当讨论液晶时，该谈些什么 - 安防知识网

日常生活中，我们常用的手机屏幕便是采用液晶技术，它与大屏所采用的液晶屏又有什么差别?

图1：液晶显示屏构造图

　　摄像机技术发展迅猛，如500万、800万甚至1600万与2400万像素设备已悉数登场，而后端的显示器，要想达成对摄像机所采集图像点对点的显示变得相当困难。当然，这并不意味着前端技术就更先进，只是相对而言，后端显示设备的技术进化难度要大得多。欣慰的是，拼接技术的出现，理论上800万像素、1600万像素甚至2400万像素，皆可通过对显示设备的拼接实现像素点对点的显示。

　　原理及构成

　　液晶是由棒状分子组成，这些分子以各种液晶特有的规则排列，而其共同点是各分子的长轴平行，指向特定的某一方向，正是这种有指向性的排列，使其物理参数在分子长轴方向及其垂直方向取不同值，这种表征液晶物理特性的参数随方向而异的性质，即是液晶的各向异性，这种各向异性及其分子排列容易受外加电场、磁场、应力、温度等的控制，从而可实现多种应用，在外加电场作用的条件下，由于液晶分子排列的变化而引起液晶光学性质改变的现象，即是通常所言的液晶的电光效应，液晶显示器正是利用液晶的电光效应，从而实现光信号被电信号调制。

　　接着谈谈液晶显示面板的构造(图1)。图像由像素点构成，构成图像的像素点越多，图像就越细腻，细节便越丰富。液晶显示屏的每个像素可分为以下几个部分：悬浮于两个透明电极(氧化铟锡)间的一列液晶分子层，两边外侧有两个偏振方向互相垂直的偏振过滤片。如果没有电极间的液晶，光通过其中一个偏振过滤片其偏振方向将和第二个偏振片完全垂直，因此被完全阻挡了。但是如果通过一个偏振过滤片的光线偏振方向被液晶旋转，那么它就可以通过另一个偏振过滤片。液晶对光线偏振方向的旋转可以通过静电场控制，从而实现对光的控制。

　　在将电荷加到透明电极之前，液晶分子的排列由电极表面的排列决定，电极的化学物质表面可作为晶体的晶种。在最常见的TN(Twisted Nematic)液晶中，液晶上下两个电极垂直排列，液晶分子螺旋排列，通过一个偏振过滤片的光线在通过液芯片后偏振方向发生旋转，从而能够通过另一个偏振片。在此过程中一小部分光线被偏振片阻挡，从外面看上去是灰色的，将电荷加到透明电极上后，液晶分子将几乎完全顺着电场方向平行排列，因此透过一个偏振过滤片的光线偏振方向没有旋转，因此光线被完全阻挡了，此时像素看上去是黑色，通过控制电压，可以控制液晶分子排列的扭曲程度，从而达到不同的灰度。

　　由手机引发的思考

　　现在的年轻人多数已经养成了手机不离手的危险习惯，手机挤压了人与人之间太多正常交流的时间!在习惯了手机屏幕的显示效果后，再去看大屏，往往会被大屏的显示效果所震撼，但手机显示的效果较大屏的图像更细腻，文字锐度更好。这又是为什么呢?这牵扯到像素密度的问题，即每英寸所拥有的像素数，通常用PPI表示，PPI越大，其所能显示的画面或视频(当然图像源和视频源亦须达到相应要求)便越清晰，计算方法见如下公式。

　　由上述的计算公式可知，手机屏幕与大屏的分辨率相同时，由于大屏尺寸是手机尺寸的几倍甚至十几倍，其像素密度自然要比手机的像素密度少很多。那么除了这个PPI能够体现显示效果外，液晶显示的效果还会受到哪些因素的影响呢?

　　分辨率：分辨率是显示设备分辨图像细节的能力，图像是由像素点组成，以常见的1920×1080为例介绍，其横向由1920个像素点组成，纵向则为1080个像素点。但也不是像素点越多，图像越细腻。显示器尺寸亦是决定因素，在像素值固定时，显示器尺寸越小，其分辨图像细节的能力便越好;

　　清晰度：指人眼能察觉到的图像细节清晰的程度，通常用电视线(TVL)表示，考察显示器的清晰度时，需要从垂直清晰度与水平清晰度两方面进行;

　　对比度：在一定的环境光照下，物体最亮部分的亮度与最暗部分亮度之比。对比度越高，显示器所显示图像的层次感便越丰富，清晰度便越好;

　　亮度：亮度是表征图像亮暗的程度，指在正常显示图像质量的条件下，重显大面积明亮图像的能力，其表示单位为尼特(nit);

　　可视角度：当以较大角度观看显示器时，图像的亮度、对比度、层次感、颜色等都会发生改变，因此液晶显示器都有一个适宜观看的范围，即可视角度;

　　响应时间：用来描述显示器件的字段或者像素亮度变化相对于激励信号变化反应快慢的一组参数，涵盖开启时间、关断时间、上升时间和下降时间。

　　此外像素缺陷亦是考察显示器效果好坏的指标之一，像素缺陷包括亮点与暗点，指在正常显示的情况下，无论显示何种画面，这些点都一直会处于或亮或暗的状况，不会随显示图像的不同而改变。

　　浅论常见之高清视频接口

　　在谈论了影响显示效果的种种因素后，安防中前端摄像机所采集到的图像是如何引入显示器的呢?当然是通过视频接口了，视频接口在二者之间起到桥梁的作用。由于目前高清显示之势燃烧迅猛，模拟信号接口即将面临被淘汰的命运，本文便不再言及。就高清显示而言，目前常用的视频接口有DVI、HDMI及Display Port。DVI即数字视频接口，分为DVI-D与DVI-I，前者仅支持数字信号，后者则增加了对模拟信号的支持，兼容性更好;HDMI，最大的特色是可同时传输影音信号;Display Port接口则除了可同时传输影音信号外，还具备高带宽的优势，其带宽到达10.8Gb/s，还可比HDMI实现更多的功能，如不但可提供四条主传输通道，还有一条功能强大的辅助通道，可直接进行语音、视频等低带宽数据的传输应用。

　　结语

　　液晶显示技术依然在不断地进化着，目前一些知名厂商早已研发出4K液晶显示器，更高的8K显示器也已经诞生，但鉴于安防行业的特殊应用需求，如需24小时不间断的工作应用，在使用寿命上要求严苛，对相关的技术提出了更为苛刻的要求，因此其具体的应用还是非常少见的，更多地是通过拼接技术来实现对4K及更高清晰度的显示，相信不远的将来，单屏的4K显示与8K显示也将应用于安防中，给用户带来更为舒适的安防体验。