曾經(jīng)，屏幕只是用來顯示號碼
當(dāng)你發(fā)現(xiàn)一些不同尋常的事情時(shí)，請不要嗤之以鼻，也許，你眼前的，可以改變世界。1888年，31歲的萊尼茨爾（F.Reinitzer）剛剛當(dāng)上了布拉格查理大學(xué)的教授，他風(fēng)華正茂，意氣風(fēng)發(fā)，或許是為了在學(xué)生們面前博得更多的尊敬，他天天泡在實(shí)驗(yàn)室里研究它的化學(xué)課題，有一天他合成了一個(gè)奇怪的有機(jī)化合物——香酸膽固醇脂（Cholesteryl benzoate），發(fā)現(xiàn)當(dāng)把這個(gè)固態(tài)結(jié)晶物加熱到145℃時(shí)，眼前的固體便融解為呈混濁狀的液體，而繼續(xù)加熱后，在179℃時(shí)竟變?yōu)橥该鞯囊后w。他當(dāng)時(shí)并不知道，眼前剛剛出現(xiàn)的混濁狀液體，竟是人類對于液晶（Liquid Crystal）的首次制備，它既不是氣體，也不是液體和固體，而是一種獨(dú)特的物理狀態(tài)。就好比既不像驢也不像馬的騾子，所以液晶被稱為有機(jī)界的騾子。
右側(cè)的肖像便是萊尼茨爾（F.Reinitzer）
盡管人們很早就發(fā)現(xiàn)了液晶的存在，但當(dāng)時(shí)人們并不知道如何利用液晶具備的光電效應(yīng)特性。直到20世紀(jì)60年代，隨著半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展，美國人成功研發(fā)出了第一塊液晶顯示屏（Liquid Crystal Display 簡稱LCD），并嘗試應(yīng)用于數(shù)碼石英表上。但是，他們似乎對這一技術(shù)并不感冒，所以沒有大規(guī)模量產(chǎn)。
夏普EL-805計(jì)算器（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
而此時(shí)，正值戰(zhàn)后重建經(jīng)濟(jì)騰飛中的日本，對于新技術(shù)的嗅覺則更為靈敏，沒過幾年，日本的幾家企業(yè)便通過購買專利的方式獲得了液晶屏的技術(shù)。隨后的1972年，世界上第一款搭載TN-LCD作為顯示面板的計(jì)算器誕生——夏普EL-805。也因此，夏普成了液晶屏之父。但我相信，當(dāng)時(shí)日本人應(yīng)該做夢也沒有想到，這個(gè)看似只能顯示幾個(gè)數(shù)字、應(yīng)用在計(jì)算器以及手表上的黑白屏幕，將會成為未來一段時(shí)期顯示技術(shù)的主宰。
為了能夠讓大家對于每一次屏幕進(jìn)化的意義有個(gè)了解，我先給大家簡單普及一下液晶屏的工作原理。此前我們講過，液晶屏具備光電效應(yīng)特性，具體來說就是液晶能夠?qū)Υ┻^它的光線產(chǎn)生干涉，而通過給液晶施加電場，便能夠控制液晶對光線的干涉，再配合偏振片對光的阻隔特性，從而達(dá)到控制光線強(qiáng)弱的目的。
最原始的反射式液晶屏結(jié)構(gòu)（1：偏振片 2：玻璃基板 表面特定區(qū)域覆蓋有透明電極 3：液晶層 4：表面覆蓋有電極的玻璃基板 5：偏振片 6：反光層）
而最原始的液晶屏就是將液晶材料置于兩個(gè)玻璃基板之間，然后在玻璃基板的特定區(qū)域覆蓋一層透明電極，接著在基板外側(cè)分別加入一層偏振片，底部還有一層反光板。像電子表，計(jì)算器等我們所熟悉的小型電子設(shè)備的屏幕幾乎都是這樣的構(gòu)造。它們沒法自己發(fā)光，所以只能靠外部光線。當(dāng)自然光照射到液晶屏?xí)r，光線經(jīng)過第一層偏振片，讓有特定方向的光波穿過，隨后經(jīng)過玻璃基板到達(dá)液晶層，并穿過另一個(gè)偏振片達(dá)到底部的反射板，隨后剩下的光線又被反射回去，但由于設(shè)備處于通電狀態(tài)，所以玻璃基板上的電極會收到電壓信號，從而對特定區(qū)域的液晶產(chǎn)生影響，使他們改變光線的路徑，導(dǎo)致的結(jié)果就是該部分受電場影響的液晶區(qū)域無法透過光線，從而在屏幕上顯示成黑色，達(dá)到顯示信息的目的。
馬丁·庫帕和它發(fā)明的世界上第一款真正意義的手機(jī)
1973年4月3日，一位名叫馬丁·庫帕的摩托羅拉的工程師竟然在紐約街頭的眾目睽睽之下，將一塊白色的板磚貼在了自己的耳朵上，還在自言自語著什么，原來這便是人類的第一部手機(jī)。它體型碩大，重達(dá)2磅，充電10小時(shí)，通話20分鐘（。。。。。。。）表面還有多顆數(shù)字按鍵，唯獨(dú)有個(gè)遺憾，就是撥號的時(shí)候不能顯示號碼，非常容易按錯(cuò)而察覺不到。所以在后續(xù)產(chǎn)品中，用于顯示號碼的液晶屏便出現(xiàn)了。
上世紀(jì)90年代的手機(jī)主要發(fā)展方向是便攜性，屏幕并未有革命性改進(jìn)
到了上世紀(jì)90年代，手機(jī)產(chǎn)品的商業(yè)化已經(jīng)較為成熟，那時(shí)的市場被兩大移動通信巨頭，摩托羅拉與諾基亞占領(lǐng)。它們當(dāng)時(shí)競爭的主要核心就是如何讓手機(jī)變得更小巧，并且功耗更低，所以那個(gè)時(shí)候手機(jī)的屏幕技術(shù)并沒有太大改進(jìn)。依然是單色屏幕。
手機(jī)迎來真彩時(shí)代
然而，隨著手機(jī)體積逐漸達(dá)到一個(gè)較為合理的尺寸之后，產(chǎn)品的差異化就成了手機(jī)廠商們必須要解決的問題。
西門子S10，第一款彩屏手機(jī)，盡管只能顯示四種顏色
而屏幕作為手機(jī)的重要組成部分自然不會被忽視，在1998年，德國西門子推出了一款彩屏手機(jī)S10，它僅能顯示紅綠藍(lán)白四種顏色，但這并不影響它成為歷史上第一款彩屏手機(jī)。
隨著手機(jī)廠商對于屏幕的日益重視，它們逐漸意識到想要繼續(xù)改善屏幕的體驗(yàn)就需要讓屏幕能夠顯示真實(shí)的色彩，并且進(jìn)一步提高液晶屏的顯示精細(xì)度，也就是分辨率。但如果按照傳統(tǒng)的液晶屏技術(shù)，顯然無法滿足這一要求。就是在這樣的時(shí)代背景下，TFT-LCD屏幕誕生，TFT指的是薄膜晶體管，它是制作玻璃基板上電極的先進(jìn)材料。由于它的體積非常小，所以在單位屏幕面積上，可以放置更多的電極，這樣顯示屏的畫面便會更精細(xì)。
彩色屏幕的顯色原理，每個(gè)母像素都有三個(gè)子像素，通過三基色的明暗配比從而顯示出想要的顏色。
但是解決了精細(xì)度問題還不夠，如何能夠讓顯示屏顯示色彩呢？我們知道紅綠藍(lán)三原色作為基色，經(jīng)過配比可以顯示任意一種顏色，那么假如，把屏幕上的一個(gè)像素拆分成三個(gè)子像素，并且將這三個(gè)表面分別罩上紅綠藍(lán)三種顏色，然后通過調(diào)節(jié)每個(gè)子像素的光線強(qiáng)弱來進(jìn)行三基色的配比，不就可以讓母像素顯示我們想要的顏色了嗎？！就是在這樣的思路下，手機(jī)的彩屏?xí)r代到來了。
透射屏相比反射屏，底部材料從反光板變成了主動發(fā)光材料
不得不提的是，液晶屏本身其實(shí)并不會發(fā)光，所以為了讓用戶能夠看見信息，屏幕被設(shè)計(jì)成反射型與透射型。本文開頭最先介紹的最原始的LCD屏幕結(jié)構(gòu)，就是反射型的，它必須通過外界的光線照射才能看清內(nèi)容，但到了光線昏暗的地方，這類屏幕就無法發(fā)揮作用，例如計(jì)算器和數(shù)碼手表。這顯然不符合手機(jī)隨時(shí)都能使用的特性。而投射型屏幕不會發(fā)生這樣的問題，因?yàn)樗谄聊坏讓蛹尤肓吮彻饽K，并通過導(dǎo)光板將光線均勻的分布在屏幕上，從而便擺脫了屏幕對外界光源的要求。
21世紀(jì)初，諾基亞率先推出的TFT-LCD彩屏手機(jī)
在21世紀(jì)初，有非常多的手機(jī)廠商加入到了彩屏手機(jī)市場的爭奪中來。大量的彩色液晶面板需求推動了面板廠商的競爭，從而出現(xiàn)了各種尺寸的液晶面板以滿足廠商的需求。像諾基亞9210，就采用了一塊110mm*30mm的定制大屏。
摩托羅拉V3是那個(gè)時(shí)代手機(jī)的典范，雙彩屏設(shè)計(jì)在那時(shí)很酷炫
然而在那個(gè)年代，大屏卻并沒有什么實(shí)際意義，因?yàn)榇蠹夷闷鹗謾C(jī)的主要目的還是打電話發(fā)短信，所以屏幕整體尺寸都不大。
智能機(jī)革命，大屏?xí)r代到來
直到智能機(jī)的出現(xiàn)，讓屏幕的尺寸不斷突破，同時(shí)面板廠商也推出了更先進(jìn)的顯示技術(shù)，讓屏幕體驗(yàn)達(dá)到了新的高度。
早期的手機(jī)屏幕用的都是TN屏（扭曲向列型液晶 twisted nematic liquid crystal），這種屏幕因?yàn)橐呀?jīng)規(guī)模化生產(chǎn)，所以成本很低，占領(lǐng)了絕大部分手機(jī)市場。但它的內(nèi)部構(gòu)造便決定了存在顯示色彩單調(diào)，可視角度低，按壓容易出現(xiàn)水紋（對觸摸操作體驗(yàn)影響較大）的缺點(diǎn)，所以在大屏觸摸時(shí)代的浪潮下，這種技術(shù)已經(jīng)很難在手機(jī)上看到。
而作為替換傳統(tǒng)液晶技術(shù)的主力選手，IPS（橫向電場效應(yīng)顯示技術(shù)In-Plane-Switching Liquid Crystal）技術(shù)，很多廠商青睞它的原因在于，它對傳統(tǒng)的液晶屏結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些調(diào)整，傳統(tǒng)TN屏的電極是在液晶分子的上下分置的，而IPS技術(shù)讓電極能夠分置在液晶的左右兩側(cè)產(chǎn)生電場，這樣電極就不會對光路造成干擾。從而實(shí)現(xiàn)更高可視角度，色彩艷麗，以及按壓不容易出現(xiàn)波紋現(xiàn)象的優(yōu)點(diǎn)，很好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)TN屏的不足。
iPhone可以算是IPS技術(shù)的擁躉，在過去幾年里，它的屏幕一直采用了IPS技術(shù)。
IPS技術(shù)與LED背光技術(shù)都應(yīng)用在了iPhone上，而作為技術(shù)引領(lǐng)者，這些技術(shù)也很快普及
隨著屏幕的增大，手機(jī)行業(yè)又面臨一個(gè)十分頭痛的問題就是功耗控制，而大屏正式手機(jī)所有零部件中，平均功耗最高的。所以，解決大屏的功耗問題迫在眉睫。而想要解決這一問題，我們首先要知道在液晶屏內(nèi)部，究竟誰在耗電！其實(shí)真正耗電的就兩個(gè)元件，一個(gè)是電極，還有一個(gè)是背光燈。前者工作的電流極小，而后者則是耗電大戶，因?yàn)樗a(chǎn)生足夠強(qiáng)的光線，然后將光線從機(jī)身一側(cè)均勻散布在導(dǎo)光板上，還要經(jīng)過兩個(gè)偏振片以及一片液晶層的過濾，才能進(jìn)入人們的眼睛。
那么該如何改進(jìn)背光的功耗呢？答案是更換新的發(fā)光模塊。新的LED光源眾所周知，它非常省電，所以用來做背光再合適不過了。
改進(jìn)畫質(zhì)的另一方法是研究新型的液晶材料，與電極材料，而在這點(diǎn)上，來自日本的JDI公司可以算的上是佼佼者，液晶材料方面，它研發(fā)出了負(fù)向液晶材料，能夠?yàn)轱@示屏帶來更出色的對比度，而LTPS（低溫多晶硅）技術(shù)則可以讓電極做的更小，從而提升單位面積的像素?cái)?shù)量，讓手機(jī)屏幕得以達(dá)到更高分辨率。如今有越來越多的手機(jī)拜這種技術(shù)所賜，擁有了4K超高清分辨率屏幕。
邊框，窄點(diǎn)，再窄點(diǎn)！
就在最近幾年，手機(jī)屏幕有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，電極技術(shù)，背光技術(shù)，液晶材料，甚至玻璃基板的材料都有了重大的革新，為顯示體驗(yàn)帶來了極大的提升，但近兩年，手機(jī)企業(yè)對顯示屏又有了新的要求，那就是邊框要窄點(diǎn)，再窄點(diǎn)！窄到?jīng)]有最好！哪怕是視覺上的。
努比亞Z9是超窄邊框設(shè)計(jì)的典范，達(dá)到了視覺無邊框
不過就本人而言，窄邊框技術(shù)有很大挑戰(zhàn)。它挑戰(zhàn)的是屏幕到手機(jī)邊框的最短距離，但是越短越容易受到手機(jī)邊框的擠壓，而造成屏幕模組的損壞，還有就是超短的邊框距離讓屏幕邊框與機(jī)身的固定成為難題，如果設(shè)計(jì)不可靠，翹屏問題便會隨之而來。在超窄邊框設(shè)計(jì)方面，令筆者印象最深刻的就是努比亞Z9，通過屏幕與2.5D玻璃蓋板的配合達(dá)到了視覺上的無邊框。
當(dāng)手機(jī)兩側(cè)的邊框被手機(jī)廠商們壓榨到了極點(diǎn)之后，廠商們就又開始動起了機(jī)身額頭與下巴的主意，力求讓他們也能像邊框那樣收窄。配合面板廠商為它們提供的更長比例屏幕，從而讓手機(jī)在尺寸不變的前提下?lián)碛辛烁嗟娘@示面積。廠商們還給它起了好聽的名字——全面屏。
夏普AQUOS S2
但是正面總有一些東西不能割舍，例如前置攝像頭以及傳感器。有些財(cái)大氣粗的廠商干脆自己定制屏幕，通過面板廠商的異形切割工藝，讓屏幕形態(tài)打破傳統(tǒng)的長方形形狀，甚至將攝像頭和傳感器替換掉部分顯示屏的顯示區(qū)域。夏普AQUOS S2是第一個(gè)這么做的手機(jī)。
OLED顯示屏 未來的新星
相信把OLED顯示屏放到最后來說，有些人可能會覺得委屈它了，畢竟它很久以前就已經(jīng)應(yīng)用在手機(jī)上了，而且如今配備這種屏幕的手機(jī)也不在少數(shù)。但因?yàn)樗c傳統(tǒng)的LCD顯示屏差別實(shí)在太大了，所以我很難邊講液晶邊講OLED。而我想讓你知道的，也是OLED究竟與液晶屏幕相比差別在哪。
三星S9采用了最新的曲面OLED技術(shù)，很多屏幕素質(zhì)令LCD顯示屏無法企及
首先，從名稱來看OLED（有機(jī)發(fā)光二極管Organic Light-Emitting Diode）它是一塊可以自發(fā)光而不需要背光的屏幕。因?yàn)檫@一特色，使它擁有了相比液晶屏更廣視角、高對比、可彎曲，低耗電、高反應(yīng)速率、模塊輕薄的優(yōu)點(diǎn)。正是因?yàn)榇嬖谌绱硕喽抑匾膬?yōu)點(diǎn)，所以它被業(yè)界認(rèn)為是最有可能取代液晶顯示器的下一代顯示技術(shù)。
目前，OLED顯示屏全球90%以上產(chǎn)量掌握在韓國的三星和LG兩家手里，這與它們提前布局，持續(xù)研發(fā)有關(guān)，但這種壟斷局面導(dǎo)致了OLED手機(jī)屏幕的價(jià)格十分昂貴。當(dāng)然對于這種高投資高風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)品，一般的廠商也是不敢貿(mào)然進(jìn)入，好在國產(chǎn)面板廠商已經(jīng)開始布局這一產(chǎn)線，包括國內(nèi)比較知名的京東方，天馬與華星光電，相信未來隨著產(chǎn)能的迅速提升，OLED顯示面板的壟斷局面將蕩然無存！
到這里，手機(jī)屏幕的前世今生就為您簡單的絮叨完了。希望您能從文字中有所收獲。并且這只是《手機(jī)前世今生》系列欄目的第一期，接下來的一期，筆者將帶大家了解手機(jī)電池的前世今生，期待您的持續(xù)關(guān)注~
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