电视屏幕技术发展介绍

By 时代数字趋势2021-12-14

买电视是一件令人困惑的事,尤其是你想要在一堆种类、功能、设计中,筛选出你想要的电视的时候。

在20世纪下半,厚重的CRT电视主宰了所有人家中的客厅。而现在则是由平面屏幕的数位 LED 和 LCD 称霸。

不过新旧的电视是如何运作的? 关于这一点你可能不清楚,而这篇文章会为你说明过去和现在的电视科技有什么不同。

  • CRT 技术
  • DLP 技术
  • 电浆技术
  • LCD 技术
  • OLED 技术
  • 固定像素显示
  • 重点总结

CRT 技术

虽然你无法在商店架上找到新的 CRT 电视了,但目前仍有许多旧机型在许多人家中使用着。

CRT 代表的是「阴极射线管」(cathode ray tube),基本上是个大型真空管,这也就是为什么 CRT 电视都又大又重。

CRT 电视产生图像的方式,是使用电子束扫描过一列列的磷光体来产生图像。这个电子束会连续地偏射,因此会在磷光体上由左至右,一列列地扫过。这个过程完成得相当快,以致于观赏者看起来图片像是会动一样。

依据进来的影像讯号种类,磷光体会被交错扫描,这也被称作隔行扫描;或是依序扫描,也被称作逐行扫描。

 

DLP 技术

另一种技术用在背投影电视上,叫作数位光处理(DLP,digital light processing)。这个技术是由德州仪器所发明、研发并专利授权的。虽然已不在电视市场上可见了,但 DLP 技术在投影机上仍然非常活跃。

DLP 技术的关键在于数位显微镜装置(DMD,digital micro-mirror device)是由极小的偏镜所组成的晶片。这些偏镜有个较常见的名字:像素。每个在 DMD 上的晶片都是极小的反射镜,小到可以在一个晶片上放上数百万个。

影片图像显示在 DMD 晶片上,晶片上的反射镜在影像改变的时候会十分快速地倾斜。这个过程会产生图像的灰阶基础。接着当光穿过高速的色圈,从反射镜反射到 DLP 晶片时,向着或远离光源迅速倾斜,颜色便会添加上去。

每片反射镜倾斜的角度及高速旋转的色圈会决定投射出的图像颜色。当它从反射镜反射出来时,放大的光会穿过镜片,再从单一一块大镜子上反射,接着投射到屏幕上。

 

电浆技术

电浆电视是第一款又薄又平的「壁挂式」电视之一,从2000年前期开始就一直在被人使用着。在2014年下半,硕果仅存的电浆电视製造商(Panasonic、Samsung、LG)停止继续生产电浆电视。不过,目前仍然有许多还在使用中,你也可能可以找到整新品、二手品或大出清。

电浆电视使用一种特殊的技术。就像 CRT 电视一样,电浆电视透过磷光体产生图像。不过,磷光体不是电极光扫描而点亮,取而代之地,电浆电视的磷光体是被超高温充能的气体所点亮,类似日光灯一样。

所有磷光体图片元素(像素)可以一次被点亮,而不用被电极光束一一扫过。同时,因为扫描电极光束并非必要,因此厚重的图像管(CRT)的需求也被消灭了,最终造就了其轻薄的外型。

 

LCD 技术

LCD 电视採用了另一种方式,但也像电浆电视一样有着轻薄的外型。同时它们也都是最普遍的电视类型。不过不是将磷光体点亮,而是让像素单纯地以一个特定的刷新率开关而已。

换句话说,整个图像会在每秒刷新24、30、60或120次。事实上,使用 LCD 的话你可以做到24、25、30、50、60、72、100、120、240或480 Hz 的刷新率。不过,LCD 电视上最普遍使用的刷新率是60或120。要注意刷新率不等于帧率。

另外同时也要注意,LCD 像素并不会自己产生光。为了让 LCD 电视显示可见的图像,LCD 的像素得是「背光」状态。在大部份情况,背光是个持续的状态。

在这个过程中,像素会依据图像的需要,快速地打开及关闭。如果像素是关闭的,它们就不会让背光通过。当它们打开时,背光就会通过。

LCD电视的背光系统有可能是日光灯(CCFL 或 HCL)或 LED。

专有名词「LED 电视」代表的是其使用的背光系统。所有的 LED 电视事实上都是 LCD 电视。

现在也有其他搭配背光使用的科技,例如全域调光及局部调光。这些调光科技使用 LED 为基础的阵列或边缘背光系统。

全域调光可以改变背光撞击所有像素的数量,来达成黑暗或明亮的场景,而局部调光是设计成撞击特定群体的像素,端看图片中哪些区域需要更暗或更亮,而不动到图像的其他部份。

除了背光和调光,另一项在某些 LCD 电视上使用的科技用来强化颜色:量子点。这些是特别「培养」过的奈米颗粒,对某些特定颜色非常敏感。量子点不是位在LCD电视屏幕边缘,就是在背光和LCD像素之间的薄膜夹层上。Samsung 将他们搭载量子点科技的电视称作 QLED 电视:Q代表量子(quantum),而 LED 即是 LED 背光技术。

 

OLED 技术

OLED 是目前最新的电视科技。它已经使用在手机、平板电脑及其他小屏幕的装置上一阵子了,但从2013年以来它也成功地应用在大屏幕的电视上。Samsung、Sony、Vizio 等製造商都有生产採用 OLED 技术的电视。

OLED 代表有机发光二极体(Organic Light-Emittng Diode)。简单来说,整个屏幕是由像素大小、有机基础的元素所组成。OLED 有着 LCD 及电浆电视的部份特性。

OLED 与 LCD 相同的部份在于 OLED 可以在非常薄的空间中就能完成所有功能,让电视设计得更轻薄,同时具备更有效率的能源消耗。不过就像 LCD 一样,OLED 电视也会有坏点问题。

OLED 与电浆电视的共通点则是像素是自行发光的,不需要背光、边缘光或局部调光,也因此它可以产生非常深的黑色等级。

事实上,OLED 可以产生绝对的黑。它也可以提供相当宽、不会扭曲的观赏角度,同时有着平顺的动态回馈。不过,就像电浆电视一样,OLED 也会有影像残留痕的问题。

有迹象指出 OLED 屏幕的寿命比 LCD 或电浆电视来得短,特别是在蓝色光谱段。比起其他现存的电视技术来说,目前的 OLED 大屏幕的面板製造成本十分高。

不过,许多人认为 OLED 提供了所有电视技术中最佳的影像。OLED 的其中一项突出之处,便是它的面板极薄,因此可以依据它的弹性,製成曲面屏幕电视。

OLED 科技可以应用在数种不同的方式,而其中LG所研发的一种是最普遍的,这个方式称为 WRGB,它会将 OLED 自行发光的白色次元素与红、绿、蓝色滤镜混合在一起。LG 的方式,其实是试图限制 OLED 自行发光蓝色像素早发的蓝色劣化问题发生。

 

固定像素显示

儘管电浆、LCD、DLP 及 OLED 电视有差异性在,但它们都有一项共同的特徵:它们的屏幕像素都是一个有限数量,也就是「固定像素」显示。在特定的电浆、LCD、DLP 或 OLED 显示器上,若是输入较高解析度的讯号,一定会被缩放成可以符合像素数量的大小。

举例来说,典型的 1080i HD 电视广播讯号需要一台可以产生1920×1080像素图像的显示器,以达到点对点的 HD 电视图像显示。

不过,因为电浆、LCD、DLP 及 OLED 电视只能显示逐行扫描图像,1080i 来源讯号不是去交错式地在 1080p 电视上显示成 1080p,就是去交错式地依据电视预设的像素解析度,缩放成 768p、720p 或 480p。技术上来说,没有所谓 1080i 的LCD、电浆、DLP 或 OLED 电视。

 

重点总结

当谈论到将动态图像投放到电视屏幕上时,会牵涉到许多种技术,而所有的技术都有其各自的优缺点。

不过,最终诉求都是让这项技术被观赏者「看见」。在你熟悉这些基本概念的同时,要选择哪一项技术最终都是与尺寸、空间及价格有关。

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