成，可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。

背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态。液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后会经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来，显示原理如图5-11所示。

图5-11 液晶显示器显示原理

2.液晶显示器的基本参数

（1）荧幕尺寸（一般采用英寸）

LCD的尺寸是指液晶面板的对角线尺寸，以英寸（in）为单位（1 in=2.54 cm），现在主流的有19英寸、21.5英寸、22.1英寸、23英寸、24英寸等。纵横比是指屏幕宽度和高度的比例，又称为长宽比。目前液晶显示屏比例一般有4∶3、16∶9和16∶10三种，即所谓的普屏和宽屏。从产生到20世纪中期，绝大部分的电影画面比例都是标准的1.33∶1，即4∶3。为了方便电视的播放，传统的电视机也采取了这个标准比例。由于目前的电视节目采用模拟信号传输，所以最适合用4∶3的屏幕来观看。但是以数字信号来传输是大势所趋，因此现在液晶电视的16∶9和16∶10屏幕逐步取代了4∶3屏幕。目前的24寸LCD基本都是宽屏，有16∶10和16∶9两种规格。显示器一般以16∶10的居多。

（2）LCD的像素间距

LCD的像素间距（Pixel Pitch）的意义类似于CRT的点距（Dot Pitch），不过前者对于产品性能的重要性却没有后者那么高。LCD的像素数量则是相对固定的。因此，只要在尺寸与分辨率都相同的情况下，所有产品的像素间距都应该是相同的，它的点距和可视面积有很直接的对应关系，很容易直接计算出来。以14英寸的液晶显示器为例，14英寸的液晶显示器的可视面积一般为285.7 mm×214.3 mm，而14英寸的液晶显示器的最佳（也就是最大可显示）分辨率为1024768，即该液晶显示板在水平方向上有1024个像素，垂直方向有768个像素。由此可以很容易计算出此液晶显示器的点距是285.7/1024或者214.3/768等于0.279 mm。同理，分辨率为1024×768的15英寸液晶显示器，其像素间距均为0.297 mm（亦有某些产品标示为0.30 mm），而17寸的均为0.264 mm。

（3）最佳分辨率（真实分辨率）

液晶显示器和传统的CRT显示器，分辨率都是重要的参数之一。

分辨率是指单位面积显示像素的数量。液晶显示器的物理分辨率是固定不变的，对于CRT显示器而言，只要调整电子束的偏转电压，就可以改变不同的分辨率。但是在液晶显示器里面实现起来就复杂了，必须要通过运算来模拟出显示效果，实际上的分辨率是没有改变的。由于并不是所有的像素都同时放大，这就存在着缩放误差。当液晶显示器使用时为非标准分辨率，文本显示效果则会变差，文字的边缘就会被虚化。

液晶显示器的最佳分辨率也叫最大分辨率。最大分辨率指的是显示器所能描绘的像素点的数量，显示器的分辨率越大所能显示的图像的像素点就越多，能够显示细节也就越多，当然显示效果也就越清晰。液晶显示的每一个像素点只能显示一组数码信号，而每一个像素点的点距也是一个标准，如果不能按照标准的比例来显示则会势必造成显示画面扭曲的现象。

目前15英寸液晶的最佳分辨率为1024768，17～19英寸的最佳分辨率通常为1280 1024，20英寸的以1280720比较好。22英寸液晶显示器按照市场的默认的比例分两种，即宽屏16∶10和宽屏16∶9的比例，最佳分辨率分别是：16∶10的分辨率是16801050，16∶9的最佳分辨率是19201080。

（4）液晶面板及背光类型

一台显示器80%的成本都来自液晶面板，液晶面板的好坏直接决定着液晶显示器的色彩、亮度、对比度和可视角度等。液晶面板常见的有TN面板、MVA和PVA等VA类面板、IPS面板等几种，液晶背光类型主要有两种：CCFL（冷阴极灯管）背光和LED（发光二极管）背光。

CCFL（冷阴极灯管）背光：它的工作原理是当高电压加在灯管两端后，灯管内少数电子高速撞击电极后产生二次电子发射，开始放电。管内的水银或者惰性气体受电子撞击后，激发辐射出253.7 nm的紫外光，产生的紫外光激发涂在管内壁上的荧光粉而产生可见光。(www.xing528.com)

LED（发光二极管）背光：LED背光技术应用到显示屏上，就是采用LED发光二极管为背光模组的液晶面板。发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。

目前的显示器也在向LED背光方向发展，对于用户来说要分辨CCFL背光和LED背光最简单的办法就是看液晶显示的“厚度”。一般来说采用LED背光源的显示器比较轻薄，而采用CCFL背光的显示器则比较厚重。

另外LED和传统的CCFL背光源相比，LED具有低功耗、低发热量、亮度高、寿命长等特点，有望彻底取代传统背光系统。

（5）亮度和对比度

亮度是指画面的明亮程度，单位是堪德拉每平米（cd/m²）或称nits，也就是每平方米有多少烛光。显示器的亮度定义为全白颜色下的亮度值。目前市场上22英寸显示器的亮度标称多为300 cd/m²，更大的尺寸亮度更高。事实上在人们日常使用中是不需要这样高的亮度的，过高的亮度反而会给眼睛带来伤害。

在绝大多数显示器中，出厂的设置基本为100%亮度，因为亮度更高会让使用者对画面产生更直观的感受。然而长时间过高的亮度对视觉伤害是很大的。比较权威的说法是亮度介于120～150 cd/m²之间能在健康和视觉效果上得到一个折中点。所以在关注显示器亮度参数的时候也要考虑适合自己的亮度。

液晶显示器的对比度的定义为最大亮度值（全白）除以最小亮度值（全黑）的比值，对比值越大则此显示器越好。液晶显示器的对比度可以反应出显示器是否能表现丰富的色阶和画面层次。对比度越高，图像的锐利程度就越高，图像也就越清晰，显示器所表现出来的色彩也就越鲜明，层次感越丰富。

动态对比度指的是液晶显示器在某些特定情况下测得的对比度数值，例如逐一测试屏幕的每一个区域，将对比度最大的区域的对比度值，作为该产品的对比度参数。动态对比度的高低，在日常使用中差异不是特别大，尤其在静态图片的对比上，基本看不出任何差别。但在播放高清影片时，在开启动态对之后，画面在细节展现上会有所提升。

（6）响应时间

响应时间是LCD的特定指标，它是指LCD各像素点对输入信号反应的速度。液晶显示器响应时间通常是以毫秒（ms）为单位，通常8 ms、5 ms、3 ms等都是响应时间。液晶显示器的响应时间，数字越小代表速度越快。不同响应时间每分钟能显示的画面帧数的数值。响应时间对于使用来说，最直观的表现就是画面的延迟（拖影程度）。早期的液晶显示器响应时间太慢，从而造成画面严重拖影，影响视觉体验。不过，目前液晶显示器的拖影问题得到了解决。一般选择响应时间在8 ms左右就可以了。

（7）刷新频率（扫描频率）

LCD刷新频率是指显示帧频，即每个像素为该频率所刷新的时间，与屏幕扫描速度及避免屏幕闪烁的能力相关。由于肉眼能够察觉CRT的扫描频率高低，因此扫描频率至少要65 Hz或70 Hz，画面看起来才不会闪烁。而LCD显示器属于面阵像素显示，只要刷新频率超过60 Hz，就不存在CRT显示器线扫描所带来的闪烁现象。如果调整到85 Hz以上，就看不出有闪烁的现象了。

（8）可视角度

液晶显示器的可视角度是指用户可以清楚看到液晶显示器画面的角度范围。与CRT显示器接近180°的可视角度不同，多数液晶显示器的可视角度很小。因为背光源发出的光线经过偏极片，液晶和取向层后，发得极具方向性绝大部分光线都集中显示器正面。因此通常液晶显示器的最佳视角均不大，超过最佳视角后，画面的亮度、对比度以及色彩效果就急剧下降，导致用户无法观看。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。

液晶显示器的可视角度又可以分为水平和垂直两方面：水平可视角度是以液晶显示器的垂直中轴线为中心，向左向右移动，可以清楚看到影像的范围；垂直角度是以显示器的平行中轴线为中心，向上向下移动，可以清楚看到影像的范围。

需要说明的是，随着液晶面板技术的不断提高，液晶显示器的可视角度也不在断提升，现在主流TN屏产品可视较角度可以达到170°/160°（水平/垂直）左右。而采用广视角面板（IPS/PVA）的LCD可视角度一般都在178°以上。

（9）最大显示色彩数

液晶显示器的色彩表现能力是其一个重要指标，显示色彩数就是屏幕上最多显示颜色的总数。对屏幕上的每一个像素来说，256种颜色要用8位二进制数表示，即2⁸，因此也把256色图形称为8位图。如果每个像素的颜色都用16位二进制数表示，就可称之为16位图，它可以表达2¹⁶=65536种颜色。还有24位彩色图，可以表达16，777，216种颜色。液晶显示器一般都支持24位真彩色。

（10）接口标准

目前液晶显示器都提供的接口包括：DVI、VGA、DP、HDMI、USB等。液晶显示器的接口数量也是衡量液晶显示器好坏的关键，高端的显示器产品集成的接口也就越多，能够兼容的设备也就越多。