屏幕和屏幕显示原理.docx
《屏幕和屏幕显示原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《屏幕和屏幕显示原理.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
屏幕和屏幕显示原理
屏幕尺寸：
是指屏幕对角线的长度，一般用英寸来表示。
1英寸=2.54厘米
分辨率/像素：
是屏幕显示精度的概念
屏幕是尺寸和精细度的统一，两者都不能脱离单方面提高，即当屏幕尺寸一定时，如果象素密度提高到一定程度，人眼就察觉就不明显了，有点浪费资源。
而当像素一定时，如果尺寸过大，则画面劣化严重，没有实用性。
QVGA320*240像素:
意思是quarterVGA,也就是1/4VGA的显示水平。
WQVGA400*240像素
HVGA320*480像素
VGA640*480像素:
是一种标准像素,来源于相机的一种拍摄格式。
WVGA800*480像素:
意思是wideVGA,800*480就是长度方向的分辨率增大了。
XGA1024*480像素
一．LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。
LCD液晶显示器的特点：
低压微功耗
平板型结构
被动显示型（无眩光，不刺激人眼，不会引起眼睛疲劳）
显示信息量大（因为像素可以做得很小）
易于彩色化（在色谱上可以非常准确的复现）
无电磁辐射（对人体安全，利于信息保密）
长寿命（这种器件几乎没有什么劣化问题，因此寿命极长，但是液晶背光寿命有限，不过背光部分可以更换）
技术指标：
1．对比度：
我们在看流媒体时，一般片源亮度不大，但要看出人物场景的明暗对比，头发丝灰到黑的质感变化，就要靠对比度的高低来显现了。
2亮度：
LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。
因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。
3响应时间：
响应时间与画面帧数有关，人眼存在“视觉残留”的现象，高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。
动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动态的影像。
人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张，这也是电影每秒24帧播放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。
按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40ms。
4可视角度：
LCD的可视角度是一个让人头疼的问题，当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。
也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。
为了解决这个问题，制造厂商们也着手开发广角技术，到目前为止有三种比较流行的技术，分别是：
TN+FILM、IPS（IN-PLANE-SWITCHING）和MVA（MULTI-DOMAINVERTICALalignMENT）。
LCD的分类：
液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。
1.被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。
由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。
被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD（TwistedNematic-LCD，扭曲向列LCD）、STN-LCD（SuperTN-LCD，超扭曲向列LCD）和DSTN-LCD（DoublelayerSTN-LCD，双层超扭曲向列LCD）。
2.目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD（ThinFilmTransistor-LCD，薄膜晶体管LCD）。
TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。
液晶显示器按照显示方式不同可分为段码式显示和点阵式显示。
段码是最早最普通的显示方式，比如计算器，电子表这些。
自从有了MP3，就开发了点阵式，如MP3，手机屏，数码相框这些高档消费品。
二．CRT纯平显示器是一种使用阴极射线管（CathodeRayTube）的显示器，阴极射线管主要有五部分组成：
电子枪（ElectronGun），偏转线圈（Deflectioncoils），荫罩（Shadowmask），高压石墨电极和荧光粉涂层（Phosphor）及玻璃外壳。
CRT纯平显示器的特点：
具有可视角度大
无坏点
色彩还原度高
色度均匀
可调节的多分辨率模式
响应时间极短
纯平显示器技术指标：
一、像素、分辨率像素是指屏幕能独立控制其颜色与亮度的最小区域。
分辨率是指显示器屏幕的单位面积上有多少个基本
像素点。
他们是图像清晰程度的标志，也是描述分辨能力大小的物理量。
对于电子显示器件，常用单位面积上的扫描线数和两光点之间的距离来表示分辨率。
他们取决于场频和行频的组合，可用X方向（行的点数）和Y方向（一屏多少行）来表示，如640*480、720*348、1024*768及1024*1024等。
二、点距点距（DOTPITCH）是指荫罩板上两个最接近的同色荧光点之间的直线距离。
点距是显像管最重要的技术参数之一，他的单位为毫米。
点距越小越好，点距越小，显示器显示图型越清晰，显示器的档次越高。
用显示区域的宽和高分别除以点距，既得到显示器的垂直和水平方向最高可以显示的点数。
以现在主流的17英寸显示器的点距为例（.25MM）它水平方向最多可以显示1280个点，垂直方向最多可以显示1024个点，超过这个模式屏幕上的像素会互相干扰，图像就会变的模糊不清。
三、栅距栅距（BARPITCH）是指荫栅式显像管平行的光栅之间的距离采用栅荫式显像管的好处有两点，一是显像管长时间工作栅距不会变形，使用多年不会出现画质的下降；二是荫栅式设计可以透过更多的光线，能够达到更高的亮度和对比度，令图像色彩更加鲜艳；逼真自然。
四、刷新率刷新率是指显示屏幕刷新的速度，它的单位是赫兹。
刷新频率越低，图像闪烁和抖动的越厉害，眼睛观看时疲劳的越快。
刷新频率越高，图像显示就越自然、越清晰。
刷新率又分水平刷新率和垂直刷新率。
水平刷新率又叫行频，他是显示器每秒内水平扫描的次数，单位是千赫兹。
垂直刷新率也叫场频，单位是赫兹，它是由水平刷新率和屏幕分辨率所决定的，垂直刷新率表示屏幕的图像每秒钟重复描绘多少次，也就是指每秒钟屏幕刷新的次数，一般来说，垂直刷新率最好不要低于80赫兹。
五、带宽带宽是指每秒钟电子枪扫描过图像点的个数，以兆赫兹为单位。
带宽越高则表明了显示器电路可以处理的频率范围越大，显示器性能越好。
高的带宽能处理更高的频率，显示的图像质量更好。
带宽的计算公式为：
带宽=水平分辨率*垂直分辨率*最大刷新率*1.5如一台显示器它支持1024*768*85，那么它的带宽就是1024*768*85*1.5=100.2MHZ。
目前，110MHZ左右的显示器带宽已成为一个默认的基本标准，而一些更高水准的显示器要达到200HZ以上。
六、屏幕尺寸和最大可视面积屏幕尺寸指显像管实际屏幕尺寸，最大可视面积指显像管的屏幕显示的可见图像部分的面积。
屏幕大小通常以对角线的长度衡量，以英寸为单位（1英寸=2.54厘米）。
一般显示器的最大可视面积都会小于屏幕尺寸，譬如15英寸显示器的最大可视面积为13.8英寸。
七、色温现在的显示器上一般都会提供色温调节功能，这是由于不同区域的人眼睛对颜色的识别略有差别，所以销售在不同地区显示器都要将颜色调节到适合这一地区的人的使用，调节色温就是为了完善这些功能。
八、亮度亮度是指显示器荧光屏上荧光粉发光的总能量与其接受的电子束能量之比。
所以某一点的光输出正比于电子束电流、高压及停留时间3者的乘积。
简单的讲，亮度是控制荧光屏发亮的等级。
九、对比度对比度是指荧光屏画面上最大亮度与最小亮度之比。
一般显示器最起码应有30：
1的对比度。
十、灰度在图形显示方式中，灰度是指一系列从纯白到纯黑的阴影。
十一、余辉时间荧光屏上的荧光粉在电子束停止轰击后，其光辉并不会立即消失，而是要经历一个逐步消失的过程，在这个过程中观察到的光辉称之为余辉。
三．LED显示屏（LEDpanel）：
LED就是lightemittingdiode，发光二极管的英文缩写，简称LED。
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。
用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED显示屏的特点：
亮度高
工作电压低
功耗小
屏幕面积可大可小，小至不到一平米，大则可达几百、上千平米
寿命长
耐冲击和性能稳定
视角大：
室内视角可大于160度，户外视角可大于120度。
视角的大小取决于LED发光二极管的形状
易与计算机接口，支持软件丰富
LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
LED显示屏关键技术指标：
像素失控率
像素失控率是指显示屏的最小成像单元（像素）工作不正常（失控）所占的比例。
而像素失控有两种模式：
一是盲点，也就是瞎点，在需要亮的时候它不亮，称之为瞎点；二是常亮点，在需要不亮的时候它反而一直在亮着，称之为常亮点。
一般地，像素的组成有2R1G1B（2颗红灯、1颗绿灯和1颗蓝灯，下述同理）、1R1G1B、2R1G、3R6G等等，而失控一般不会是同一个像素里的红、绿、蓝灯同时全部失控，但只要其中一颗灯失控，我们即认为此像素失控。
为简单起见，我们按LED显示屏的各基色（即红、绿、蓝）分别进行失控像素的统计和计算，取其中的最大值作为显示屏的像素失控率。
失控的像素数占全屏像素总数之比，我们称之为“整屏像素失控率”。
另外，为避免失控像素集中于某一个区域，我们提出“区域像素失控率”，也就是在100×100像素区域内，失控的像素数与区域像素总数（即10000）之比。
此指标对《LED显示屏通用规范》SJ/T11141-2003中“失控的像素是呈离散分布”要求进行了量化，方便直观。
目前国内的LED显示屏在出厂前均会进行老化（烤机），对失控像素的LED灯都会维修更换，“整屏像素失控率”控制在1/104之内、“区域像素失控率”控制在3/104之内是没问题的，甚至有的个别厂家的企业标准要求出厂前不允许出现失控像素，但这势必会增加生产厂家的制造维修成本和延长出货时间。
在不同的应用场合下，像素失控率的实际要求可以有较大的差别，一般来说，LED显示屏用于视频播放，指标要求控制在1/104之内是可以接受，也是可以达到的；若用于简单的字符信息发布，指标要求控制在12/104之内是合理的
灰度等级
灰度也就是所谓的色阶或灰阶，是指亮度的明暗程度。
对于数字化的显示技术而言，灰度是显示色彩数的决定因素。
一般而言灰度越高，显示的色彩越丰富，画面也越细腻，更易表现丰富的细节。
灰度等级主要取决于系统的A/D转换位数。
当然系统的视频处理芯片、存储器以及传输系统都要提供相应位数的支持才行。
目前国内LED显示屏主要采用8位处理系统，也即256（28）级灰度。
简单理解就是从黑到白共有256种亮度变化。
采用RGB三原色即可构成256×256×256=16777216种颜色。
即通常所说的16兆色。
国际品牌显示屏主要采用10位处理系统，即1024级灰度，RGB三原色可构成10.7亿色。
灰度虽然是决定色彩数的决定因素，但并不是说无限制越大越好。
因为首先人眼的分辨率是有限的，再者系统处理位数的提高会牵涉到系统视频处理、存储、传输、扫描等各个环节的变化，成本剧增，性价比反而下降。
一般来说民用或商用级产品可以采用8位系统，广播级产品可以采用10位系统。
亮度鉴别等级
亮度鉴别等级是指人眼能够分辨的图像从最黑到最白之间的亮度等级。
前面提到显示屏的灰度等级有的很高，可以达到256级甚至1024级。
但是由于人眼对亮度的敏感性有限，并不能完全识别这些灰度等级。
也就是说可能很多相邻等级的灰度人眼看上去是一样的。
而且眼睛分辨能力每人各不相同。
对于显示屏，人眼识别的等级自然是越多越好，因为显示的图像毕竟是给人看的。
人眼能分辨的亮度等级越多，意味着显示屏的色空间越大，显示丰富色彩的潜力也就越大。
亮度鉴别等级可以用专用的软件来测试，一般显示屏能够达20级以上就算是比较好的等级了。
灰度非线性变换
灰度非线性变换是指将灰度数据按照经验数据或某种算术非线性关系进行变换再提供给显示屏显示。
由于LED是线性器件，与传统显示器的非线性显示特性不同。
为了能够让LED显示效果能够符合传统数据源同时又不损失灰度等级，一般在LED显示系统后级会做灰度数据的非线性变换，变换后的数据位数会增加（保证不丢失灰度数据）。
现在国内一些控制系统供应商所谓的4096级灰度或16384级灰度或更高都是指经过非线性变换后灰度空间大小。
4096级是采用了8位源到12位空间的非线性变换技术，16384级则是采用8位到16位的非线性变换技术。
由8位源做非线性变换，转换后空间肯定比8位源大。
一般至少是10位。
如同灰度一样，这个参数也不是越大越好，一般12位就可以做足够的变换了。
附：
LED显示屏常用术语
1、LED亮度
发光二极管的亮度一般用发光强度（LuminousIntensity）表示,单位是坎德拉cd；1000ucd（微坎德拉）=1mcd（毫坎德拉）,1000mcd=1cd。
室内用单只LED的光强一般为500ucd-50mcd，而户外用单只LED的光强一般应为100mcd-1000mcd，甚至1000mcd以上。
2、LED象素模块
LED排列成矩阵或笔段，预制成标准大小的模块。
室内显示屏常用的有8*8象素模块、8字7段数码模块。
户外显示屏象素模块有4*4、8*8、8*16象素等规格。
户外显示屏用的象素模块因为其每一象素由两只以上LED管束组成，故又称其为集管束模块。
3、象素（Pixel）与象素直径
LED显示屏中每一个可被单独控制的LED发光单元（点）称为象素（或象元）。
象素直径∮是指每一象素的直径，单位是毫米。
对于室内显示屏，一般一个为单个LED，外形为圆形。
室内显示屏象素直径校常见的有∮3.0、∮3.75、∮5.0、∮8.0等，其中以∮3.75和∮5.0最多。
在户外环境，为提高亮度，增加视距，一个象素含有两只以上集束LED；由于两只以上集束LED一般不为圆形，故户外显示屏象素直径一般用两两象素平均间距表示：
□10、□11.5、□16、□22、□25。
4、点间距、象素密度与信息容量
LED显示屏的两两象素的中心距或点间距（DotPitch）；单位面积内象素的数量称为象素密度；单位面积内所含显示内容的数量称为信息容量。
这三者本质是描述同一概念：
点间距是从两两象素间的距离来反映象素密度，点间距和象素密度是显示屏的物理属性；信息容量则是象素密度的信息承载能力的数量单位。
点间距越小，象素密度越高，信息容量越多，适合观看的距离越近。
点间距越大，象素密度越低，信息容量越少，适合观看的距离越远。
5、分辨率
LED显示屏象素的行列数称为LED显示屏的分辨率。
分辨率是显示屏的象素总量，它决定了一台显示屏的信息容量。
6、LED显示屏（LEDPanel）
将LED象素模块按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示驱动电路，直流稳压电源，软件，框架以及外装饰等，即构成一台LED显示屏。
7、灰度
灰度是指象素发光明暗变化的程度，一种基色的灰度一般有8级至1024级。
例如，若每种基色的灰度为256级，对于双基色彩色屏，其显示颜色为256×256=64K色，亦称该屏为256色显示屏。
8、双基色
现今大多数彩色LED显示屏是双基色彩色屏，即每一个象素有两个LED管芯：
一为红光管芯，一为绿光管芯。
红光管芯亮时该象素为红色，绿光管芯亮时该象素为绿色，红绿两管芯同时亮时则该象素为黄色。
其中红，绿称为基色。
9、全彩色
红绿双基色再加上蓝基色，三种基色就构成全彩色。
由于构成全彩色的蓝色管和纯绿色管芯的技术现在已经成熟，故市面基本都用全彩色。
LED显示屏的分类：
1、按颜色基色可以分为
单基色显示屏:
单一颜色（红色或绿色）。
双基色显示屏：
红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。
全彩色显示屏：
红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种色。
2、按显示器件分类
LED数码显示屏：
显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。
LED点阵图文显示屏：
显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。
LED视频显示屏：
显示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。
3、按使用场合分类
室内显示屏：
发光点较小，一般Φ3mm--Φ8mm，显示面积一般几至十几平方米。
室外显示屏：
面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。
4、按发光点直径及间距分类
室内屏（按直径分）：
Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、
室外屏（按间距分）：
PH10、PH12、PH14、PH16、PH20、PH25、PH31.25、PH37.5......
5.显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。
单块模块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）的12倍（或24倍）！
可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。
显示效果好，功耗小，且比采用MAX7219电路的成本更低。
LED的应用:
1．信息指示灯
2．大屏幕显示
3．液晶显示（LCD）的背照明
4．固体照灯
四．PDP等离子显示屏
等离子显示屏是一种平面显示屏幕，光线由两块玻璃之间的离子，射向磷质而发出。
放出的气体并无水银成份，而是使用惰性气体氖及氙混合而成，这种气体是无害气体。
等离子显示屏甚为光亮（1000lx或以上），可显示更多种颜色，也可制造出较大面积的显示屏，最大对角可达200厘米（80吋）。
等离子显示屏的对比度亦高，制造出全黑效果，对观看电影尤其适合。
显示屏厚度只有6厘米（2吋半），连同其他电路板，厚度亦只有10厘米（4吋）。
由於有别於液晶或投影式的发光原理，等离子电视的呈现较柔和的画面，并且观赏无视觉角度差，一般来说可到达170度左右的视觉角度。
等离子显示屏特点
一、与直视型显像管彩电相比，ＰＤＰ显示器的体积更小、重量更轻，而且无Ｘ射线辐射。
另外，由于ＰＤＰ各个发光单元的结构完全相同，因此不会出现显像管常见的图像几何畸变。
ＰＤＰ屏幕亮度非常均匀——没有亮区和暗区，不像显像管的亮度——屏幕中心比四周亮度要高一些，而且，ＰＤＰ不会受磁场的影响，具有更好的环境适应能力。
ＰＤＰ屏幕也不存在聚焦的问题，因此，完全消除了显像管某些区域聚焦不良或年月已久开始散焦的顽症；不会产生显像管的色彩漂移现象，而表面平直也使大屏幕边角处的失真和色纯度变化得到彻底改善。
同时，其高亮度、大视角、全彩色和高对比度，意味着ＰＤＰ图像更加清晰，色彩更加鲜艳，感受更加舒适，效果更加理想，令人叹为观止，传统电视只能望其项背。
二、与ＬＣＤ液晶显示屏相比，ＰＤＰ显示有亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快等优点。
由于屏幕亮度高达１５０Ｌｕｘ，因此可以在明亮的环境之下尽情欣赏大画面的视讯节目。
另外，ＰＤＰ视野开阔，能提供格外亮丽、均匀平滑的画面和前所未有的更大观赏角度。
ＰＤＰ的视角高达１６０度，普通电视机在大于１６０度的地方观看时画面已严重失真，至于视角只有４０度左右的液晶显示屏则更加望尘莫及。
此外，ＰＤＰ平而薄的外型使其优势更加明显，特别适合公共信息显示、壁挂式大屏幕电视和自动监视系统。
三、由于ＰＤＰ显示器很容易与大规模集成电路联合“行动”、匹配“作战”，于是，它能以轻装上阵。
体内零部件任凭拆卸，工艺方便易行，结构更加简单，很适合现代化大批量生产。
同时也因此能够大幅度减少机子的体积和重量，效果十分理想。
当然，由于ＰＤＰ等离子显示屏的结构特殊也带来一些弱点。
比如由于等离子显示是平面设计，而且显示屏上的玻璃极薄，所以它的表面不能承受太大或太小的大气压力，更不能承受意外的重压。
ＰＤＰ显示屏的每一颗像素都是独立地自行发光，相比于显像管电视机使用一支电子枪而言，耗电量自然大增。
一般等离子显示器的耗电量高于３００瓦，是未来家电中不折不扣的耗电大户。
由于发热量大，所以ＰＤＰ显示器背板上装有多组风扇用于散热。
另外，ＰＤＰ价格较高，主要用于公共场所，如飞机场、火车站、展示会场、企业研讨、学术会议及远程会议等。
移动设备显示屏技术的未来发展
仅仅在几年前，桌面型设备还是显示技术的主要应用领域，但是现在，移动显示已经显现出领先优势，各种新兴技术总是最先应用在移动显示设备上，除了不断提升显示分辨率，改善显示质量外，移动显示还不断应用新材料新技术降低功耗，提升用户体验。
移动显示技术的未来发展如何？
哪些新技术会成为移动显示领域的王者？
在近日深圳创意时代主办的2009移动手持显示技术大会上，来自诺基亚、矽创电子、天马微电子、Henkel、晶门科技、立迪思、新突思科技等业界领先厂商以及iSuppli、DisplaySearch等知名分析机构的专家汇聚一堂，对移动显示技术现状和未来进行了深入分析，从中可以管窥到移动显示技术的未来发展趋势。
一、移动显示技术：
TFT依然是未来主流，OLED进展缓慢
虽然OLED技术具备低功耗、主动发光、更轻、更薄等诸多优势并获得了很多厂商的支持，例如仅主动矩阵有机发光二极体面板（AMOLED）就有包括三星电子、三星SDI、LG飞利浦这些拥趸，但是来自iSuppli的首席分析师VinitaJakhanwal依然认为TFT还是未来的王者，其中非晶硅TFT（A-SiTFT）和低温多晶硅（LowTemperaturePoly-silicon；简称LTPS）薄膜晶体管液晶显示器在未来几年将掘取大部分移动显示市场。
如图1所示。
图1：
未来5年手持设备显示技术市场份额预测
她强调CSTN技术在未来所占份额会急剧缩小，不过对于这个说法一些专家持有异议，他们认为未来有需求的梯度差异问题，CSTN必然有需求，不会退出显示市场。
上海天马微电子有限公司市场产品部副总监刘庆全同意她对OLED市场前景分析，他认为目前产业在OLED方面的投资还不够，导致OLED供应链的成本难以降低，所以OLED的成本和TFT差异较大，他甚至断言“未来5年内，OLED成本跟TFT还是有一段差距！
”
二、移动显示屏分辨率：
QVGA称王
受移动电视和互联网阅读需求的拉动，移动显示向更高清晰度发展，Vinita认为未来支持QVGA格式的显示屏需求增长很快并成为主流，而WQVGA显示屏需求也很大，“在日本，WQVGA正向WVGA迁移。
”
图2：
未来手机显示分辨率需求预测
三、移动显示人机界面：
触
升级会员 