美工为何不用LCD——从色彩谈液晶显示器
硬派学堂
比比每周都会把编辑好的稿子拿到我们的制作中心去，然后由专门的美工帮助比比把那些在Word文档里面的文字变成大家在报纸上看到的文字。而在制作中心的工作人员却还在使用清一色的CRT显示器来制作版式。至于原因，今天比比就和大家一起来探讨探讨。
细心的朋友可能会发现，不仅仅是美工，凡是要在计算机中对图片进行处理的“色彩工作者”——广告制作人员、数码照片冲印人员等几乎全部使用CRT显示器。原因很简单。在以前的很长一段时间内，以SONY和三菱为代表的“特丽珑”和“钻石珑”显像管由于在对图片色彩的还原上非常完美，以至于后来出现的LCD（Liquid Crystal Display，即液晶显示器）显示器的画面水平都达不到如此好的色彩表现效果。据专业用户反映，LCD显示器因为色彩范围、亮度均匀性等“硬”指标达不到要求，所以他们暂时不会考虑使用。
色彩不“纯”源于结构
LCD显示器在色彩方面的表现不像CRT显示器那样出色，这还得从CRT显示器和LCD显示器的不同结构上加以说明。
在CRT（阴极射线管）显示器中，有一个真空管。在真空管的一端有一个电子枪，可以发出红绿蓝三色电子束，另一端则是涂磷的荧光屏，当电子枪发射的高速电子流，轰击到另一端时，磷光物质受到撞击后就会发光并组成任意颜色（图1）。当磷光物质发光后，光线还会停留一段时间，这段时间叫“余辉”，在电子枪扫描的过程中，电子束的强度不同，就会产生不同的颜色变化，因为“余辉”会很快消失，所以电子枪必须持续地扫描屏幕以保持图像，这就是我们所说的刷新屏幕。
液晶简单成像原理
比比提示：一般我们所谈到的85Hz的刷新率（也称为垂直扫描频率），就是屏幕每秒，要刷新85次。理论上，刷新率只要高于85Hz，我们就不容易感觉到CRT显示器画面的闪烁情况。
而LCD显示器的结构和CRT完全不同，作为LCD显示器最关键的液晶面板（图2），主要是由偏光片、液晶分子、彩色滤光片和最外层的保护层组成（图3）。
液晶面板显示图像的过程也是非常有趣的。两块偏光片和硅玻璃在这一过程中充当着非常重要的角色。在每块偏光片上都有许多类似于栅栏的条纹（图4），而在偏光片下面的硅玻璃上，也有许多平行的沟槽，而最有趣的是上下两边的沟槽是相互垂直的。当需要显示画面时（此时灯管一直在发光），液晶分子受到电场作用，液晶分子会在电场的作用下排列成有规律的形状（如图4左边所示），而当液晶分子的排列（逐渐扭曲的状态）发生变化时，我们就能看见不同颜色。当液晶分子与下偏光片的偏振方向相差90°时，灯管的光线被阻挡，我们也就看不到光线，于是就出现了黑色（如图4右边所示）。
比比提示：液晶具有电光效应，液晶分子在电场的作用下，其排列会发生变化，从而使液晶的光学特性发生变化。人们正是利用了液晶的这种电光效应制成了液晶显示的最重要部件——液晶面板。不同的是液晶材料在电场的作用下产生的电光效应各异，因此可用不同的液晶材料制成各种不同类型的液晶显示器件。而目前采用的液晶分子是棒状液晶。
上面是LCD显示器的面板显示画面的一个比较详细的情况说明。当然，把其中的一些情况简化一下，就比较容易理解了。当液晶分子在电场的作用下按规律排列好以后，我们可以把这些棒状的液晶分子比作是百叶窗，当百叶窗“关闭”时（液晶分子与偏光片之间按垂直方向排列），我们的眼睛将看不到后面灯管发出的光线，此时，屏幕上会显示黑色。
液晶分子按某个方向偏转，就正如我们将百叶窗打开，所以就能看到灯管所发出的光线。当液晶分子扭曲的角度不同时，就如百叶窗打开的角度不同一样，所以看到的光线强弱和颜色也不相同（图5）。
明白了CRT和LCD显示器的不同工作方式后，我们就可以知道，“色彩工作者”不用LCD显示器的原因，就是因为LCD的颜色不“纯”，比如说要显示黑色，CRT显示器是通过电子束来控制的，我们可以把它看成是从源头上来控制，使显示出来的画面呈现出黑色，而LCD显示器则是通过“百叶窗”的“关闭”来遮蔽灯管发出的光线，但实际上，我们还做不到对光线的100%遮蔽，这就是为什么当LCD显示器显示黑色的时候，我们看到的往往不是纯粹的黑色。
色彩范围LCD永远的痛
杂志的美工等“色彩工作者”不采用LCD显示器的最主要原因除了其色彩不“纯”以外，LCD显示器在色彩范围、亮度和对比度的表现也常常不能满足这些专业人士的需要。
我们来看看CIE色度图(图6)，其中“舌”形的图代表自然界中的颜色，通过CIE色度图（红色线条代表CRT显示器能表现的色彩范围，蓝色线条代表LCD显示器能表现的色彩范围），我们可以很直观地看到CRT显示器表现的色彩范围比LCD显示器大。在颜色数方面，目前主流的CRT显示器都支持32位真彩色，而很多入门级LCD显示器所采用的面板是6bit面板和主控芯片，只能显示262144种色彩（26×26×26=262144），只有8bit面板和主控芯片才可以显示16777216种颜色（28×28×28＝16777216）。而对色彩要求严格的“色彩工作者”来说，这显然是他们不能接受的。
而白平衡（White Balance）对显示器的色彩表现也有决定性的影响，因为观看者会在无意识状态下，主观地将纯白作为影像的判断基准，例如传统观念认为婚纱礼服是白色的，如果画面出现淡黄色的礼服，我们就会潜意识中彻底否定该显示器的影像质量。而CRT显示器因为能表现的色彩更广，在某些方面更符合人们潜意识的“色彩观”，自然受欢迎的程度会比LCD显示器高。
LCD显示器的亮度也是影响它进入专业领域的一个障碍。又是什么造成了LCD显示器存在这个问题呢？我们还是需要回到液晶面板的结构来谈。
通过刚才的学习，我们已经了解到液晶面板的基本结构，现在我们再回到图2，从图2中我们可以发现，当灯管发光时，假设光线会在导光板中损失40%，通过下偏光片损失36%，通过液晶时损失18%以及在保护层损失1%。因此，从LCD屏幕上显示的画面亮度从导光板到最终的利用率不到5%。由此可见，如何让LCD显示器显示一个明亮鲜艳的图像是液晶面板厂家面临的一个大问题。因此也出现了多种解决方案：
1.增加灯管数量，增大灯源功率。这样做会导致耗电量的增加，而且会增大液晶屏的厚度。
2.从导光板的角度出发，提高它的透光率，但这对导光板的材料、设计提出了很高的要求。
3.从灯管后的反射膜及导光板下面的反射片的角度出发，提高反射效率，增加反射亮度。
4.在导光板与下层偏光片之间加棱镜膜和增亮膜。
而目前的解决方法，也主要集中在第3和第4种。为方便叙述，我们只简单介绍一下增亮膜的作用（图7）。当背景光通过下层偏光片时，有50%的光被吸收白白浪费掉。而采用增亮膜的原因，则是让原本被吸收的50%偏振光重复利用，如图7所示，该膜可允许P偏振光通过（不允许S偏振光通过），而将S偏振光反射回来重复利用再变成P和S，如此循环可增加亮度60%。将反射膜、增亮膜、棱镜膜配套使用可使总体亮度增加30%，而且在液晶屏的设计上无须有大的改动，只加入三四层膜即可。因此这种比较廉价的解决方法被大多数液晶面板厂家所采用。
比比提示：LCD显示器的可接受亮度为150cd/m2以上，目前市面上的LCD显示器的亮度基本都在200cd/m2以上，亮度过低会让用户觉得显示屏比较暗淡。
但如果显示屏过亮,人眼观看显示屏太久，会感到疲劳，而且还会使纯黑与纯白的对比降低，影响色阶和灰阶的表现。因此在提高显示器亮度的同时，也要提高其对比度，否则就会出现整个显示屏发白的现象。因此对大部分用户而言，过高的亮度并没有太大意义。
灯管造成亮度不均匀
在“色彩工作者”眼中，LCD显示器色彩不均匀，又成了阻止它进入专业领域的一大障碍。在LCD显示器的液晶面板中，作为很重要的灯管，是安置在液晶面板的上部和下部的。图8就是LCD显示器的灯管，从外形来看，非常像我们平时使用的日光灯管，不过比日光灯管要细许多。
从图8中，我们就能发现，在液晶面板的一侧，就安置了两根灯管。在整块液晶面板的上下部分，都安装有这样的灯管。这就是我们通常在广告中能听说的“四灯管”设计。这样的设计对于液晶显示器的色彩均匀性当然是有好处的。但因为其结构的原因，在液晶屏幕的中间部分，亮度会比上下两端稍弱一些。因此，灯管的位置就注定了在LCD显示器屏幕的每个区域的亮度都不可能100%一致。在早期或者某些质量比较差的LCD显示器上，这种颜色不均匀的现象表现得尤为突出。
比比提示：在我们购买液晶显示器时，为了测试液晶显示器的颜色是否均匀等，可以带上NOKIA Monitor Test这款大小仅为577KB的软件对LCD显示器进行简单的目测。
总结
液晶面板的结构，决定了LCD显示器在显示画面时的“百页窗原理”，通过电场来控制液晶显示器的颜色和亮度。正因为如此，才造成了LCD显示器在显示画面时的颜色不“纯”。而液晶面板中的灯管发出的光线，在通过导光板、偏光板、液晶和保护层时，都“雁过拔毛”，造成了液晶显示器的亮度和对比度“不好”的问题。而因为液晶面板中灯光的位置，也造成液晶显示器的色彩不均。而这些，都是“色彩工作者”们拒绝LCD显示器的理由。
但同时，我们也应该看到，从LCD显示器正式推出的那天开始，无论是在技术上，还是尺寸上，它都在不断地进步。从5年前极小的市场占有率猛增到现在40%的市场占有率，已经能证明LCD显示器正被越来越多的人所接受，应用的范围也越来越广。我们有理由相信，在不久的将来，LCD显示器一定会取代CRT显示器在“色彩工作者们”心中的位置，成为他们的新宠。
硬用词典
cd/m2：是亮度的单位，指的是每平米之烛光（在物理上，将一个规定了尺寸的蜡烛发出的光线的强度称为烛光）。LCD显示器在亮度方面，已经达到800cd/m2甚至更高。此外LCD显示器的亮度有不同标称方式，例如标称亮度为350cd/m2，最大亮度可能是400cd/m2，而厂商一般也不做说明。因此不能仅通过参数判断显示器的好坏，购买液晶显示器时还要综合考虑对比度等因素，最好实际观看显示效果。
黑白响应时间：是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即由暗转亮或由亮转暗所需要的时间，也称为on/off响应时间（其原理是给液晶分子施加电压，使液晶分子扭转）。常说的25ms、16ms指的就是这个响应时间。
灰阶响应时间：严格讲应该是叫从灰阶到灰阶(GTG，gray to gray)响应时间。表示液晶显示器从某一个灰阶到另一个灰阶之间变化所需要的时间。即液晶分子从一个角度扭转到另一个角度所需要的反应时间。黑白之间变化的响应时间也是灰阶响应时间的一种。黑白响应时间仅说明了黑白之间变化的响应时间，而灰阶到灰阶响应时间则表现了所有色彩间变化的响应时间，因此比黑白响应时间更具有实际意义。