電腦筆記本屏幕2007大變臉 新技術(shù)剖析

 

與臺(tái)式LCD顯示器相比，筆記本電腦的屏幕比較特殊，由于其不可升級(jí)性，決定了消費(fèi)者選購(gòu)時(shí)對(duì)屏幕的表現(xiàn)力期望較高；而另一方面，由于體積及功耗限制，并非所有的屏幕先進(jìn)技術(shù)都能應(yīng)用到筆記本電腦屏幕當(dāng)中去。筆記本屏幕的技術(shù)演進(jìn)就在這樣的原生矛盾中前行。

    Part1：主流筆記本屏幕表現(xiàn)

    普通屏幕采用防眩光技術(shù)，將偏光膜表面加工做成凹凸?fàn)?，將光線均勻分散，達(dá)到防眩光(AG)的效果。AG技術(shù)同時(shí)也造成從液晶面板射出的光線被分散，造成顯示畫面不夠銳利。

    鏡面屏幕采用的主要是防反射技術(shù)。光線經(jīng)過偏光膜表面時(shí)，會(huì)有5%左右的反射損失，由于光度損失及反射光將造成LCD辨識(shí)度降低。改善方法是在偏光膜的表面蒸鍍上一層金屬膜，利用光干涉原理來降低反射值，將反射降至1%以下，這就是防反射技術(shù)(AR)。由于沒有使用AG技術(shù)，并且增加了降低反射的金屬膜使得顯示效果更加銳利，防反射技術(shù)還可以提高屏幕的可視角度。

    寬屏、高亮、大視角，如此種種。與臺(tái)式LCD相類似的主題詞同樣適用于筆記本電腦的屏幕，而當(dāng)前市場(chǎng)上處于主流地位的筆記本電腦，其屏幕實(shí)現(xiàn)了怎樣的視覺表現(xiàn)呢？

    亮度與對(duì)比度：差強(qiáng)人意的提升

    亮度標(biāo)示就是背光光源所能產(chǎn)生的最大亮度，人眼舒適的亮度大約介于200~250流明之間。桌面式液晶顯示器多采用兩根燈管，亮度在250流明左右；從《中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)》2006年實(shí)測(cè)筆記本電腦的數(shù)據(jù)資料來看，目前多數(shù)筆記本電腦的顯示亮度一般為120~150流明，小部分筆記本電腦實(shí)現(xiàn)了200流明甚至300流明的亮度。相比2005年的產(chǎn)品情況，亮度上有了一定程度的提高。

    從多數(shù)筆記本電腦的表現(xiàn)來看，這種亮度在日常使用時(shí)能夠滿足需求，但在外界光線較強(qiáng)的地方顯示商業(yè)文檔，播放清晰度較高的演示視頻文件時(shí)，屏幕亮度就難以勝任了。

    當(dāng)前筆記本液晶屏的對(duì)比度已經(jīng)全面突破了200:1，但要適用到更廣的場(chǎng)合，對(duì)比度最好能達(dá)到300:1或以上，目前大部分產(chǎn)品已經(jīng)能夠接近這個(gè)水平。亮度與對(duì)比度上與臺(tái)式LCD有著明顯差距的原因在于筆記本電腦更注重移動(dòng)性，要求更輕薄節(jié)能。絕大部分筆記本液晶屏都只采用一根燈管置于屏幕后方，很難如臺(tái)式LCD顯示器采用兩根、四根甚至六根燈管配置。

    色彩表現(xiàn)：6bit屏幕占據(jù)主流

    色彩是有些抽象也很主觀的概念，甚至與顯示器亮度以及對(duì)比度有很大關(guān)系。而色彩表現(xiàn)力則的確是一個(gè)獨(dú)立概念，理論上可以理解為色彩顯示的數(shù)目，直觀感受便是畫面色彩層次的實(shí)際表現(xiàn)。現(xiàn)在，很多桌面式LCD顯示器通過MVA或是IPS面板達(dá)到8bit輸出，也就是16.7M色顯示。

    近期有關(guān)于筆記本電腦液晶面板技術(shù)可實(shí)現(xiàn)類似MVA或是IPS面板效果的宣傳，這類改進(jìn)技術(shù)實(shí)際上是驅(qū)動(dòng)IC部分的操作，并非實(shí)際液晶面板的性能提高。對(duì)于筆記本屏幕而言，由于其切割尺寸實(shí)在太小，所以面板廠商很難將擁有最先進(jìn)技術(shù)的大面板流水線用于筆記本屏幕，再加上厚度和驅(qū)動(dòng)IC方面的限制，普遍只能實(shí)現(xiàn)基于TN面板的6bit色彩輸出，實(shí)現(xiàn)的是16.2M色顯示。 

可視角度與響應(yīng)時(shí)間：有望快速補(bǔ)齊短板

    可視角度與響應(yīng)時(shí)間主要由液晶面板的性能來決定。由于這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本擺脫對(duì)驅(qū)動(dòng)IC以及周邊電路的依賴，所以目前表現(xiàn)還算不錯(cuò)。就2006年的新款筆記本而言，采用的液晶面板已經(jīng)遠(yuǎn)離了30ms的掣肘，實(shí)現(xiàn)了25ms或16ms，個(gè)別產(chǎn)品的響應(yīng)時(shí)間會(huì)更短，基本不存在拖影現(xiàn)象。

    可視角度則依然有很大的提升空間。大多數(shù)第一代TN面板技術(shù)的筆記本屏幕只有140度左右的可視角度，有些甚至更小，現(xiàn)在第二代甚至第三代TN面板已經(jīng)在可視角度方面大幅度改善，實(shí)現(xiàn)160度可視角度的筆記本電腦屏幕開始出現(xiàn)，并呈普及之勢(shì)。

    Part2：如何實(shí)現(xiàn)亮度更高

    如同前幾年在顯示器市場(chǎng)上席卷而來的“高亮”風(fēng)潮一樣，如今在筆記本市場(chǎng)上也出現(xiàn)了這股潮流，廠商已經(jīng)非常注重將先進(jìn)屏幕技術(shù)，如增強(qiáng)增亮技術(shù)應(yīng)用在筆記本電腦上。

    圖層改進(jìn)技術(shù)

    這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該被歸結(jié)為屏幕增益技術(shù)，主要是依靠在液晶面板上的多個(gè)圖層來改善亮度表現(xiàn)的。以HP超顯亮技術(shù)BrightView技術(shù)為例，由于采用特殊工藝拋棄了遮光圖層，取而代之的是抗劃痕圖層，液晶屏的亮度和清晰度都相當(dāng)高，無(wú)論是文字還是圖像，都可以獲得清晰的顯示效果。

    明基筆記本的“偏振光分離”技術(shù)也是一個(gè)典型代表。利用“偏振光分離”功能的PCF技術(shù)，大幅提高LCD面板的亮度。其效果正如聚光片那樣提高了正面的亮度，而且也有效地提高了斜面的亮度。所以明基筆記本的LCD面板可借由光的再利用提高亮度，使其亮度大幅提升到200流明。

    圖層類改進(jìn)技術(shù)中的另一種則是利用更薄的涂層，而不是實(shí)際添加一層基板。例如東芝Clear Super View屏幕擁有硬涂層和低反射涂層兩個(gè)層面，而“低反射雙涂層”技術(shù)有效地解決了內(nèi)光散射與外光反射的問題。當(dāng)屏幕背光穿過液晶板的時(shí)候會(huì)先經(jīng)過硬涂層，涂層此時(shí)起到了抑制光線散射的作用，從而使圖像更鮮亮。NEC的廣角炫麗屏效果也比較類似，其表層玻璃相比其他的LCD更薄、更透明，它具有Glare和AR低反射涂層，Glare涂層是一種聚光膜技術(shù)，在不增加燈管和耗能的同時(shí)提升屏幕亮度。富士通在其最新發(fā)布的平板電腦上應(yīng)用的是半透半反技術(shù)，主要是為戶外使用的情況考慮的，通過合理利用外界光線，實(shí)現(xiàn)了更高亮度，也減少了屏幕功耗。

    黑晶α涂層也很值得關(guān)注，其原理是通過涂層對(duì)光線的過濾作用，濾去光線中的雜波，達(dá)到增加透光率、對(duì)比度和色彩濃度的效果。然而，特殊涂層技術(shù)目前還是很少應(yīng)用在LCD上，最根本的原因在于液晶面板表面貼膜的工藝難度很大，而且類似涂層的技術(shù)因?yàn)樾枰谕耆珶o(wú)塵、無(wú)靜電、無(wú)抖動(dòng)的嚴(yán)格環(huán)境里制作，絲毫的微粒和靜電或抖動(dòng)都會(huì)使得涂層摻入雜質(zhì)或夾雜氣泡等。目前，黑晶α層涂層已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，海爾已經(jīng)在筆記本電腦上普及化地進(jìn)行應(yīng)用，在亮度和對(duì)比度上有了進(jìn)一步提升。

    燈管改進(jìn)技術(shù)

    客觀而言，采用中間位置的單燈管技術(shù)難以在屏幕亮度方面實(shí)現(xiàn)突破，但不同燈管在效果方面還是有所差異。通過與聚光板和反光板的配合，筆記本電腦屏幕的燈管的安裝位置以及亮度均勻性控制非常關(guān)鍵；此外，也有一些筆記本電腦屏幕采用了兩根燈管，這對(duì)于提高亮度表現(xiàn)大有幫助。

    燈管是不是越多越好呢？理論上是，但目前有兩個(gè)問題令筆記本廠商“頭疼”：首先是技術(shù)難度，要實(shí)現(xiàn)多燈管必須具備極高的制造工藝水平；其次是功耗，顯示屏耗電越多，意味著筆記本電腦的移動(dòng)性受到的影響就越大；而且高對(duì)比度和高亮度的顯示器發(fā)出的光線過強(qiáng)，也會(huì)影響到人眼疲勞。所以，燈管亮度以及燈管根數(shù)與耗電量之間有一個(gè)平衡關(guān)系，并非要一味追求高亮度。 
Part3：如何實(shí)現(xiàn)色彩更好

    色彩一直都是困擾LCD的難題，盡管專業(yè)產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)8bit、10bit色彩通道設(shè)計(jì)，但消費(fèi)級(jí)LCD顯示器大多只能實(shí)現(xiàn)6bit色彩通道，也就是我們過去所說的18位色。18位色可表現(xiàn)出262144種真實(shí)色彩，而真彩則要求24位色，也就是對(duì)應(yīng)16777216色，前者的色彩總數(shù)只有后者的2%。但在實(shí)際使用中，二者在色彩方面的主觀差異遠(yuǎn)沒有數(shù)字比例上那么懸殊，18位色已包含各種常用色彩，而一幅圖像或一段視頻中用到的色彩數(shù)目不會(huì)太多，18位色基本能夠應(yīng)付，即使圖像中有某些色彩無(wú)法表現(xiàn)，也可以用其他色彩來代替。因此在用戶看來，很多18位色顯示的圖片并不比24位色差太多。

    像素抖動(dòng)與色彩增強(qiáng)技術(shù)

    盡管6bit面板無(wú)法和8bit面板相比，但一下子全部轉(zhuǎn)為8bit面板顯然還并不現(xiàn)實(shí)。面對(duì)用戶不斷提高的要求，各大LCD生產(chǎn)廠面向6bit面板推出了獨(dú)家的色彩增強(qiáng)技術(shù)。這一類LCD色彩增強(qiáng)技術(shù)，主要目的是縮小6bit面板和8bit面板的差距，延長(zhǎng)6bit面板的應(yīng)用壽命。從實(shí)現(xiàn)技術(shù)上來看，Pixel Dithering像素抖動(dòng)算法是目前的主流。

    像素抖動(dòng)通過快速切換兩種顏色，人眼的視覺就會(huì)“看到”兩種顏色之間的第三種色彩，例如快速切換黃色和紅色，我們看到的就是橙色效果。抖動(dòng)技術(shù)在一定程度上解決了LCD屏幕顏色不足的問題，但它并不完美。首先，抖動(dòng)產(chǎn)生的顏色實(shí)際上是利用人眼的錯(cuò)覺，無(wú)論對(duì)抖動(dòng)算法作何改進(jìn)，顯示出的顏色始終難與真實(shí)色彩媲美，這也是LCD屏幕的色彩效果一直比不上CRT的一大原因。其次，抖動(dòng)技術(shù)無(wú)法得到253、254和255三種灰度，實(shí)際顯示的顏色數(shù)比24位真彩少50萬(wàn)種，盡管這個(gè)數(shù)量談不上龐大，但255為全白色，缺乏全白顯然對(duì)實(shí)際顯示效果有一定影響。為此，許多筆記本電腦廠商都在色彩增強(qiáng)技術(shù)方面做文章，即通過對(duì)數(shù)字顯示信號(hào)進(jìn)行一系列加工處理，使得每一像素的色彩、亮度、對(duì)比度等指標(biāo)都達(dá)到最有利于顯示的程度，然后將加工過的顯示信號(hào)在屏幕上顯示。

    關(guān)于筆記本屏幕的色彩增強(qiáng)技術(shù)，目前還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，這類色彩增強(qiáng)技術(shù)完全依靠IC芯片來實(shí)現(xiàn)，有時(shí)也整合在驅(qū)動(dòng)IC上。如三星筆記本電腦提出的“高麗屏”，就是將顯示效果利用DNIe芯片優(yōu)化并經(jīng)過合適的亮度、對(duì)比度投影出的技術(shù)。

    色彩增強(qiáng)技術(shù)的本質(zhì)還僅僅是提高輸出銳度，或是進(jìn)行一些像素抖動(dòng)算法的補(bǔ)償。但是，其效果僅僅只能算是一種輔助手段，并非提高色彩表現(xiàn)力的源動(dòng)力。

    幀速率控制技術(shù)

    幀速率控制技術(shù)主要是利用了視覺惰性的人體生理特性，簡(jiǎn)單來說，就是指人眼的亮度感覺并不會(huì)隨著物體亮度的消失而立即消失。適當(dāng)控制幀速率，同時(shí)對(duì)相鄰幀之間的顏色進(jìn)行一定控制，我們?cè)谑褂肔CD屏幕觀看動(dòng)態(tài)畫面時(shí)，同樣可以看到其本不能顯示的顏色。

    客觀地講，幀速率控制技術(shù)的確是一種非常有效的技術(shù)，也為多數(shù)廠商所推崇，僅僅是因?yàn)楦鞔髲S商在具體實(shí)現(xiàn)方式和細(xì)節(jié)上還是略有差別，因而各自有著一些體現(xiàn)專有技術(shù)的不同命名。我們也看到，部分液晶面板因?yàn)楸旧砥焚|(zhì)不佳，因此無(wú)法很好地利用這項(xiàng)技術(shù)，這也就直接體現(xiàn)在色彩表現(xiàn)力明顯遜色一些。當(dāng)然，我們不能認(rèn)為有了優(yōu)秀的幀速率控制技術(shù)就可以使得6bit TN面板的筆記本電腦屏幕等效于8bit面板，這僅僅是一種補(bǔ)充。事實(shí)上，真正值得我們期待的還是新一代B-TNIII液晶面板。這類改進(jìn)型TN面板可以很好地應(yīng)用在筆記本電腦屏幕上，而且同樣實(shí)現(xiàn)了8bit色彩輸出。 

Part4：未來屏幕向何處去

    就筆記本電腦最為關(guān)注的移動(dòng)性而言，LCD屏幕的確是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。一方面，LCD屏幕的耗電量相對(duì)比較大，因此為了延長(zhǎng)使用時(shí)間，很多用戶在使用電池續(xù)航時(shí)，都把筆記本屏幕的亮度調(diào)到很暗；另一方面，其體積也成為影響整個(gè)筆記本電腦便攜性的一項(xiàng)因素。未來，筆記本屏幕要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)無(wú)疑是更輕更薄，同時(shí)更省電，通過那些即將成熟的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)呢？

    低溫多晶硅技術(shù)

    低溫多晶硅技術(shù)是一種制造工藝，是多晶硅技術(shù)的一個(gè)分支。對(duì)LCD屏幕而言，采用多晶硅液晶材料具有更薄、更小、功耗更低等突出特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的高溫多晶硅相比，低溫多晶硅雖然也需要激光照射工序，但它采用的是準(zhǔn)分子激光作為熱源，激光經(jīng)過透射系統(tǒng)后，會(huì)產(chǎn)生能量均勻分布的激光束，并投射于非晶硅結(jié)構(gòu)的玻璃基板上。當(dāng)非晶硅結(jié)構(gòu)的玻璃基板吸收準(zhǔn)分子激光的能量后，就會(huì)轉(zhuǎn)變成為多晶硅結(jié)構(gòu)。處理溫度讓普通玻璃基板也可以承受，這就大大降低了制造成本。

    在參數(shù)上，低溫多晶硅的水平和垂直可視角度達(dá)到了170度，顯示亮度達(dá)到500尼特，對(duì)比度為500：1。部分東芝筆記本電腦已經(jīng)開始應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，華碩、明基、NEC以及SONY等品牌，也有部分產(chǎn)品應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)。除了制造成本降低外，采用低溫多晶硅的LCD反應(yīng)速度極快，體現(xiàn)在LCD屏幕當(dāng)中，便是響應(yīng)時(shí)間可以做到更短。

    此外，低溫多晶硅制造的LCD面板，薄膜電路也能做得更小、更薄，電路本身的功耗也較低，很適合在筆記本上應(yīng)用。更為重要的是，較小的薄膜電路讓多晶硅LCD擁有更高的開口率，在背光模塊不變的情況下?lián)碛懈錾牧炼燃吧瘦敵?。換個(gè)角度考慮，采用多晶硅材料也可以在確保亮度不變的前提下，有效降低背光源的功率，整機(jī)功耗也將因此大大降低。

    OLED與white LED技術(shù)

    有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)并不是最新的產(chǎn)品，但將其應(yīng)用到顯示技術(shù)上的確稱得上是一種創(chuàng)新。OLED被認(rèn)為將成為未來便攜設(shè)備顯示屏的技術(shù)熱點(diǎn)，目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了極少數(shù)筆記本電腦應(yīng)用了這種技術(shù)。

    使用OLED技術(shù)的顯示器可以做到體積非常小，甚至小到可以放在指甲上。OLED通過電流驅(qū)動(dòng)有機(jī)薄膜發(fā)光，可為紅、綠、藍(lán)等單色，甚至可以達(dá)到全彩的效果。它的優(yōu)點(diǎn)在于制造成本低、可自發(fā)光、視角達(dá)165