手机屏幕的前世今生 可能比你想的还精彩 - 德化论坛

手机屏幕的前世今生 可能比你想的还精彩

来源：中关村在线

当你发现一些不同寻常的事情时，请不要嗤之以鼻，也许，你眼前的，可以改变世界。1888 年，31 岁的莱尼茨尔（F.Reinitzer）刚刚当上了布拉格查理大学的教授，他风华正茂，意气风发，或许是为了在学生们面前博得更多的尊敬，他天天泡在实验室里研究它的化学课题，有一天他合成了一个奇怪的有机化合物——香酸胆固醇脂 ( Cholesteryl benzoate ) ，发现当把这个固态结晶物加热到 145 ℃时，眼前的固体便融解为呈混浊状的液体，而继续加热后，在 179 ℃时竟变为透明的液体。他当时并不知道，眼前刚刚出现的混浊状液体，竟是人类对于液晶（Liquid Crystal）的首次制备，它既不是气体，也不是液体和固体，而是一种独特的物理状态。就好比既不像驴也不像马的骡子，所以液晶被称为有机界的骡子。

右侧的肖像便是莱尼茨尔（F.Reinitzer）

尽管人们很早就发现了液晶的存在，但当时人们并不知道如何利用液晶具备的光电效应特性。直到 20 世纪 60 年代，随着半导体集成电路的发展，美国人成功研发出了第一块液晶显示屏（Liquid Crystal Display 简称 LCD），并尝试应用于数码石英表上。但是，他们似乎对这一技术并不感冒，所以没有大规模量产。

夏普 EL-805 计算器（图片来自网络）

而此时，正值战后重建经济腾飞中的日本，对于新技术的嗅觉则更为灵敏，没过几年，日本的几家企业便通过购买专利的方式获得了液晶屏的技术。随后的 1972 年，世界上第一款搭载 TN-LCD 作为显示面板的计算器诞生——夏普 EL-805。也因此，夏普成了液晶屏之父。但我相信，当时日本人应该做梦也没有想到，这个看似只能显示几个数字、应用在计算器以及手表上的黑白屏幕，将会成为未来一段时期显示技术的主宰。

为了能够让大家对于每一次屏幕进化的意义有个了解，我先给大家简单普及一下液晶屏的工作原理。此前我们讲过，液晶屏具备光电效应特性，具体来说就是液晶能够对穿过它的光线产生干涉，而通过给液晶施加电场，便能够控制液晶对光线的干涉，再配合偏振片对光的阻隔特性，从而达到控制光线强弱的目的。

最原始的反射式液晶屏结构（1：偏振片 2：玻璃基板 表面特定区域覆盖有透明电极 3：液晶层 4：表面覆盖有电极的玻璃基板 5：偏振片 6：反光层）

而最原始的液晶屏就是将液晶材料置于两个玻璃基板之间，然后在玻璃基板的特定区域覆盖一层透明电极，接着在基板外侧分别加入一层偏振片，底部还有一层反光板。像电子表，计算器等我们所熟悉的小型电子设备的屏幕几乎都是这样的构造。它们没法自己发光，所以只能靠外部光线。当自然光照射到液晶屏时，光线经过第一层偏振片，让有特定方向的光波穿过，随后经过玻璃基板到达液晶层，并穿过另一个偏振片达到底部的反射板，随后剩下的光线又被反射回去，但由于设备处于通电状态，所以玻璃基板上的电极会收到电压信号，从而对特定区域的液晶产生影响，使他们改变光线的路径，导致的结果就是该部分受电场影响的液晶区域无法透过光线，从而在屏幕上显示成黑色，达到显示信息的目的。

马丁 · 库帕和它发明的世界上第一款真正意义的手机

1973 年 4 月 3 日，一位名叫马丁 · 库帕的摩托罗拉的工程师竟然在纽约街头的众目睽睽之下，将一块白色的板砖贴在了自己的耳朵上，还在自言自语着什么，原来这便是人类的第一部手机。它体型硕大，重达 2 磅，充电 10 小时，通话 20 分钟（.......）表面还有多颗数字按键，唯独有个遗憾，就是拨号的时候不能显示号码，非常容易按错而察觉不到。所以在后续产品中，用于显示号码的液晶屏便出现了。

上世纪 90 年代的手机主要发展方向是便携性，屏幕并未有革命性改进

到了上世纪 90 年代，手机产品的商业化已经较为成熟，那时的市场被两大移动通信巨头，摩托罗拉与诺基亚占领。它们当时竞争的主要核心就是如何让手机变得更小巧，并且功耗更低，所以那个时候手机的屏幕技术并没有太大改进。依然是单色屏幕。

然而，随着手机体积逐渐达到一个较为合理的尺寸之后，产品的差异化就成了手机厂商们必须要解决的问题。

西门子 S10，第一款彩屏手机，尽管只能显示四种颜色

而屏幕作为手机的重要组成部分自然不会被忽视，在 1998 年，德国西门子推出了一款彩屏手机 S10，它仅能显示红绿蓝白四种颜色，但这并不影响它成为历史上第一款彩屏手机。

随着手机厂商对于屏幕的日益重视，它们逐渐意识到想要继续改善屏幕的体验就需要让屏幕能够显示真实的色彩，并且进一步提高液晶屏的显示精细度，也就是分辨率。但如果按照传统的液晶屏技术，显然无法满足这一要求。就是在这样的时代背景下，TFT-LCD 屏幕诞生，TFT 指的是薄膜晶体管，它是制作玻璃基板上电极的先进材料。由于它的体积非常小，所以在单位屏幕面积上，可以放置更多的电极，这样显示屏的画面便会更精细。

彩色屏幕的显色原理，每个母像素都有三个子像素，通过三基色的明暗配比从而显示出想要的颜色。

但是解决了精细度问题还不够，如何能够让显示屏显示色彩呢？我们知道红绿蓝三原色作为基色，经过配比可以显示任意一种颜色，那么假如，把屏幕上的一个像素拆分成三个子像素，并且将这三个表面分别罩上红绿蓝三种颜色，然后通过调节每个子像素的光线强弱来进行三基色的配比，不就可以让母像素显示我们想要的颜色了吗？！就是在这样的思路下，手机的彩屏时代到来了。

透射屏相比反射屏，底部材料从反光板变成了主动发光材料

不得不提的是，液晶屏本身其实并不会发光，所以为了让用户能够看见信息，屏幕被设计成反射型与透射型。本文开头最先介绍的最原始的 LCD 屏幕结构，就是反射型的，它必须通过外界的光线照射才能看清内容，但到了光线昏暗的地方，这类屏幕就无法发挥作用，例如计算器和数码手表。这显然不符合手机随时都能使用的特性。