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了解掌上电脑显示屏与台机的差异

互联网 | 编辑: 2004-07-27 00:00:00

电脑的显示屏是其面对世界的窗口,通过这个屏幕,电脑与人类面对面,或者更准确地说是人类面对电脑的界面。 台式机如此,掌上电脑也同样。但事实并非如此简单,尽管台式机与掌上电脑的显示屏有很多相同点,但同时它们也有很大的区别,例如他们的尺寸以及耗电量等。即使是

电脑的显示屏是其面对世界的窗口,通过这个屏幕,电脑与人类面对面,或者更准确地说是人类面对电脑的界面。

台式机如此,掌上电脑也同样。但事实并非如此简单,尽管台式机与掌上电脑的显示屏有很多相同点,但同时它们也有很大的区别,例如他们的尺寸以及耗电量等。即使是在不同品牌的掌上电脑之间,显示屏的类型也存在着重大差异,这种差异最终会关系到究竟哪种PDA更适合您。

通过文章,我们将帮助您了解不同显示屏之间的差异,包括LCD与TFT,同时我们还将告诉您“传送式”与“反射式”之间有什么不同。我们希望通过介绍,您能够决定什么样的显示屏,或者更广意义上——什么样的PDA更适合您。

最大的不同:CRT与LCD

台式机与电视机使用的显示器称为阴极射线管(CRT:cathode-ray tube),已经流行了几十年(不过,现在大多数人把CRT当做监视器的代名词)。

CRT的基本工作原理是,高速电子束扫描屏幕背后所带的(红、绿、蓝彩色)发光点,使其发光,这样就在屏幕上形成所要显示的彩色图象。这些电子束的工作速度要比人眼能够察觉的速度快得多,它们不断地更新屏幕。

这种不断的刷新被称为刷新,仅仅通过肉眼观察屏幕是不能发现的,除非你有机会看到关于这些的录象,或者是通过一些关于电脑的新闻片段。这是因为电视机的刷新率和电脑显示器的刷新率混合起来之后的结果。这种混合使得刷新率降低到可以看见一条线从屏幕的上面移动到屏幕的下面。这就是屏幕颤动,这种情况一般都是因为刷新率足够低以致我们可以看到屏幕被阴阳射线管更新的过程。

这就是CRT技术,正如我们所说,已经使用多年了。

液晶显示器:液体还是固体?

显示器方面,掌上电脑与台式机的要求是完全不同的。掌上电脑需要它的显示屏厚度薄、重量轻、低功耗、对触摸敏感。

CRT技术,对这些“苛刻”要求都无法满足。例如启动钮,典型的CRT设备都相对的较大并且重。CRT的工作原理要求它的屏幕深度与对角的宽度一致。这就是说,一个15"的显示屏至少要有15"深。我们可以设想一下,一个3英寸或4英寸的掌上电脑会有多厚!你也可以想象它有多重!这在现实中,显然是不可行的。 同时,CRT显示屏耗电量大,想让它很好地工作,最好时刻接入电源。

所以,为了满足掌上电脑显示屏的各种要求,PDA制造商应用了新近流行的显示技术——液晶显示(LCD:liquid crystal display)。液晶技术是通过一种棒状分子反射外部光线形成影象,而不是像CRT技术那样通过发光点和电子束。
 

液晶和液晶显示器

液晶是一种处于液体和固体之间的物质。它是在1888年被一位奥地利的植物学家发现的。但是从发现液晶到实际使用却用了大约75年。(3/4个世纪) 1963年,一位在新泽西美国无线电公司工作的科学家发现液晶在正常状态下,允许光线直接穿过;但如果给它加电源,液晶就能使穿过的光线改变方向或者弯曲。

这一发现第一次证明液晶可以应用在显示领域。另外还有两个特点令人振奋:首先,它很小,这就意味着,一旦把它运用到显示屏中,设备将会很轻;第二,不同于CRT显示屏,液晶自己并不发光。换句话说,液晶自身并不产生光线,它利用外部光线,例如周围环境的光线来形成影象。因此它的耗电量低。

接下来的几年里,人们又解决了一些问题。第一个就是如何让颗粒的液晶形成一个屏幕?Dai-Nippon显示公司发明了一种通过两块儿涂有聚酰亚胺的玻璃薄板来结合液晶的方法。 接下来,偏振滤光器被应用于液晶显示中。偏震滤光器的工作就像一个百叶窗,让光线通过也可以阻止光线进入,这取决于光线的角度。记住,液晶工作的本质就是改变光线的方向。

最后,人们发现,液晶的棒形分子扭曲的程度越大,显示效果的对比度就越大。当扭曲度达到90%(称为TN:twisted nematic(扭曲向列型))时,对比度得到提高;扭曲度为140%(称为STN:super-twisted nematic(超扭曲向列型))时,对比度就更好。

1968年,美国无线电公司成功地制造出了液晶显示器(LCDs)。然而在早期应用中,设备极其不稳定。直到英国Hull大学的一位教授发现了联苯—— 一种具有高稳定性的液晶原料。从那时起,在液晶原料方面有了突飞猛进的发展。

夏普(Sharp)公司让液晶显示技术的应用有了进一步发展,1973年,他们面向消费者,生产出了世界上第一台具有液晶显示屏特征的电子计算器——EL8025。在接下来很短的时间内,包括Seiko(精工), Hitachi(日立), Hosiden, NEC, Sanyo, Matsushita (Panasonic,松下), 和Sony(索尼)在内的众多公司开始了将液晶显示器应用于电脑的探索。

在发现“液晶”超过一个世纪后的今天,一些工业预言家预计,在不远的将来,液晶显示屏将取代CRT显示屏,成为众多显示屏中的顶端产品。

TFT(薄膜晶体管), DSTN(双层超扭曲向列型)及其他

在我们已经知道了CRT 显示屏与LCD显示屏之间的差异,并了解了一些液晶显示器发展的历史。现在,我们将进一步了解目前流行的液晶显示器在掌上电脑中的应用。
 

有源(Active)及无源(Passive)型显示

彩色LCD有两种:有源(Active)及无源(Passive)型。 有源LCD是指最目前应用普遍的薄膜晶体管(thin film transistor:TFT)LCD,显示图象的效果与无源的比,更清晰、更分明、视角更大。 之所以如此,是因为有源LCD更新屏幕的频率较快,而且它屏幕上的每个象素,分别是由一个独立的晶体管控制的, 而无源型屏幕是使用横向和纵向的网格线来控制显示的。第一款应用有源矩阵的产品(包括一只"Dick Tracy"款式的手表和一个1.5" 的彩电)是在1980年Seiko-Epson制造的。

但是这种技术在掌上电脑中的运用呈下降趋势,其原因是quarter-VGA (QVGA) 或 320x240的显示屏,将包含200,000多个晶体管,使得其造价远高于无源LCD。尽管这种交换看起来是值得的。 总而言之,有源矩阵显然更先进。这也就是为什么,Casio(卡西欧)彩显Cassiopeia曾一度使用TFT LCD(薄膜超扭曲向列型(FSTN))技术。

然而,现行的无源显示运用了新的DSTN 和CSTN技术以及最新的HPA(High Performance Addressing )技术,其图象显示的分明度可与有源显示相媲美。并且其造价低。

DSTN (double-layer super-twisted nematic双层STN),是一种无源显示技术,使用两个显示层,这种显示技术解决了传统STN显示器中的漂移问题。不过,DSTN显示的分明效果还是不及TFT的。Philips在其彩显Nino 产品中使用了DSTN LCD。

CSTN(color super-twist nematic:彩色STN),是由Sharp开发的无源显示技术,被应用在Hewlett Packard'的Jornada Palm-size PC中。尽管最初的CSTN技术在九十年代早期发展缓滞不前,但是近期该技术的发展使其的显示效果可以与有源显示相比。最近出品的CSTN LCD有出色的响应速度、宽视角、高画质,可与TFT LCD相比。而造价只有TFT的一半。

通常,有源显示占据了LCD市场75%的份额,最近,又瞄准了剩下的1/4。然而,随着无源显示技术的发展,新的技术优势以及其低廉的价格,其市场份额可能会发生戏剧化的转变。

照明比较

继续探讨LCD显示屏的另外一个问题:照明比较。LCD中使用的、为液晶照明的方式有截然不同的两种:传送式和反射式。

传送式屏幕要使用外加光源照明,称为背光(backlight),被安装在LCD的背后。传送式LCD在正常光线及暗光线下,显示效果都很好,但在户外,尤其在日光下,则很难辩清显示内容。这是因为太阳发出的自然光淘汰了背光(试着拿手电筒照着电视屏幕,你就会这是怎么一回事了)。另外,背光需要电源来产生照明光线。实际上,对于掌上电脑来说,屏幕照明正是最耗电的。

反射式屏幕,则是利用外部光线。它可以使用周围环境的光线或者像某些笔记本或掌上电脑那样,使用前部照明系统的光线。这样,反射式屏幕就没有背光。所以,此种屏幕在户外或光线充足的室内,才会有出色的显示效果,但在一般室内光线下,这种显示屏的显示效果就不及背光传送式的。当然,反射式LCD的最大优点是,耗电量较传送式的低。

也有一些掌上电脑开始使用传送式与反射式混合的LCD,称为cransflective LCD,它使用一些可以反射周围光线的半透明的反射底面,同时这种物质也可以让背光通过。有些人认为这种混合LCD是完美的解决方案,而有些人却不这么认为,他们觉得这也没什么。

每种显示屏都产生不同的光线显示效果,您可以考虑您在什么样的环境中使用的最多,来决定究竟哪一种最适合您。
 

色彩、对比度及相素

尽管单色显示器仍然广泛存在,但是无法阻挡彩色显示器快速成为主流。单色mono(monochrome),用来形容PDA显示屏,这个说法实际上并不准确。单色,意味着一种背景颜色衬托着一种前景颜色,像白色背景下的黑色。PDA上实际运用的是灰度显示屏,是将一系列黑白色混合成的阴影所构成。(实际上,相素就是被各种不同的阴影所激发出的不同的亮度。)单色显示,或者说是灰度显示,比起彩色显示最大的优势在于省电;劣势在于分辨率不及彩色显示,色调单一。

各种彩色显示屏之间也有着重大的不同。比如说它们的尺寸。对于显示屏来讲,尺寸是一个物理参数,常常指顶部与底部对角线的距离。彩色掖晶显示屏的尺寸在2”到4”之间。另外一个区别是构成影象的相素数不同。这一点受操作系统的约束。举例来说,Pocket PC平台下的相素是320*240,而Palm OS平台下的显示屏正在完成由160*160向320*320相素的转变。显然,不同的相素数(以及相素尺寸),决定了影象的分明度及清晰度。在外行人眼中,具有较大较少象素的图像会显得有颗粒的感觉。

对比度和色彩度是另外的两个要素。对比度是指屏幕显示亮度与暗度的对比。色彩度则在某些程度上受位深(bit depth)影响。位深,也叫色深,是指相素中所包含的位源(bit)数量。一些PDA的屏幕中每相素包含8个位源,可以显示256种不同颜色;另外一些每相素中包含16个位源,则可以显示出超过65,000种颜色。位深越高,影象越真实。我们注意到,我们所追求的照片真实性效果需要24的位深,目前,还没有掌上电脑能达到这样的效果。

因此,您在选购掌上电脑时,不妨选择那些显示效果分明,图象真实,色彩丰富的,尽量选择更高相素的,(160*160很好,320*240更好),选择那些可调节光线的,有好的对比度的(如果可能,也是可以调节的),并且有好的色深。(16-bit或者更高的)

高光线和低光线

尽管液晶显示器目前颇为流行,但并不意味着它就是“显示的终结者”。首先,在继半导体市场后液晶显示器已经有了15年的发展,然而液晶显示器仍然供货不足,这是因为液晶显示器在笔记本电脑、掌上电脑、甚至掌上游戏机(game boys)市场中的需求都在逐步提高。液晶显示器市场存在着严重的供货不足。

其次,液晶的显示效果并不完美,存在“坏点”。液晶显示器和阴极射线管(CRT)显示一样是由图象元素或者说是像素构成的。在彩色液晶显示的每一个面板中,有三个单元或者说三个点组成——红点、绿点和蓝点。一般来说,每台LCD显示器都不是完美的,只是你可能没有注意到。大多数的液晶显示器都会有1-6个“坏点”。这些“坏点”可能在屏幕表面或者里面,“坏点”导致相素显示过亮或过暗。检查LCD的一个好办法是,让屏幕进入全白显示状态,看看是否有“不良”象素存在。然后,让其进入全黑状态进行同样的检查。不过,我们要知道,在200,000个象素中,若有几个有缺陷,并不算什么问题。

第三,LCD显示器有时会出现“鬼影”和条纹现象,这是由于图象中过亮或过暗的地方,影响了其周围的效果。另外一点,由于光线在通过液晶时会弯曲,这就导致了视角问题。如果不正对着屏幕观看,图象会消失,或者会出现反效果图象,即:图象该亮的部分变暗、该暗的部分却变亮。这个问题在无源LCD中更为普遍。
 

尽管无源LCD日趋流行,但它还会出现另一种现象,称为“submarining(潜水)”,指屏幕指示器有时会突然消失一会儿。如果你曾经遇到过这种情况,大可不必紧张。 最后一点,有时由于受干扰,LCD的屏幕显示会出现“颤抖”效果。

随着液晶原料和偏光技术的快速发展,将会有更清晰、更明亮、大视角的显示器问世。总的说来,LCD显示-效果较CRT的效果更明快,少闪烁。道理很简单,我们前面也已经提到过,一台CRT形成一副图象需要三个电子光束——红、绿、蓝。为了使图象鲜明,电子束在扫描的时候要尽可能让这三个电子束结合得天衣无缝。即使是微小的偏差,也会造成图象模糊。另外,电子束在扫描时更新的速度过快,会导致图象闪烁。

而LCD显示器显示彩色图象时,是独立的红色、绿色、兰色单元。每个单元都是被一个晶体管控制。并且每个单元都可以独立地开或关。没有电子束扫描,不需要屏幕更新,也就不会出现图象闪烁。

小屏幕显示器的未来发展

制造商们不断去寻找好的方法以提高液晶显示器的性能,减少其耗电量。并且取得了成功:通过改善相对孔径,减少了传送时的耗电量,同时使背光更为有效地工作。目前,制造商正致力于发展高清晰,大视角的液晶显示器。 然而,仍然有很多即将出现的新技术与液晶技术分庭抗争,以取代古老的CRT显示器。

列举一二

电致发光显示器(ELs),其有着快速刷新技术,很好的稳定性,出色的光线,但是耗电量大。不太适合掌上电脑设备。

场发射显示器(FED),或者叫平面CRT技术, 前景良好。这种显示器有着出色的对比度和丰富的色彩,没有视角问题,并且比CRT显示器省电的多。

有机发光显示器(OLEDS)使用的原料可以发射光线,而不是像典型的LCD显示器,吸收光线。这种显示器目前已应用在移动电话上,打入市场。

等离子显示器(PDP)已经流行了一段时间,但是其价格昂贵,不适用于掌上电脑。

真空荧光显示器(VFDs),尽管非常省电,但分辨率低,不适合应用在掌上电脑中,比较适合于广告版上。

最后,让我们来看一下头盔微型显示器(head mounted microdisplays),和IMB的新型可弯曲晶体管技术。头盔微型显示器耗电量低,图象质量高,轻便,在户外,清晰度更高,它小得就像一副眼镜那样。可弯曲晶体管技术,可以让显示器卷起,更有意思的是,可以绕在你的手腕上。我们期待着这两种技术在便携式设备中的运用。


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