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鱼和熊掌可以兼得——简单的27寸4K ARGB显示器制作

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DAY1

大家吼,当年的少年已经变成了长发少年,在消失了两年(跳过中间挖了不填的坑)之后,我又回来作死了。

上次耳机的帖子好像效果还不错的样子,但是讲道理做的并不好,不过自己玩嘛,还是够用了的。而这次的目标则是一款27寸的4K分辨率,色域标准达到ARGB的显示器,大家祝我开坑顺利吧。

让我们来先讲清楚一个概念:显示器的色彩表现与三个参数直接相关,即色域、位宽、准确度。

色域就是到底能显示出多大范围的颜色,色域越大,覆盖的颜色也就越全面(但是不论如何是不可能显示出我们能在自然界看到的所有颜色,只会少)。放张图大家应该就能理解这个不好描述的问题了,不同的框框是不同的色彩空间,也就是色域,sRGB是目前比较常见的标准,而为了尽可能地覆盖印刷用的CMYK,就需要采用面积更大的ARGB(Adobe RGB,CMYK直接成为显示器的色域,这是显示器工作原理的原因,在这里不做详细解释)。而落在色域以外的颜色,是没有办法正常显示的,只会显示出一个在色域内的最大值(一般来说是)。

位宽就是在已经能够显示出的这么大范围的颜色里,能细分成多少种进行显示,比如8bit就能显示16.8M种,10bit能够显示1.07B种,位宽越大色彩的过度也就越细腻。

准确度自然就是对色彩的还原程度啦,如果准确度不好就会出现“眼前的黑不是黑,你说的白是什么白”的情况。不过也要知道,就算你的显示器准确度无敌高,但是别人的显示器偏色,在你电脑里修好的小姐姐在别人那依旧观感不太好。不过这几年手机屏幕的准确度倒是越做越好,所以也不用特别担心,而且如果涉及到一些平面工作(还要印刷那种),色彩准确度就显得非常的重要了。

这真的不是一篇科普贴。。。。。

起初,这个故事是这样的:作为一个学工业设计的类人生物,高分辨率、广色域和高色彩准确度的显示器早早的就在心里种了草,而宿舍最大只能放得下27寸的显示器。但是很无奈,目前市售的27寸显示器如果要ARGB就没有4k,要4K就没有ARGB,从那个时候我就萌生了自己做一块同时拥有4K和ARGB这两个参数的显示器。于是我发了一条朋友圈打算确认一下:

身为代理的朋友提示我他们家有一款已经发布了的显示器是符合以上参数的,但是我翻看了官网和某猫、某狗的官方店,这款显示器只是发布,但是还没有开卖。而朋友跟我说现在可以订货,订货价则高达5位数。。。。。。

买不起的都是不存在的,所以这它已经不存在了


那么在坚定了自己做这个决心以后,就开始选择合适的材料准备制作吧(为什么感觉像是准备制作什么魔法药水呢)。

在这里我们要继续讲一些关于屏幕的知识:屏幕的物理分辨率、响应时间、刷新率、色域和位宽都是由液晶面板所决定的,而色彩准确度一部分取决于面板,一部分取决于驱动板,所以说一台显示器的基础参数好坏很大程度上是由液晶面板的生产厂商决定的,也就是三星、LG、友达等等。

一台显示器内部结构如下图:

如果图很小那么我也不知道怎么把它变大

首先这个结构只对LCD显示器有效,OLED没有背光这一说,另外有一些显示器的电源板和驱动板是在一张板子上的,外部输入的电源就已经是直流电源了,还有一些是独立的背光板,电源输入在驱动板上,这种也是外部直流电源供电,某国产显示器厂就采用了这样的结构,我将其戏称为华强北结构,单独拿出来说并不代表这个结构不好,其实这个结构通用性非常强,我还是挺喜欢的。

所以既然我看中的参数主要在面板上,那就去好好的找一找合适的面板(我怎么知道存在这样的面板呢?因为傻多戴在年初的时候发布了一款27寸的一体机,参数就是ARGB加4K,如果不存在这样的面板这个东西是怎么来的嘛)。

首先让我们打开号称全球显示屏交易中心的网站,没错它网站上就是这么写的,并且进入面板选型的页面,然后输入想要的参数:

然后我们就会得到查询的结果

一共有这两块面板符合要求,接下来就动动手找这两块面板的详细资料,费尽了千辛万苦之后(并不想和这个网站发生交易,30块钱下载一份规格书的前提是花500充值会员),终于找到了LG的这块LM270WR4的规格书,友达的那块面板只找到了同代的规格书,没有看到这一块的。

这时候有朋友要问了,既然市面上有的显示器都能找到对应的面板,为什么不试试信仰果iMac上那块27寸的5k屏?其实DCI-P3和ARGB在覆盖上就差一点点。其实苹果的那块屏是多家同时供应的,我只知道来自三星的那片是LTM270RL01,规格书我也没有找到,而且那个信号处理会很麻烦,所以就不贸然往钉子上碰了。

既然已经确定了这块LM270WR4,接下来就是去万能的某宝找这块屏幕了,我在某宝上只看到了一个卖家有出售WR4,售价1000,在接下来的交谈中,卖家问我:

小伙子要碟么

咳,不是,卖家问我,小伙子要驱动板么?搭一套一共1600

你们还记得订那块屏幕要多少钱么?


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DAY2

好的,我深夜来更稿子了,这几天心比较急就直接把显示器弄好了,所以现在我就是在用新的这块显示器(板?)在写。目测后天校色仪到了之后就可以完工了。

接着上回的说,这是卖家给提供了驱动板,如果卖家没有提供驱动板怎么办?这时候就要看屏幕的信号类型了,常见的信号类型有LVDS、eDP、VbyO、MIPI,现在在家用显示器/笔记本上常用的两类是LVDS和eDP,比如LM250WQ2-SSA1(DELL 2516d)这块面板就是LVDS的,而我手头这块就是eDP的。

不存在一定要选什么信号类型的问题,毕竟目的都是为了使用,只要方便,都可以用,但是例如LVDS的驱动板需要写程序,而且因为线更多一定要认真核对驱动板,比如LG的LVDS 4ch 10bit就是92pin,而友达的则是70pin(上LG下友达)。

同时,也要注意驱屏电压,各厂驱屏电压不同,就算是同厂不同代驱屏电压也不同,LG以往的驱屏电压一般是12V,而wr4则是10v,如果驱屏电压不对,会有烧屏的风险。

首先解决信号的问题,wr4是一块eDP信号的屏幕,所以我们寻找eDP的驱动板就好了,一般eDP驱动有两种方式,一种是通过芯片转换,这种一般都是多接口的,面板卖家提供给我的就是这种驱动板。

还有一种呢,就是DP直连的驱动板,这种驱动板一般只有一个dp接口,体积非常小,而且售价非常低。它是将DP接口的信号线直接连在eDP接口的相应的信号线上,从某种意义上说,这种结构是将显卡作为驱动板使用,所以需要显卡和屏幕面板配合才行。

这两种驱动板我都买了,来试一试这样的话万一eDP直连可以就可以省下很多钱。


说完了驱动说说背光。现在显示器背光一般都采用了LED背光,经常接触电路的应该知道,LED一般是恒流驱动,具体的驱动电流可以从规格书上找到。除了电流以外,广色域屏幕一般有两组不同光谱的灯条(wr4例外),LG一般是GB-r,友达是红蓝LED,三星有MG LED,如果是多组灯条,一般需要多组供电,而且需要的电流也有可能会不一样。还有就是需要注意接口的引脚定义,各个厂也会不一样。

图为LM270WR4的背光驱动参数和接口定义。

从图里我们可以看到,这个面板虽然是单色背光,但是也需要两路供电,所以背光板也要有两路输出才行。

在挑选驱动板的时候最好给卖家一份你需要的面板的规格书,这样方面卖家修正驱动板参数。当然要是下定决心想自己做驱动板也是可以的,不过4k分辨率的驱动板对于信号的要求还是比较高的,再加上我这个严重拖延的毛病,估计要是让我自己做驱动板,这篇文就彻底鸽了。

接下来我们还需要在规格书里确认一些具体的事情,比如面板是否能够达到ARGB色域,在规格书里有这么一部份:

这个东西叫做色坐标,我们将它与ARGB色域的色坐标进行对比


可以看到还是稍有差距,比如红色有一部分就无法覆盖到,但是已经相当接近,所以这块面板也是满足我们需求的。具体色域覆盖和容积就要等拿到了校色仪来试一试了。



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DAY3

前几天校色仪玩得太开心了忘了更文章了,然后经过朋友的提醒我终于知道为什么会有敏感词了,注意一下ARGB色坐标表格里红色小数点后面的数字......这么提醒是生怕人忘不了?

好了继续更新我的文章,上回说了我买了两种驱动板,打算分别试一下,结果是直通的那块GG了,带芯片的没问题。卖家说他用N卡没问题,老A卡应该也没问题,我手头现在只有一张改了水冷的公版RX480,看来信仰背锅吧。

首先还是要把驱动板怼在屏上,看看能不能亮,有没有问题

那块直连的驱动板就是在这一步出了问题,系统里面能看到那块屏幕,但是面板不显示。在测试的时候一定要确认系统识别到的最大分辨率、刷新率有没有问题,也要看面板显示有没有问题,比如有没有画面,画面是否完整等。

既然现在已经有能用的驱动板和面板了,就要先办法怎么样让它们立在桌子上了。首先我注意到在面板底部,液晶面板与面板外框之间有一条缝,这条缝之间能看到逻辑板与面板之间的连线。

表面还有一层薄膜我没有撕下来,但是使用的时候那个薄膜是要撕下来的,所以就必须对这个逢进行保护,不然万一一个不小心弄断了,这块面板也就不能用了,所以要做个盖板给它盖起来。

另外因为这块屏只是在家里放一个月就要被我带到学校去,所以支架也就不打算弄得太麻烦了,本着怎么方便怎么来的原则,用亚克力做一个一次性的支架好了,顺便那个保护屏线的盖板也可以用亚克力做。

先用CAD把图画了,这个是支架的,选用了5mm厚的亚克力板,去加工的时候对方告诉我5mm的没有了,我就现场改了一下换成4mm的了。

盖板不用动什么脑子,画个尺寸适当的长方形条就好了,用了2mm的亚克力。

拿到手就是这些东西了,把它们组装起来就好了,屏幕的保护条用双面胶和透明胶共同固定就好,我在立面还衬了一层铝箔(假装有屏蔽),忘记拍图了。。。。。

然后就是固定驱动板和背光板,因为没有外壳(我暂时不打算做),所以用泡棉胶黏在背面就好了,我在中间还夹了层亚克力板,这样保证背面的引脚不会扎破泡棉胶短路(感觉有点多余)。然后在屏线的位置装模做样的贴了铝箔做屏蔽(对的我知道没有用的),再把按键板黏在屏幕方便够到的位置,一般是相对于正面的右下角就可以了。

然后把它们架起来就好了,先让我们打开来个什么东西试一下它,然后开始校色工作。

啊啊啊啊,爽

好了,挂上校色仪,开始校色,顺便看一眼在默认设置下这块面板的 基本水平怎么样。

校色工作是一个相当自动化的过程,一般只需要将屏幕背光调整到适当的值就可以了,校准完成之后记得备份一下生成的icc文件。

首先看一眼色域,出乎我的意料,在充分热屏的情况下,这块屏的色域已经完全覆盖了ARGB(可能会偏一点,毕竟有个测量误差什么的),之前一直用sRGB屏的我觉得,嗯,这饱和度真高。

然后我们来看一眼这块面板在没有任何校色的情况下色彩表现如何,当时着急给朋友看就拍了照,然后就忘记截图了,凑活着看吧。

平均值只有1.56,一般认为平均值小于3就达到专业水准的话那这块面板在不做任何调校的情况下就已经满足了这个标准。这时候我就想起了各大厂在销售专业显示器的时候在页面上鼓吹的 “出厂校色保证Delta-E < 2或者<3” “硬件校色” ......呵呵

那看来更多的要归功于面板吧,同时也证明了为了自己用强行组块屏也是有不错的效果的。至于各大厂的截图我就不放了,毕竟我不是为了针对它们才写的这个东西,只是我在几次组装屏幕(是的这并不是第一次)的过程中发现的一些有意思的小事情而已。不多说了,怕被ban。

加载校色文件之后我们打开PS,看一眼不同的色彩空间(色域)究竟差别有多大

左边是sRGB,右边是ARGB,很明显ARGB的饱和度要高得多(是的就算你不是ARGB的屏也能看出来这个区别,这是色彩管理上的问题,在这不多做讨论),对比本文的第一张图,两种色域的主要差别是绿色,在这上图中这种差异就非常明显了。

到这里,这块屏的组装和校准就完成啦~

然后我们打开一款游戏,好好的感受一下这块4K屏(欸,不是说好干活用嘛


作者已经沉迷游戏,大概开学之后会补上正式的外壳制作在里面,我们下次再见~

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