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液晶屏的原理和构成
http://tech.tom.com 2004年04月21日
在笔记本电脑行业，Sony 笔记本电脑的液晶屏一直是其一大亮点，是什么让它与众不同呢？它的“Clear
Bright液晶”里又有什么样的秘密呢？这次，我们采访了中川雅朗等Sony “Clear Bright液晶”的开发者，让他们给我们讲讲Sony笔记本电脑液晶屏的故事。 认识液晶板
液晶板看起来是很薄的一张东西，它其实是由几层薄膜叠成的，如上图。按顺序剥开，最顶层是实际显示用的“Serge”部分，把整体分成2部分，它背后叫做“Back Light”，是光线发出的地方。如果把Back Light全部取下来就是“荧光灯”。Back Light看起来好像是一下子全面亮起来，但其实发光的是这个细小的荧光管(直径约2毫M>，线状的发光体在射到表面之前是以面状射出去的。这跟屋顶上使用的荧光灯除了大小不同之外原理是一样的，那是荧光灯的Mini版。 实现“明亮度”
笔记本电脑的液晶屏跟电视的液晶很不一样。根据型号的不同，笔记本电脑变亮的方法也不同。不过笔记本电脑的亮度还不到电视液晶的一半。如果在这种亮度不足的液晶屏上追求电视一样的画质就会出现各种各样的弊端。如果把表面做的很光滑，那么画面则不够亮，荧光灯等的反射光就会很耀眼；如果做成广角，则必须横向发出光线，这样光线就更暗。为了制造出跟电视的画质相近的PC，就必须克服明亮度这个问题。设计师最初曾经实验过 “做两个灯”的想法也有很多困难，并不是加入两根亮度就变成了两倍放进两根的话发热和耗电量就变成很大的问题了。 而天花板上的荧光灯跟这个荧光灯原理基本是一样的，但是不能把它的做法简单应用到笔记本电脑的显示屏上。天花板上的荧光灯是通过电力给管两端加热令其放电，结构小制作简单。但笔记本电脑上使用的冷阴极管是应用变压器生成的高压电进行点灯的。冷阴极管实际上也有60℃~70℃，温度一高，笔记本电脑本身也会变热，热量有把荧光管自身的明亮度降低的副作用。这样就不会变亮。所以，后来设计师开始尝试使用两根荧光管。
据我们了解，到目前为止，在台式机的液晶显示器的大面板上已经有人加进了两根甚至更多的光管。但是如果做成笔记本电脑大小尺寸的时候就会出现各种各样的问题。比如内转换器因为笔记本电脑空间很小，散热始终就是一个问题。所以设计师另外开发了适用于笔记本电脑显示屏的内转换器，如图。
笔记本电脑一般在屏幕的下部装有内转换器，厚度也和笔记本电脑的厚度相关，不能使用很厚的部件，但在长方向的要求上并不怎么严格，如果不做出很薄的东西，显示层离发光层就会很远，光线就会不足。经过不断实验后，发热的问题又出现了。转换器自身也会变热。如果在大的面积上设计的话，热量可以从宽广的面积上散发，但是热量还会不断地聚集在小面积上，最后灯也变热，因此就要有各种各样的散热措施。
将该转换器上下一半一半地做成同样的灯，分别一个一个点亮。在点亮的时候要使用高压电，直径是2mm的两根荧光管，它们之间仅隔几毫M并排放进笔记本电脑，这样它们之间就出现了高电压，所以对距离的把握很重要。 荧光管虽然是可以放在台式机的两侧，但是对于笔记本电脑来说是非常困难的事情。首先，导光板是锲子形的，如果把它们放到两侧，笔记本电脑LCD就会变得过厚。转换器会放出高压电，所以不可以把跟液晶板相连的绝缘电线做长。如果把转换器放到下面，把跟上方的灯之间的距离拉大到目前的位置，这在安全上又是不允许的。这样就只能把转换器放置在液晶板的左右或者是背面，两根荧光管放置在下方。
如果电量消耗大就违背了笔记本电脑移动的特性了，所以LCD的内部结构、特别是薄膜的构成是很引人注目的。从荧光管射出的光通过多种薄膜射到表面，最终只有2%的光能透出表面。97～98%的光在这过程中不断流失，各处都
来源:赛迪网
佳木
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削减了强度。对于VAIO系列，原来的光的强度是不能改变的，我设计师们开始考虑能不能改变薄膜的构成以提高效率。
采用“Clear Bright液晶”技术的显示屏液晶结构板
上图是“Clear Bright液晶”技术的显示屏的液晶板的结构，中间的薄膜的构成跟传统的由4块构成的不一样，是由两块构成的。首先，使用了「棱镜导光板」，导光板中只放进了一块棱镜，另外一块放在他处。并且，只放进一块扩散薄膜，那样减弱光线的障碍就减少了。这样的结构并不是世界首创，VAIO TR使用了新开发的高透过率的薄膜。通过这样的内部结构的调节提高了最终的明亮度。两个荧光管提高了两倍。为了最大限度引出双荧光管的明亮度，包括导光板在内的部件都进行了最合适的设计。VAIO TR系列中的灯还是一个，但设计师还是成功的将亮度提高了1.5倍。
实现“高清晰度”
早先的液晶屏表面仔细看起来都是很粗糙的。这种粗糙面不会发生因为图像亮度不够而造成观看困难的事情。但是显示的图像都很模糊，黑色不黑，颜色也不鲜艳。
大约是一年半以前，世界上首次出现了高清晰度但是很刺眼的液晶屏，但是根据设计师以前的设计经验，如果把表面做清晰，图像反射就很刺眼。虽然说重视图像很重要，但作为设计师，是不允许用户的眼睛疲劳的，用户购买后能舒适地使用比在专卖店稍微引人注意的外观重要。但是怎样可以降低呢？这就是反射技术。经过四五个月的实验，设计师们将反射率做到了当时出售的光滑面液晶屏的一半，低反射取得了很大的进步。不过仅仅这样还不够，根据调查显示: 顾客一般会选用光滑的。而低反射仅仅是数字上低，设计师还要想办法让人一看就惊呼漂亮啊。那就需要做的更光滑。这样“Clear Bright”的构想就油然而生了。 实现“低反射”
其实现在很多高清晰的液晶屏也在某种程度上可以实现低反射。但是Sony设计师采用了多层AR解码，就是在液晶屏的表面做了几层的解码层。
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这样，光就沿着最表面一层一层的反射，调整那些解码层，就会改变光波的波段，消除光波。薄膜的调整也是很困难的。基本上光线跟声音也是与周期刚好一半的波段交互抵消的。因此，表面反射的光跟下一层薄膜反射的光必须是错开半个波段多一点，所以薄膜的厚度必须刚好是波长的1/4。但是在这种厚度上还能把薄膜平均地涂上去地材料是非常少地。
设计师们曾经徘徊在多种多样的低反射方案的选择上，并把液晶屏从中间分开，分别做多次不同的表面处理。同时，设计师模拟了多种可以使用VAIO的环境，看看反射情况如何。最初只有液晶屏样本，天气好的时候拿到室外看看情况，然后再在室内看看。最后，满足了我们实验环境要求的方案被做到笔记本电脑上了。 实现液晶屏的“广视角”
液晶屏的“斜纹”在两块玻璃之间，根据电场把不定向运动的分子(狭义的液晶>封进去。加入电场的话分子就站立起来变白色，切断电场分子就躺下变黑色。如果分子完全这样的话就没有什么问题了，视角也很宽广。但是实际上在玻璃的旁边的分子粘贴在玻璃上，即使加入电场不动的现象也时有发生。 这样的话站立的分子跟躺着的分子就会混在一起，根据观看方向的不同，“复屈折位相差”里出现差，黑色的亮度也会改变，即颜色改变了。因此为了实现广视角，就会粘贴上修补这个现象的胶卷。
笔记本电脑的特性跟上下方向有关，这样改变液晶板的角度就有某种程度上的自由度。因此，首先把左右方放宽，在±80°的范围里对比度在10:1以上。这对经常放在桌子上使用的VAIO 系列的大型机来说是没多大问题的，但是对于移动使用的笔记本电脑，因为不能放宽左右，只能考虑纵向了。如果做成VAIO GR/FR那样的大屏幕液晶屏，几个人是从横向的边上观看的，他们看到的图案不一样就很麻烦了。因此大屏幕液晶屏要采用视角更广的液晶屏。像我们常说的“明亮的话对比度就高”，其实是因为对比度高所以看起来很亮；“亮度高视角广”是因为明亮所以黑白的对比度很高，所以从下面往上看也是很明亮的，并且不管从何处看都是很舒服的。
LCD常识 3 / 38
液晶屏原理构成
