走进LCD显示器的世界（二）
整机外设
今天我们为大家介绍一下与液晶显示器的可视角度和亮度有关的技术。
一、可视角度
所谓可视角度是指站在位于屏幕边某个角度时仍可清晰看见屏幕影像的最大角度。CRT显示器是发射型显示装置，屏幕上的荧光粉受电子轰击而发光，光线均匀地射向各个方向，所以CRT的亮度和色彩随视角的变化很不显著。而LCD显示器的光线来自背光源，在你见到它之前它要经过偏振片、滤色片、液晶分子的层层阻截，最终的结果就好像光线经过了一排排的吸管后才到达你的眼睛，所以它是有方向性的。也就是说，大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。如果你拿传统的CRT显示器来与之比较，就会发现TFT液晶显示器可视角度的缺点：当你从某个角度观看显示屏幕时，你将发现画面的亮度急剧变暗以及变色。我们通过一个小实验也可说明这个问题。例如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或是色彩失真(非白色)。
为了液晶显示器有更好的画面，因此制造商们已经花了很多时间来试图改善液晶显示器的视角特性，有数种广视角技术被提出：TN+Film、IPS、MVA等。
(1)TN+Film(扭转向列液晶+视角扩大膜组合)
在TN+Film面板中，液晶被配置成与滤光片成直角，而“Film(薄膜)”就是来自于为了增加视角而附加在面板的一层膜。从技术的观点来看，TN+Film是广视角技术中容易实现的方法。液晶显示器的制造商在标准TFT-Twisted Nematic(扭转向列式)液晶面板上增加一层特殊的薄膜──转向膜就可以将水平视角从90度改善到140度。不过TN+Film(视角扩大膜)这个方法对响应时间并无太多的改善，又存在降低对比度的缺点，而且仅能把视角提升到人眼可接受的程度，因此很快就被新技术所取替。
(2)IPS(In-Plane Switching or Super-TFT)
IPS起初是由日立发展的。通常液晶单元是经由上下两侧施加电压的做法来进行分子排列的变动，但IPS面板却将它改为每个单元两侧使用一对电极加压的方案，让电流水平地通过液晶，使得液晶分子永远平行于基板，来达到增加可视角度的目的(图1)。不过这种解决方案亦有其缺点，即电极的结构会降低面板的间隙比例，相形之下，液晶单元就会变小，这表示液晶单元能透过的光线会相对减少。
IPS与TN+Film技术不同的地方是液晶分子的对准方向平行于玻璃基板。使用IPS或Super TFT技术可以使视角扩大到170度，就如同CRT监视器的视角一样好。但是这项技术也有缺点，因为液晶的对准方向，使得它的电极只能置于两片玻璃板中的其中一边，而不像TN模式一样。这些电极必须制作成像梳子状排列在下层的表面，但是这样做会导致对比度降低，因此必须加强背光源的亮度。IPS模式的对比及响应时间与传统的TFT-TN 比较起来并无改善。
(3)MVA(Multi-Domain Vertical Alignment，多象限垂直配向)
MVA 的英文全称为Multi-domain Vertical Alignment，是由富士通研发的。在MVA中，M代表“Multi-domain”(多象限)，是就一个子像素(cell)来说──图示说明了以突出物来形成多象限，富士通是采用四个象限的画素分割技术(图2)。VA 代表“Vertical Alignment”(垂直配向)，液晶分子在静态时并不是真的垂直配向(在off的时候)，当施加电压时，液晶分子变成水平配向因此允许背光通过。MVA就是利用突出物使液晶静止时并非传统的直立式，而是偏向某一个角度静止；当施加电压让液晶分子改变成水平以让背光通过则更为快速，这样便可以大幅度缩短显示时间，也因为突出物改变液晶分子配向，让视角更为宽广。MVA技术在视角方面可达160度以上，反应时间缩短至20ms以内。
除了上面的三种广视角技术外，其他还有一些颇具实力的LCD厂商开发了自己的广视角技术。比如三星的PVA(Patterned Vertical Alignment)技术，视角可达170度；现代FFS(Fringe Field Switching)技术视角可达160度；松下OCB(Optical Compensated Birefringence)技术视角可达160度。这些技术都能把液晶显示器的视角增加到160度，甚至更多，几乎达到了CRT的可视角度。
不过，对于15英寸LCD而言，通常它是个人使用，使用者不会刻意地从侧面观察屏幕。视线正对屏幕中心时，与屏幕角落处的夹角不过十几度，这种情况LCD不良的视角缺陷还不足以给普通用户带来什么大麻烦。而考虑采购大屏幕LCD时，你就应该多关注一下视角性能，因为在尺寸增加后可视角度问题就会慢慢浮现。
二、亮度
在上面我们已经提到LCD的液晶面板并不发光，自身只是实现了光线通断的数字控制功能，它必须借助光源才能实现正常的显示功能。目前液晶显示器使用的背光源按技术划分，主要有卤钨灯、发光二极管(LED)、有机电致发光(EL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、阴极发射灯(CLL)和金属卤化物灯等。其中应用最广的是冷阴极荧光灯，主要是因为此种背光源的性能、稳定性及成本都较佳，目前几乎所的LCD显示器都是采用这种背光源。LCD显示器的输出亮度由背光决定的，但背光源的亮度并不等同于LCD显示器的输出亮度，前者的数值要远高于后者。一般液晶显示器用的背光模块大都是采取端面照光的方式，由导光板、扩散片(也叫偏光片)、反射板及冷阴极管等所构成的。
导光板是用射出成型的方法将丙烯压制成表面光滑的楔形板块，然后用高反射率且不吸光的颜料，在导光板底面以网版印刷印上圆形或方形的扩散点。冷阴极管位于导光板厚侧的端面，光进入导光板后，大部分的光利用全反射往薄的一端传导。当光线在底面碰到扩散点时，反射光会往各个角度扩散，破坏全反射条件而自导光板正面射出，疏密、大小不同的扩散点图案设计，可使导光板面均匀发光。扩散片的作用是让射出的光分布更加均匀，使从正面看不到反射点的影子。反射板则将自底面漏出的光反射回导光板中，以增加光的使用效率。进入导光板内的光大约有80%可自正面射出。因此，经过过滤、分散，显示器的输出亮度要远远低于背光源的高度值，如果背光源的亮度为5000cd/m2的话，那么显示器的最终亮度可能只有300cd/m2左右(图3)。因此我们平常所说的“亮度就是背光光源所能产生的最大亮度”是一种错误的说法。
增加屏幕亮度的直接方法就是增加背光源的亮度，如增加灯管数、采用四灯管设计或增加背光灯的功率。但这种方法有一定的缺点：如果设计不好会造成显示器亮度不均，而且随着亮度的提升，LCD显示器的功耗及热量也随着提升。这将对LCD的散热系统提出更高的要求，如果散热处理不当的话，会缩短背光源的使用寿命。(小提示：液晶显示器上所指的使用寿命一般是指背光源的寿命，如果背光源坏了，你可以到厂商的维修点更换背光源，就可以正常使用了)鉴于此问题，所以一些大牌厂商会通过技术改进来降低系统电压和提高孔径比，使更多的光能通过液晶单元。此外，还采用了以下一些技术。
(1)采用高效率的反射膜
反射膜是液晶显示器中的一个部件，其反射率的高低会影响显示的亮度效果。由于反射膜可用于灯管和导光板下面，有些公司利用一些特殊技术制作出具有高效率的反射膜，反射效率接近100%。除了在灯管处的高反射膜，在导光板下的反射膜尤其重要，需要特殊的粒子结构与导光板的印刷点相匹配，不但能反射光，而且还要使反射光比较均匀。用这些特殊的反射膜，无须改动设计、模具，就可使液晶显示的轴中心亮度提高近30%。
(2)棱镜膜
棱镜膜，其表面是一个个结构相同的菱形结构，如图4所示。
棱镜膜的作用就是让分散的光集中在法线70度范围内出光，其原理是利用全发射定律，让大于70度射出的光又反射回来再次被利用，可使轴中心的亮度增加110%，整个过程就是利用折射和全反射原理使分散的光线集中于一定的角度从背光源中发出。用过笔记本电脑和台式液晶显示器的人都会发现，显示屏存在一定的视角。从垂直于显示屏平面的方向观察显示屏，亮度较高；但从偏离法线一定角度观察，会发现亮度不是很高。这也合乎用户的使用要求，因为笔记本电脑通常是个人用，这就要求本来分散的光通过一些方法集中到中心观察角度范围内，使在轴中心亮度大大增加，而棱镜膜就是起这样的作用。
(3)增亮膜
在背光源中除了棱镜膜外，还有一种增亮膜。众所周知，当光通过下层偏光片时，有50%的光被吸收白白浪费掉。而采用增亮膜系列产品，其原理是原本被吸收的50%偏振光重复利用，如此反复循环可增加屏幕亮度60%。
将上述反射膜、增亮膜、棱镜膜配套使用可使液晶显示屏总体亮度增加230%，而且无须改任何设计、模具，只需加入三四层膜。