走进LCD显示器的世界（三）
整机外设
在此前第二章节中，我们已经谈了液晶显示器的可视角度及亮度这两大指标，今天我们将继续为大家介绍液晶显示器的响应时间及所使用的输入接口。
一、响应时间
衡量液晶显示器性能有一个比较重要的指标──响应时间。响应时间就是显示器内信号转换和模式转换的时间间隔，也可以看做是液晶显示器各像素点对于信号输入后的响应速度，即每个液晶分子在进行亮度切换时的耗费时间(在第一章节中我们已经介绍了液晶显示器的显示特性)。
业界通常将响应时间分为两个部分：暗→亮(即在施加电压下，液晶盒亮度从90%变化到10%时液晶所需的扭转时间，也称上升时间，简称“Tr”)和亮→暗(即在不施加电压下，液晶盒亮度从10%变化到90%时液晶所需的回复时间，也称下降时间，简称“Tf”)。所谓的响应时间应以两者的和为标准，但现在市面上各家LCD却出现响应时间标示不一的作法：有些是从Tr或Tf两者间取其较低者，有的则采用Tr与Tf间的平均值，这类做法无疑是一种误导。
由于液晶显示器在由暗转亮或由亮转暗过程中存在一个相对长的时间差(相对于CRT显示器)，使得画面切换时原先的图像不能马上消失而出现拖影现象(曾被人戏称为“鬼影”)，这都是由于过长的响应时间所导致的。为此厂商们一直致力于改善液晶面板的响应时间。那么厂商是如何改善LCD的响应时间呢？先让我们来看一组关于液晶显示器响应时间的计算公式(图1)。
我们从公式中可以看出，有四个方法可以减小液晶显示器响应时间：降低黏滞系数 Smaller Rotational Viscosity (γ1)；减小液晶盒间隙 Smaller Cell Gap (d)；提高驱动电压 Larger Driving Voltage (V)；提高介电系数 Larger Dielectric Anisotropy (Δε)。其中，黏滞系数和介电系数是由液晶特性所决定的，液晶盒间隙和驱动电压是厂商根据自身技术所制定的。根据以上原理，目前业界一般采用三种途径来提高LCD的响应速度。
一种是“Intrinsic Property”技术。从利用这种技术可以将液晶本质改变为低黏性，而使灰阶在0到10之间的转换速度增加到16ms。正是Intrinsic Property技术让液晶显示器的响应时间步入了16ms时代。
第二种是“Over driving”技术，主要是通过改变T-con和液晶Driver IC，使液晶的扭转电压加大，从而让液晶更快地扭转与回复。但加大电压就类似CPU超频工作的原理，就好像是对液晶面板进行超频，对液晶的寿命影响很大，因此我们不建议大家购买此种技术的LCD。
第三种途径就是减小液晶盒间隙(图2)。厂商主要是利用在玻璃底板内侧形成的定向膜平坦化技术，缩小了构成液晶面板的2枚玻璃板间的距离，然后通过实现定向膜的平坦化，控制了界面(玻璃底板附近的液晶部分)中的液晶分子的方向紊乱，从而实现了狭小的液晶盒间隙。间隙变小后，一般来讲响应速度和对比度等性能就会得到提高。如爱普生所开发的高温多晶硅TFT液晶面板之间的液晶盒间隙由原来的3μm缩小到2.5μm后，响应速度比原产品提高了25%。目前最新的12ms液晶面板也是通过降低黏滞系数、减小液晶盒间隙来提高响应速度的。
二、模拟接口与数字接口并存的液晶时代
虽说LCD是一种利用数字信号控制的显示设备，显卡处理的也是数字信号源，但目前LCD显示器仍处于模拟和数字视频接口并存的时代。
1.模拟接口(D-Sub)──兼容第一
厂商之所以在液晶显示器上仍使用D-Sub接口，其实也是无奈之举。由于CRT显示器只能接收模拟信号，因此显卡的数字信号必须先转换成模拟信号后才传输给CRT显示器，而模拟界面的CRT显示器已经存在多年，这种传输模式早已成为了显示器与显卡的连接标准。这使得后起之秀的液晶示器也不得不“入乡随俗”。
为了让液晶显示器支持模拟输入，厂商只好在液晶显示器的控制逻辑中加入数字/模拟转换的ADC组件。这样使用模拟接口的LCD就能够对各种RGB输入电压采样，并保持该采样信息，然后直接提供给显示器中每个子像素的驱动晶体管。不过使用模拟接口的LCD必须接收红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信息，然后对水平同步信号采样，利用接口的锁相环电路解决时间差来达到采样与彩色信号同步。
由于高分辨率需要高信息通量，因此高分辨LCD仍需要较频繁和精确的采样。彩色信息或采样点的任何不精确都会导致视频效果变差。但整个过程实际上是进行了双转换过程：先是显卡将数字信号转换成模拟信号，再由液晶显示器的控制逻辑的ADC组件将模拟信号再转成数字信号。这个过程液晶显示器的时钟和相位必须与显卡100%协同一致才能保证彩色信息及采样点的精确性，即使稍微有偏差都会产生像素抖动的闪烁、偏色现象，这也是为什么液晶显示器初次和PC连接时需要进行调节才能得到好的图像的原因──终端用户必须设置模拟屏的水平线总数、水平和垂直位置，并且根据显卡特性来调整时钟相位。很明显，将本来的数字视频信号转变为模拟信号，再转化回LCD监视器中的数字信号，要比直截了当地用数字信号驱动LCD的耗费要大得多。
面对模拟接口这些缺点，业界已经充分意识到必须改变现状，加快数字接口的普及进程。
2.数字接口──大势所趋
数字接口无疑是液晶显示器的最佳接口。因为在显卡、显示器之间不存在模拟/数字信号转换过程，几乎无信号损失，而且不需要相关调整，使用数字接口的显示器能自动对正和度量屏幕上的图像。不过作为一种新规范，各厂商都想分一杯羹，数字接口标准制定上也曾处于三国纷争的时代。在早期数字接口共有DVI(Digital Visual Interface)、DFP(Digital Flat Panel)及P&D(Plug and Display)三种。其中DVI是由英特尔、Silicon Image领导下的DDWG组织在1999年所推出的；DFP是以原康柏为首的DFP Group数字接口联盟在1999年2月制定、推出的；P&D属于最早的数字接口标准，它是由视讯电子标准协会(VESA)于1997年制定，也是真正为VESA所认可的官方规范。但由于成本过高、分辨率限制等原因，目前只有DVI存活下来。
DVI是基于TMDS(transition minimized differential signaling) 电子协议设立的。TMDS是一种微分信号机制，可以将像素数据编码，并通过串行连接传递，传递的信号具有3～6个数据通道对以及一个频率信号对。为了符合DVI标准，显卡在硬件上必须支持最低25.175MHz的带宽，这是实现最低的640×480@60Hz分辨率画面的条件。目前的DVI1.0标准规定的最大单通道带宽为165MHz，也就是在大多数情况下实现1600×1200的分辨率。而在两个DVI通道的情况下DVI1.0标准则允许更大的带宽(不过使用两通道DVI时，两个通道的工作频率必须同步，有点类似于目前的双通道DDR技术)，双连接的DVI显卡可以支持最大330MHz的带宽，这样可以轻松实现每个像素8bit数据及2048×1536分辨率。
在整个信号发、收过程中，显卡产生的数字信号(包括控制信息和数据信息)由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道(至少要包含4条数据线：RGB三种信号和时钟信号)发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。这样一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器：传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接收数字信号，将它解码并传递到数字显示电路中。通过这两者，显卡发出的信号就成为显示器上的图像。
此外，DVI标准又分成DVI-I和DVI-D两类(图3)，其中DVI-I不仅可支持数字信号，也可以接收模拟信号，而DVI-D即属于纯数字的规格。在接头搭配方面，这两种接口的接头大小、针脚排列部分均相同，惟一差异之处在于脚位数的不同，DVI-I及DVI-D分别采用24+4Pin、24Pin的设计，也就是说，DVI-D信号线将可与DVI-I插座连接，反之则不行。基于这样的原因，目前显示卡的DVI接口几乎都是采用DVI-I为主，以避免与LCD显示器间的兼容性问题。
结语：
至此，我们介绍液晶显示器特性的文章就暂告一段落。可以说液晶显示技术经过这几年的发展、创新、完善，目前液晶显示器已经进入成熟应用阶段，液晶显示效果也逐渐达到了CRT显示器的显示效果。液晶显示器取代CRT显示器指日可待！