液晶显示器的对比度获奖科研报告

液晶显示器的对比度获奖科研报告摘

要：本文介绍了液晶显示器对比度的标准概念，给出了测量信号的种类和测量方法以及显示器对比度主要性能测量的相关结论。

关键词：对比度;测量;动态对比度;通斷比

在加固液晶显示器的技术指标中，对比度是液晶显示器的关键指标之一，也是液晶显示器技术攻关的重要方向。查看网上的资料：有的资料说，对比度指标数值不同，是由于测量方法不统一;有的更是说根本就没有对比度的测量标准;有的说是“指标名称”不同，是“静态对比度”和“动态对比度”的差别……，总之发现各说不一。技术指标是个科学的问题，既不会说变就变，也并非越高越好。军工产品生产，标准是保证产品性能、质量的重要依据。为了使“液晶显示器对比度”的概念及检测方法更具有说服力，我查阅了一些电子工业标准和资料，以下是有关“对比度”的相关介绍。

一、“对比度”与“亮度”

“对比度”是显示器显示“规定静止图像（图形）”时的最亮部分与最暗部分的亮度的比值，其单位是“倍”，或比例值。对比度数值越高，代表显示器表达图像层次感的能力越强，显示的图像的明暗层次越丰富、细腻，图像质量越好。

“亮度”是表征显示器图像明亮程度的指标，亮度的单位是“每平方米坎德拉”（Cd/m2），也称作“尼特”（Nit）。

二、“对比度”的测量

2003年10月1日，在我国正式实施的彩色电视机测量标准：SJ/T11285-2003《彩色电视机广播接收机基本技术参数》中，规定了对比度测量的视频测试信号种类和测量方法。

“标准”中规定，测量显示器必须在规定大小和环境照度的测试室中进行。

对显示器所加的视频信号规定为“黑白窗口信号”。

黑白窗口信号是一个亮度信号，它可在50%和40%的灰度背景上产生一个白色的矩形窗口和四个黑色矩形窗口，针对HDTV16：9屏幕采用如图1的信号。

“标准”规定了对比度测量的方法和步骤：

（1）将显示器调整到规定的工作状态;

（2）将黑白窗口信号输入到显示器，分别测量屏幕显示区域的亮度值L0、L1、L2、L3和L4（图2）。如果在这些位置上不能测到黑色窗口亮度，应调节亮度控制器，以在最黑色窗口上测得最低可测量的亮度，并在测量结果中注明;

（3）用公式计算对比度：

Cr：Cr=L0/Lbw

式中：Lbw为L1、L2、L3、L4的平均值。

由上述测量方法（1）可见，测量时显示器必须调整到标准规定的“标准工作状态”，因而不能够随意地调整到最亮或最暗状态;另外，步骤（2）说明必须保证测量到4个暗方框的最低亮度值，而不能够为零。如果太暗而测量不出数值时，要把亮度调高一点，以求在黑色窗口上测得最低可测量的亮度，并且注明情况。否则计算时会因为分母为零而使结果无意义。

“标准”要求显示器亮度和对比度基本技术参数的最低合格值如下表。

三、关于“动态对比度”

为了适应液晶显示器发展的需要，经过修订并且在2006年颁布了系列新标准，新标准中对2003年标准的有关显示器对比度等指标的具体测量方法并无本质的变化。

系列标准的相关文件规定，显示器的一切测量参数名称，都应该合乎国家标准的规定，而在最新的SJ/T11324-2006标准关于“名词、术语”的规定中，找不到“动态对比度”这一参数的定义，当然在系列标准中也没有具体的测量方法，因而也没法了解，更不用说测量它了。但是，“动态对比度”在商用产品领域经常出现，概念既不明确，指标又高得可怕，可以说严重干扰了对显示器正常指标的理解和判断，搅乱了液晶显示器的选购准则。

据网络媒体所载，“动态对比度”是指显示器在“显示最明亮图像时的亮部，与显示最阴暗图像时的暗部二者之间的亮度比值”。如果这样，当然测量出的数值是能够高达几万的了。“动态对比度”采用最大亮度与最小亮度的比值的极端情况作为测量方法，显然违反了“标准”中对比度的测量规定。

四、“通断比”不能混同“对比度”

信息产业部“电子行业职业技能鉴定指导中心”发布，针对行业专职生产和销售人员进行培训的教材中，就液晶显示器对比度等主要性能的测量相关结论意见明确指出：

良好的图像要求显示器的对比度至少应大于30～40倍。但目前市场上宣传的图像对比度高达数百倍，甚至成千上万倍。这种宣传都不是按照国际通用标准方法测试的结果，有的是用“通断比”混同“对比度”。所谓“通断比”，是屏幕呈全黑色，即对比度、亮度调至最小时，用暗室测试的全屏亮度作Lmin，与用峰白亮度或全屏最大亮度作Lmax的比值。同时，上述测量也没有规定环境光的影响。环境光的大小会影响图像对比度的测试结果，环境光的亮度值越大，图像对比度越小。

在实际使用中，人们总是在有一定照度的环境中观看显示器，在暗室中测量“通断比”，不仅不符合观看实际，结果还远远大于在测试室中测试的对比度。同时，亮度计在暗室的低亮度下测试结果非常不准确，因为在低亮度下，亮度计的光敏元件尚未达到它的阀值亮度，测试结果并不反映实际的亮度值Lmin。当Lmin不准时，测试的对比度值误差很大，不能反映显示器真实的对比度，因此用“通断比”表征“对比度”是很不科学的。

其实人眼的亮、暗适应性决定了并不要求传输影像原来的平均亮度。只是能正确传送图像一定的对比度就可以了。一般情况下，被传图像的对比度不会超过100倍。为了不失真地传送图像，要求重显的图像对比度也为100，由于环境光的影响，重显的图像对比度往往达不到100，一般能达到40～50就相当不错了。

五、结论

通过本文的分析，可以得出以下结论：

1.图像对比度对重显图像质量至关重要，适当的图像对比度可以使图像层次分明，观察图像时有一定的纵深感