LCD显示器的模拟/数字接口

    液晶显示器(LCD)是为PC开发的最新附件之一。与同类的阴极射线管(CRT)显示器相比，LCD显示器体积小、辐射少、功耗低，同时视频性能优越、外观新颖圆滑。技术的进步、需求的增加以及生产成本的降低，使LCD的价格降到可为普通消费者接受，人们在考虑配置一个新的带LCD显示器的计算机系统，或是替换掉旧的CRT显示器。

   在决定一项新的购置计划时，大部分消费者都要权衡其需求。在一定的价格范围内，对于给定的一套产品的特点及预期的性能水平，消费者会在充分权衡后决定是否购买该产品。计算机和计算机附件的购买过程也与此类似。系统工程师必须了解消费市场中的性能价格比。对于这种成本敏感市场而言，设计的主要目标是降低板级的BOM (原材料费用)成本。板级元器件的去除等同于最终产品市场价格的大幅降低。如果购买模式如上所提，消费者该怎样在数字显示器和模拟显示器间作一选择呢？ 

   消费者在购置时会考虑以下几个关键因素：性能、兼容性以及成本。在购置显示器时，接口类型也成为关键的考虑因素之一。标准的红、绿、蓝(RGB)模拟接口正面临着数字接口日渐强大的挑战。以下篇幅将着重讨论两种方案间的差异。 

模拟接口 

   在市场上现有的大量RGB模拟显示器中，来自计算机的离散视频数据RGB送至DAC，然后数字信号被转化为模拟信号并与水平及垂直同步信号一起传送到显示器。 

   在显示器内部，前置放大器具有放大、钳位及偏移调节的作用。可选择使用单独的前置放大器或集成前置放大器。目前市场上供应的前置放大器都设计用于CRT显示器，并未经过优化以用于LCD。因而，在LCD环境下，前置放大器所产生的失效及错误会降低视频性能。 

   下一步关键是实现模拟信号到数字信号的转换(ADC)。在转换过程中，转换器有限的分辨率会产生错误，包括DC部分的线性度和偏移以及AC成分的电火花及位错误等。虽然参照说明书这些不理想的特性显得很重要，但如果只是随机发生，人眼不容易察觉。LCD屏的刷新率达到60Hz时，如果闪烁并不太多，人眼将会滤除这些信号。值得注意的是ADC的输入带宽是有限的。如果ADC没有足够的输入带宽，这些影响会表现在显示屏上。在一个象素点上，当视频信号由白转黑时，如果ADC输入带宽不佳，则会大幅降低LCD显示器的视频性能。由于模拟信号会全幅振荡，输入带宽不佳的ADC会导致象素消退，象素之间的边缘将不再平整而是变得模糊，在黑色垂直线与白色垂直线相邻的地方将变成灰线。建议ADC输入带宽为采样时钟频率的1.5倍。时钟频率通过显示器的分辨率和刷新率来决定。例如刷新率为85Hz的XGA(1024×768)显示器需要89MHz的时钟，ADC输入带宽至少为133MHz。 

Fs = (水平分辨率×垂直分辨率×刷新率) / 0.75) 其中 0.75 是有效视频因子(active video factor) 
= (1024 ×768 ×85) / 0.75 = 89.13MHz 
所以输入带宽为89.13 × 1.5 = 133.7MHz 

   在模拟接口中，需要一个数据时钟在LCD显示器及图形控制器传来的输入信号间进行同步。同步由锁相环(PLL)提供，它用计算机的水平同步脉冲来为ADC和数字控制器芯片产生内部时钟信号。为了确保ADC能在正确的时间采样，需要进行相位调节。为了获得最佳的视觉性能，也许需要用户自己调节显示器。PLL还会在显示器中产生相位噪声或时钟抖动，从而在显示器上产生不良的画面，即在灰色的背景中产生“雪花”，或在亮度上出现明显的不同。产生这种视觉影响时，通常在LCD屏上有一块区域看上去比显示屏的其它部分要暗一些或亮一些。 

   在模拟系统中，信号一旦被转换为数据流，LCD显示器通常就需要进行适当的调节及帧比率调整。可对图像进行缩放以符合显示屏的大小，同时调整帧比率来设置刷新频率以满足显示器的要求，通常为60Hz。在缩放过程中，由模拟信号到数字信号转换过程产生的信号退化可能会被放大。此外，不标准的图形控制卡、电缆的屏蔽性差以及连接器质量低劣也会降低信号的性能，导致整个数据转换过程的误差，引起图像质量的降低。 

数字接口 

   在数字接口装置中，计算机数据可以直接发送到显示器，而无需进行数据转换。由于不再需要将数据转换为模拟信号随后再还原为数字信号，从而排除了与之相关的可能引起的误差。

   美中不足的是，数字接口不能共享模拟接口方案的通用标准。有可能成为数字接口标准的竞争标准包括：低压差分信号(LVDS)标准、PanelLink标准、传输最小差分信号(TMDS)标准以及用于显示器的数字接口(DISM)标准。每种提议的传输技术都有其优点，但在单一标准被采用并获得推广前，计算机厂商们仍会将关注那些可能长期应用的方案上。根据计算机产业的快速变革而言，几乎很难做出一个正确预测。
LCD使用注意事项
1 液晶屏与屏幕保护程序
实际上屏幕保护程序仅对使用图形界面操作系统（比如Windows）的CRT显示器有保护作用，但是由于笔记本电脑所使用的LCD显示屏和CRT显示器的工作原理是不同的，所以屏幕保护程序往往只能帮倒忙。

屏保对显示器的作用
CRT(阴极射线显像管)显示器的显像原理主要是由灯丝加热阴极，阴极发射电子，然后在加速极电场的作用下，经聚焦极聚成很细的电子束，在阳极高压作用下，获得巨大的能量，以极高的速度去轰击荧光粉层。这些电子束轰击的目标就是荧光屏上的三原色。为此，电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，它们分别受电脑显卡R、 G、 B三个基色视频信号电压的控制，去轰击各自的荧光粉单元，从而在显示屏上显示出完整的图像。

在图形界面的操作系统下，显示屏上显示的色彩多种多样，当用户停止对电脑进行操作时，屏幕显示就会始终固定在同一个画面上，即电子束长期轰击荧光层的相同区域，长时间下去，会因为显示屏荧光层的疲劳效应导致屏幕老化，甚至是显像管被击穿。因此从Windows 3.X时代至今，屏幕保护程序一直作为保护CRT显示屏的最佳帮手，通过不断变化的图形显示使荧光层上的固定点不会被长时间轰击，从而避免了屏幕的损坏。
而LCD（Liquid Crystal Display），即液晶显示屏，它的核心结构类似于一块“三明治”，两块玻璃基板中间充斥着运动的液晶分子。信号电压直接控制薄膜晶体的开关状态，再利用晶体管控制液晶分子，液晶分子具有明显地光学各向异性，能够调制来自背光灯管发射的光线，实现图像的显示。而一个完整的显示屏则由众多像素点构成，每个像素好像一个可以开关的晶体管。这样就可以控制显示屏的分辨率。如果一台LCD的分辨率可以达到1024 x 768 (XGA)，它就既代表它由1024X768个像素点可供显示。因此从LCD的工作原理也可以解释出很多人会问到的问题，比如为什么LCD的最佳分辨率固定，LCD的刷新频率为什么只有60Hz。

由上述的LCD工作原理我们看出，一部正在显示图像的LCD，其液晶分子一直是处在开关的工作状态的，对于一部响应时间达到20ms的LCD工作1秒钟，液晶分子就已经开关了几百次左右。而液晶分子的开关次数自然会受到寿命的限制，到了寿命LCD就会出现老化的现象，比如坏点等等。因此当我们对电脑停止操作时还让屏幕上显示五颜六色反复运动的屏幕保护程序无疑使液晶分子依旧处在反复的开关状态。
由于现在更多的屏幕保护程序制作者过分注重图像的表现力以及色彩的变幻，已经完全将屏幕保护程序当作一个动画来制作，有些甚至是3D即时处理的动画，还需要图形处理器的配合处理，因此很多精美且体积庞大的屏幕保护程序便应运而生，如此的屏幕保护程序固然能够给观赏者以视觉上的享受，但是此时对于电脑内的硬件来说却成为了累赘，这和屏幕保护程序让电脑硬件休息的设计初衷严重的背离。
由于需要应付不断变化，且色彩细节丰富的屏幕保护程序，CPU、硬盘和显示卡的工作负荷可能比平时一般的应用还要高，对于有时会使用电池供电的笔记本电脑来说，这个时候这样的屏幕保护程序无疑成了电力杀手。
因此，在你可能会在一段时间离开你的笔记本电脑时，尤其是在使用电池供电时，关闭LCD才是你唯一正确的方法。当然如何的关闭它你有很多种方法来实现。
最直接的方法便是关掉你的笔记本电脑，这也是最省电的方法，当然你可能只是离开10-15分钟的样子，重新启动可能会觉得很不耐烦，那也可以扣上屏幕，这时候系统将自动关闭屏幕进入待机状态，再次让笔记本回到工作状态之需要掀起屏幕即可。
另外像IBM笔记本电脑提供了快捷键关闭屏幕的方法，只要正确安装了HotKey驱动，即可通过FN+F3组合键将屏幕暂时关闭，按任意键即可重新点亮屏幕。当然并不是所有的笔记本电脑都能单独将屏幕关掉，但是几乎所有的笔记本电脑都提供了关闭背光灯管的快捷键，由于液晶屏的光线来自于背光灯管，长时间工作，灯管也自然会老化，既然不能直接关闭屏幕，那也不能让屏幕保护程序干烧灯管。
如果你不能确定自己究竟要离开多久，那么关闭屏幕的工作就可以交给Windows来完成，你可以在电源管理程序中设置多长时间失去对计算机的操作后关闭屏幕和计算机。

不要被漂亮的屏幕保护所迷惑，为了更好的保护你的LCD，请让它们远离你的笔记本电脑！