電視螢幕技術發展介紹

買電視是一件令人困惑的事,尤其是你想要在一堆種類、功能、設計中,篩選出你想要的電視的時候。

在20世紀下半,厚重的CRT電視主宰了所有人家中的客廳。而現在則是由平面螢幕的數位 LED 和 LCD 稱霸。

不過新舊的電視是如何運作的? 關於這一點你可能不清楚,而這篇文章會為你說明過去和現在的電視科技有什麼不同。

CRT 技術

雖然你無法在商店架上找到新的 CRT 電視了,但目前仍有許多舊機型在許多人家中使用著。

CRT 代表的是「陰極射線管」(cathode ray tube),基本上是個大型真空管,這也就是為什麼 CRT 電視都又大又重。

CRT 電視產生圖像的方式,是使用電子束掃描過一列列的磷光體來產生圖像。這個電子束會連續地偏射,因此會在磷光體上由左至右,一列列地掃過。這個過程完成得相當快,以致於觀賞者看起來圖片像是會動一樣。

依據進來的影像訊號種類,磷光體會被交錯掃描,這也被稱作隔行掃描;或是依序掃描,也被稱作逐行掃描。

 

DLP 技術

另一種技術用在背投影電視上,叫作數位光處理(DLP,digital light processing)。這個技術是由德州儀器所發明、研發並專利授權的。雖然已不在電視市場上可見了,但 DLP 技術在投影機上仍然非常活躍。

DLP 技術的關鍵在於數位顯微鏡裝置(DMD,digital micro-mirror device)是由極小的偏鏡所組成的晶片。這些偏鏡有個較常見的名字:像素。每個在 DMD 上的晶片都是極小的反射鏡,小到可以在一個晶片上放上數百萬個。

影片圖像顯示在 DMD 晶片上,晶片上的反射鏡在影像改變的時候會十分快速地傾斜。這個過程會產生圖像的灰階基礎。接著當光穿過高速的色圈,從反射鏡反射到 DLP 晶片時,向著或遠離光源迅速傾斜,顏色便會添加上去。

每片反射鏡傾斜的角度及高速旋轉的色圈會決定投射出的圖像顏色。當它從反射鏡反射出來時,放大的光會穿過鏡片,再從單一一塊大鏡子上反射,接著投射到螢幕上。

 

電漿技術

電漿電視是第一款又薄又平的「壁掛式」電視之一,從2000年前期開始就一直在被人使用著。在2014年下半,碩果僅存的電漿電視製造商(Panasonic、Samsung、LG)停止繼續生產電漿電視。不過,目前仍然有許多還在使用中,你也可能可以找到整新品、二手品或大出清。

電漿電視使用一種特殊的技術。就像 CRT 電視一樣,電漿電視透過磷光體產生圖像。不過,磷光體不是電極光掃描而點亮,取而代之地,電漿電視的磷光體是被超高溫充能的氣體所點亮,類似日光燈一樣。

所有磷光體圖片元素(像素)可以一次被點亮,而不用被電極光束一一掃過。同時,因為掃描電極光束並非必要,因此厚重的圖像管(CRT)的需求也被消滅了,最終造就了其輕薄的外型。

 

LCD 技術

LCD 電視採用了另一種方式,但也像電漿電視一樣有著輕薄的外型。同時它們也都是最普遍的電視類型。不過不是將磷光體點亮,而是讓像素單純地以一個特定的刷新率開關而已。

換句話說,整個圖像會在每秒刷新24、30、60或120次。事實上,使用 LCD 的話你可以做到24、25、30、50、60、72、100、120、240或480 Hz 的刷新率。不過,LCD 電視上最普遍使用的刷新率是60或120。要注意刷新率不等於幀率。

另外同時也要注意,LCD 像素並不會自己產生光。為了讓 LCD 電視顯示可見的圖像,LCD 的像素得是「背光」狀態。在大部份情況,背光是個持續的狀態。

在這個過程中,像素會依據圖像的需要,快速地打開及關閉。如果像素是關閉的,它們就不會讓背光通過。當它們打開時,背光就會通過。

LCD電視的背光系統有可能是日光燈(CCFL 或 HCL)或 LED。

專有名詞「LED 電視」代表的是其使用的背光系統。所有的 LED 電視事實上都是 LCD 電視。

現在也有其他搭配背光使用的科技,例如全域調光及局部調光。這些調光科技使用 LED 為基礎的陣列或邊緣背光系統。

全域調光可以改變背光撞擊所有像素的數量,來達成黑暗或明亮的場景,而局部調光是設計成撞擊特定群體的像素,端看圖片中哪些區域需要更暗或更亮,而不動到圖像的其他部份。

除了背光和調光,另一項在某些 LCD 電視上使用的科技用來強化顏色:量子點。這些是特別「培養」過的奈米顆粒,對某些特定顏色非常敏感。量子點不是位在LCD電視螢幕邊緣,就是在背光和LCD像素之間的薄膜夾層上。Samsung 將他們搭載量子點科技的電視稱作 QLED 電視:Q代表量子(quantum),而 LED 即是 LED 背光技術。

 

OLED 技術

OLED 是目前最新的電視科技。它已經使用在手機、平板電腦及其他小螢幕的裝置上一陣子了,但從2013年以來它也成功地應用在大螢幕的電視上。Samsung、Sony、Vizio 等製造商都有生產採用 OLED 技術的電視。

OLED 代表有機發光二極體(Organic Light-Emittng Diode)。簡單來說,整個螢幕是由像素大小、有機基礎的元素所組成。OLED 有著 LCD 及電漿電視的部份特性。

OLED 與 LCD 相同的部份在於 OLED 可以在非常薄的空間中就能完成所有功能,讓電視設計得更輕薄,同時具備更有效率的能源消耗。不過就像 LCD 一樣,OLED 電視也會有壞點問題。

OLED 與電漿電視的共通點則是像素是自行發光的,不需要背光、邊緣光或局部調光,也因此它可以產生非常深的黑色等級。

事實上,OLED 可以產生絕對的黑。它也可以提供相當寬、不會扭曲的觀賞角度,同時有著平順的動態回饋。不過,就像電漿電視一樣,OLED 也會有影像殘留痕的問題。

有跡象指出 OLED 螢幕的壽命比 LCD 或電漿電視來得短,特別是在藍色光譜段。比起其他現存的電視技術來說,目前的 OLED 大螢幕的面板製造成本十分高。

不過,許多人認為 OLED 提供了所有電視技術中最佳的影像。OLED 的其中一項突出之處,便是它的面板極薄,因此可以依據它的彈性,製成曲面螢幕電視。

OLED 科技可以應用在數種不同的方式,而其中LG所研發的一種是最普遍的,這個方式稱為 WRGB,它會將 OLED 自行發光的白色次元素與紅、綠、藍色濾鏡混合在一起。LG 的方式,其實是試圖限制 OLED 自行發光藍色像素早發的藍色劣化問題發生。

 

固定像素顯示

儘管電漿、LCD、DLP 及 OLED 電視有差異性在,但它們都有一項共同的特徵:它們的螢幕像素都是一個有限數量,也就是「固定像素」顯示。在特定的電漿、LCD、DLP 或 OLED 顯示器上,若是輸入較高解析度的訊號,一定會被縮放成可以符合像素數量的大小。

舉例來說,典型的 1080i HD 電視廣播訊號需要一台可以產生1920×1080像素圖像的顯示器,以達到點對點的 HD 電視圖像顯示。

不過,因為電漿、LCD、DLP 及 OLED 電視只能顯示逐行掃描圖像,1080i 來源訊號不是去交錯式地在 1080p 電視上顯示成 1080p,就是去交錯式地依據電視預設的像素解析度,縮放成 768p、720p 或 480p。技術上來說,沒有所謂 1080i 的LCD、電漿、DLP 或 OLED 電視。

 

重點總結

當談論到將動態圖像投放到電視螢幕上時,會牽涉到許多種技術,而所有的技術都有其各自的優缺點。

不過,最終訴求都是讓這項技術被觀賞者「看見」。在你熟悉這些基本概念的同時,要選擇哪一項技術最終都是與尺寸、空間及價格有關。

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