深入液晶世界──了解液晶显示技术 邹子 2001年 25期 液晶显示器又叫LCD（Liquid Crystal Display）。它的显示原理与CRT显像管显示器大不相同，它的特点在于体积小、薄，重量轻，省电，无辐射。 　　#1 一、液晶的分类 　　按物理结构常见的液晶显示器可分为TN、STN、DSTN、TFT四种类型，其中TN、STN、DSTN三种液晶都属于无源矩阵LCD，它们的原理基本相同，不同之处只是各子液晶分子的扭曲角度略有差异而已，其中DSTN（俗称“伪彩”）在早期的笔记本电脑显示器及任天堂GB游戏机上广为应用，但由于它必须借用外界光源来显像所以存在很大的应用局限性，但这些早期的反射型单色或彩色没有背光设计的LCD可以做得更薄、更轻和更省电，如果再在技术上进行革新这些LCD对于掌上型电脑和游戏机来说还是非常有用的。而TFT薄膜晶体管型有源矩阵LCD则是我们今天液晶显示器上应用的主流，它具有显示反应速度快、对比度好、亮度高、可视角度大、 色彩丰富等优点。 　　#1 二、液晶显示器的原理 　　20世纪60年代，人们发现给液晶加电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射等特征。在1971年液晶（TN）开始作为一种显示介质使用以来，液晶的应用范围被逐渐拓宽，到目前已涉及游戏机、微型电视、笔记本电脑/掌上电脑、数字相机/数字摄像机以及液晶显示器等领域。制造液晶显示器的原料一般为细条形液晶（NEMATIC），液晶显示器的原理与CRT显示器大不相同。 　　#2 TN的原理 　　首先就让我们先来了解一下液晶显示器的鼻祖——TN（图1）（^25060101a^），它由玻璃板、偏光板、ITO膜、配向膜组成两个夹层。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。正是由于分子按这种方式排列，所以被称为向列型液晶；另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90°，其中，邻近偏光板的两层液晶分子长轴的取向与所邻接的偏光板的偏振光方向一致，也正是因为液晶分子呈现的这种扭曲排列，而被称为扭曲向列型液晶显示器。 　　一旦通过电极给液晶分子加电之后，由于受到外界电场的影响，它们就不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。当液晶分子竖立时光线就无法通过，结果在显示屏上出现黑色。这样会形成透光时为白、不透光时为黑，字符就可以显示在屏幕上了。可以说其它种类的液晶显示器都是在TN液晶显示器的基础上研发而成的，TN是所有液晶显示器的基础，它们的主要差别就在于其夹层中电极和液晶分子的排列情况各不相同。 　　#2 TFT的原理 　　我们再来细看主流的TFT液晶显示器的成像原理（图2和图3）（^25060101b^）（^25060101c^），TFT液晶显示器同TN系列液晶显示器一样由玻璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等部分组成，它也同样采用两夹层间填充液晶分子的设计，只不过把TN上部夹层的电极改为FET（薄膜）晶体管，而下层改为共同电极。在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样从上至下，而是从下向上，这样的作法是在液晶的背部设置类似日光灯的光管。光源照射时先通过下偏光板向上透出，它也借助液晶分子来传导光线，由于上下夹层的电极改成和FET电极共通的电极。在FET电极导通时，液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式。 　　#1 三、LCD vs CRT？ 　　大家可以从表中看出，液晶显示器与传统的CRT显示器可谓各有优劣，但由于时代和消费的需要，液晶显示器无疑将是未来显示器发展的主要方向。 　　传统显示器由于采用电子枪发射电子束，在打到屏幕上时会产生辐射源，尽管现有产品在技术上已有了很大提高，辐射损害不断降低，但仍然无法根治；而液晶显示器它根本没有辐射。传统显示器的显示屏幕采用荧光粉，通过电子束打击荧光粉而显示图像，因而显示的明亮度比液晶的透光式显示更高，在可视角度上也比TFT液晶显示器好得多。而在显示反应速度上，传统显示器由于技术上的优势，反应速度较好。（^25060101d^） 　　从整体显示效果上来看，CRT显示器的色彩很艳丽，而LCD液晶显示器显示的色彩相对平淡一些，究其原因，LCD显示器在色彩还原的效果上来讲，目前还无法与CRT显示器相比，但新一代如Acer明基的代表产品与CRT显示器的显示效果相比差距已经大大缩短了，而且当你在上网浏览网页或玩游戏时，这类新一代液晶显示器的显示清晰度也是普通CRT显示器无法与之相比的。 　　#1 四．液晶显示器的数字接口 　　虽然由于种种原因，许多液晶显示器在与电脑主机连接时依然采用传统的模拟接口连接。但我们可以肯定的是数字式的液晶显示器只有采用特有的数字接口时方能发挥出应有优势。新一代的数字输出标准（digital output standard）。可以让图形卡把数字资料直接输出至LCD显示器，其间不会发生任何的讯息流失或变形。液晶显示器的数字接口常见的主要有P&D，DFP和DVI三种，下面我们就分别对其进行介绍。 　　#2 P&D数字接口 　　由Silicon Image于1998年为业界创立了新标准，它为讯息传递开发了新技术，称作Transmission Minimized Differential Signaling（TMDS），不过它对外部干扰比较敏感。 　　#2 DFP数字接口 　　由于P&D的效果不是太理想，价格也太高，一般公司都宁愿使用康柏提出的只有20针的MDR-20 几秒钟的时间。但是，如果拍摄同一主体时间太长的话，录像也会流于呆滞和沉闷。所以，不要拍时间太长和太短的镜头，5秒钟或者10秒钟是拍摄每个镜头的理想长度。 　　#2 不要频繁移动镜头 　　有许多刚刚接触摄像机的用户总以为频繁移动摄像机可以尽可能多地拍摄到各种镜头，殊不知，过分移动摄像机会导致拍摄出来的画面不稳定，图像容易发生上下震荡现像，重播时会令观众头昏眼花。其实，一个定格是拍摄优秀录像的基础。因此，我们在没有需要的情况下不要随便移动镜头。