關于TFT顯示屏基礎知識很多,今天主要從使用者都會面對的方面介紹TFT顯示屏基礎知識:光學相關的概念,光學相關的概念涉及使用者視覺感受的概念。
TFT屏幕與光學相關的概念體現了TFT屏幕的畫質水平,服務于人的主觀感覺。這些項目規格的高低體現了產品設計的水平,指引著TFT屏幕技術的發展。下面僅就部分常見的概念進行簡單介紹。
(1)亮度(Luminance of White):亮度指TFT屏幕畫面的明亮程度,單位是坎德拉每平米(cd/m2)。畫面過亮容易引起眼疲勞,畫面過暗會使純黑與純白的對比度降低,影響色階和灰階的表現。亮度的均勻性(Luminance Variation)也非常重要,品質較佳的顯示器,畫面亮度均勻,無明顯的暗區。可以通過測量圖 中 5 個點(A~E)的亮度,按照公式(1-1)或(1-2)計算出衡量亮度均勻性的指標 δw。一般,δw1控制在 1.25 以下,δw2控制在 0.75 以上。亮度測量點,可以根據實際需要選擇 9 點、13 點等。
δw1=(A~E 的最大亮度)/(A~E 的最小亮度) (1-1)
δw2=(A~E 的最小亮度)/(A~E 的最大亮度) (1-2)
(2)對比度(Contrast Ratio,CR):光學上,對比度 CR=(全白亮度-全黑亮度)/全黑亮度,簡單的定義就是全白亮度與全黑亮度的比值。如TFT屏幕在顯示全白畫面時的亮度值為 200cd/m2,全黑畫面的亮度為 0.5cd/m2,那么它的對比度就是 400∶1。對比度越高,畫面層次感越鮮明。
(3)視野角(Viewing Angle):一般,把對比度下降到-10° 時的觀察角度定義為TFT屏幕的視角。因為在視角范圍外觀察的話,黑白已經不易分辨。如圖 1-12 所示,以垂直TFT屏幕設一條法線,從法線到上下左右四個方向的視角依次定義為θUp,θDown,θLeft,θRight,簡單表示為 UDLR。一般,水平方向的視角θLeft,θRight要設計的比垂直方向的視角θUp,θDown要大。
(4)響應時間(Response Time):如圖所示,響應時間tRT的概念涉及開通時間ton、關斷時間toff、上升時間tr、下降時間tf和延遲時間td等概念,相應的關系如公式(1-3)~(1-5)所示。開通時間ton表示從斷電關閉狀態到通電開啟狀態過程中,亮度從 100% 下降到 10%(常白模式)的時間間隔或亮度從 0% 上升到 90%(常黑模式)的時間間隔。其中,0% 是全黑的最小亮度,100% 是全白的最大亮度。關斷時間toff表示從通電開啟狀態到斷電關閉狀態過程中,亮度從 0% 上升到 90%(常白模式)的時間間隔或亮度從 100% 下降到 10%(常黑模式)的時間間隔。上升時間tr表示由斷電關閉狀態到通電開啟狀態過程中,亮度由 90% 下降到 10%(常白模式)的時間間隔或亮度由 10% 上升到 90%(常黑模式)的時間間隔。下降時間tf表示由通電開啟狀態到斷電關閉狀態過程中,亮度由 10% 上升到 90%(常白模式)的時間間隔或亮度由 90% 下降到 10%(常黑模式)的時間間隔。延遲時間td表示通斷電過程中,亮度達到最大亮度的 10% 時的時間間隔。響應時間的單位為毫秒(ms),響應時間越小,畫面切換時的響應速度越快,畫面切換更為流暢。
ton=td+tr (1-3)
toff=td+tf (1-4)
tRT=tr+tf (1-5)
(5)色度域(Color Gamut):色度域指TFT屏幕能表現的顏色所構成的區域,即TFT屏幕所能表現的顏色范圍。自然界中可見光譜的顏色組成了最大的色度域空間,該色度域空間中包含了人眼所能見到的所有顏色。國際照明協會 CIE(Commission Internationale de L′Eclairage)制定了一個用于描述TFT屏幕色度域的方法:CIE-xy色度圖。如圖所示,在用二維色彩空間描述的 CIE-xy色度圖中,各種顯示設備能表現的色度域范圍用 RGB 三點連線組成的三角形區域來表示,三角形的面積越大,就表示這種顯示設備的色度域范圍越大。CIE-xy色度圖對應到 CIE-xyY 三維色彩空間的色度域范圍如圖所示。
(6)顏色深度(Color Depth):顏色深度簡稱色深,表示TFT屏幕顯示不同畫面時,一個像素能夠使用的顏色數量,單位是二進制數的位數「bit」。顯示黑白畫面時,從最亮到最暗之間的亮度等級用 bit 數表示,8bits 表示有 256(28)個亮度等級。每個亮度等級對應為一個灰階(Gray Scale),每個灰階對應的像素電壓稱為灰階電壓。當用紅色 R、綠色 G、藍色 B 三原色合成彩色畫面時,每個基本色(R、G、B)都能表現 256 種顏色等級,那么每個獨立的像素進行 RGB 三種顏色等級的組合后就能表現 256×256×256=16777216 種顏色。色深(位數)越大,最亮和最暗之間明暗度的層次(灰階)越多,彩色顯示的色數就越多,所能夠呈現的畫面效果也就越細膩。