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显像管、液晶、等离子三种显示技术的优缺点

2011年1月24日 AEROFISH 2,235 views 发表评论 阅读评论

显像管(CRT)、液晶(LCD)、等离子(PDP)是三种不同的显示技术,常用于电视或电脑的显示器上。

一、前提概念“分辨率”

分辨率是屏幕图像的精密度,是指屏幕所能显示的像素的多少。显示的像素越多,画面就越精细,同样的屏幕区域内能显示的信息也越多,所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个屏幕图像想象成是一个大型的棋盘,而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。
说白了,分辨率就是这个方形图像是多少个点构成的,如果我们说分辨率是320x240那就是说,这个方形的图片(或屏幕)上一共有320x240=76800个点,横着数有320个,竖着数有240个;再举个形象的例子,国际象棋的棋盘就是个典型8x8分辨率的图片。

二、显像管(CRT)

这是最老的电视显示技术。显像管是一个电子发射装置,将一堆电子从垂直与屏幕的方向射出来,然后在这些电子到达屏幕的途中用一个磁场影响电子的运动,使其发生偏转,最后电子就打在显示屏上成了一个点,然后周而复始的打电子并且偏转,一行接一行直到扫描了整个屏幕(因为电子的运动速度理论上可以达到光速,所以铺满屏幕的过程相当快),显示器对侧的我们也就能看到图像了。

一秒钟以内可以铺满多少次屏幕就是“刷新率”,有的人觉得CRT闪烁,就是因为扫描屏幕的速度太慢,即刷新率太低了。这个刷新速度主要取决于控制电路。通常大于75Hz就不会感到闪烁了。

CRT的优点:

1.响应速度原则上来说等于光速。刷新速度只由控制电路决定。这个是等离子和液晶都不能及的,画面绝对0延时。还有,永远的点对点图像输出。举个例子来说,比如一台CRT的最高支持分辨率是1024x768,那么只要分辨率低于或等于1024x768的信号源(比如800x600、640x480)它都可以完美“点对点”输出。因为只要调解施加于电子束的磁场,就可以调解屏幕上点的密度。这也是为啥好多人说显像管看有线电视舒服的原因。
2.还有就是发色数,这个数值对于CRT来说几乎无穷的,所以一段时间以前(2003年以前)做印刷,设计等工作的还是要用CRT,不为了别的,就是为了色彩的真实。
3.最后,因为是屏幕本身自发光,所以可视角度相当大(160°视角)。这点是相对于后面提到的液晶说的(液晶一般120°视角)。

CRT的缺点:

1.最致命的莫过于大小。因为磁场只能让电子偏转一个不太大的角度而发射管是要垂直于屏幕的,所以,要增大屏幕尺寸就要增加机身厚度。想想要是有50寸的CRT,不说别的,体积就很可怕了,而且越大尺寸对于电子所发射的电子数量以及控制电子运动的那个磁场的精密度要求越高。所以注定了,CRT越大越难制造。
2.几何失真。就是难以在除了中心以外的地方显出完整的几何图形。原来的CRT表面都是球面形的。因为要保证电子到达屏幕任何一角的距离相同,这样便于磁场控制,屏幕都是弯的,再加上磁场不可能实现太精确的控制。自然无法显示直线。后来把屏幕做厚,做成正面(对着你的一面)平,背面凹,即所谓的“纯平”,治标不治本,而且,这种几何失真还会随着显示器的度变化而变化,不胜其烦。
3.辐射大。毕竟是个电子枪对着你不停开火。

三、液晶(LCD)

液晶能成像要靠两个部分,一个是背光光源,另一个是液晶面板。

原理就像路边的广告灯箱,一面有平面广告图案,里面的的灯光一照,就亮出来了,我们就看到花花绿绿的广告灯箱了。液晶的成像也一样,面板本身不发光,靠背板的光透射过来。

先说说背光源,原则上背光源应该提供一个完全平行于屏幕且亮度均一的背光,但一般这两条都不大好满足,为了兼顾轻薄、省电、和效果背光也有几种类型。

1.背光板,这个不多说,就是个亮片片,很薄,但大不了,一般都是手机之类用的。
2.电视最常见的是灯管,这个就真的和广告灯箱一样了,说白了就是几个平行的灯管。
3.笔记本常用的LED背光,这个LED相当于很小且亮度很高的灯泡。如果家里有LED手电的话就可以看到这玩意的真貌了,没有的话可以去taobao搜索下就知道了,这些灯泡一个一个整齐且均匀的排列在背板上,形成背光源。

接下来说说这个最神奇的液晶面板,和CRT完全不一样,这个不是“管”,是“板”,也就是说是一个平板,这个平板由很多的小格子组成,每一个小格子都可以显示不同的颜色。很多个的小格子整齐排列在一起就成了一块大面板,每个格子显示不同颜色就成了一副完整的图像。这种由很多个的小格子整齐排列在一起而成的屏幕就叫做“点阵屏”。

那究竟要多少个格子呢?一个1080p的面板需要1920x1080=200多万个。所以有的时候难免有几个坏的格子,称为“坏点”了,而且,“格子”是拆不下来的。

那么每个格子里是什么呢?为什么会显示不同的颜色呢,这个真的比较复杂。通俗的讲,就好比每个格子有三个管子,每个管子是一种原色,如果管子竖起来,光就通不过去如果管子躺下去,光就可以100%过来,管子倾斜的话,光就透过来一部分。举个例子,红色的管子躺下了,其他的管子立着,那这个格子就显示红色。

当然了,这个“管子”并不是真的管子,一种被称为“液晶”的物质。液晶是一种介于液体与固体之间,具有规则性分子排列的有机化合物。在电压的作用下可控制分子的排列方向,从而控制折射光线。

液晶的优点:

1.很薄。无论多大,厚度都一样,因为无论多大就两个板,不需要横着的显像管。
2.无几何变形。横平竖直,很简单,一条红线,就是一排小个子全部变红色,格子本身是不能移动的,所以,自然不会有变形。
3.省电、辐射小。由于驱动“液晶管子”转动所需的能量很小,所以液晶很省电,而且由于液晶的观看原理是“广告灯箱”的原理,所以,辐射很小,很安全。
4.无需关心刷新率。由于LCD较低的电压就可以控制“管子”的角度,而且可以轻易保持,所以,液晶显示器没有刷新率的问题。静态画面画面非常稳定。

液晶的缺点:

1.低分辨率图像清晰度相对CRT稍逊点。由于LCD的分辨率是固定的,因为格子的数量,位置是固定的,1024x768的LCD,只能显示1024x768的的图像。您要是输入一个640x480的图像怎么办?那就只能先拉伸到1024x768再显示。所以,显示低分辨率图像(比如有线电视)的时候自然没有crt那么柔和清晰。
2.可视角较小。因为LCD格子本身不发光,全靠背光机构,所以光线基本是垂直于格子射出的,从而造成可视角度过小的问题。当然也是因为这种不发光格子结构,所以液晶的图像在最高分辨率下相当锐利。
3.有“拖影”现象。在显示运动激烈的画面时,由于画面动起来就要转动“管子”,虽然是分子级的小运动,但速度远不如CRT电子运动级别那么快。所以LCD格子从一种颜色转换成另一种颜色的速度就比较慢,这个速度也就是我们说的响应速度。响应速度太慢就会发现运动的图像存在“拖影”。响应速度主要取决于液晶的材质,高端液晶显示器用料都比较好,所以“拖影”的缺点基本已经解决了。
4.色彩有牺牲。由于LCD采用背光显示,色彩会受到液晶材质的影响。

四、等离子(PDP)

自然界的物质可分为三种状态:固体、液体、气体。固体温度升高会变成液体,液体温度升高会变成气体,气体温度再升高,电子会脱离原子称为离子,这时就是等离子体了。

PDP也是一种由很多个的小格子整齐排列在一起而成的点阵屏(格子屏),与LCD不同的是PDP的格子自己会发光,所以无需背光板。由此,LCD“横平竖直”无几何失真的特点PDP也有,LCD固定不可变分辨率的特点,PDP也有。

PDP每个格子也分为红蓝绿三个基本独立部分(对应LCD的三个“管子”),PDP之所以自己会发光就在于格子里面的东东与LCD不同,PDP是等离子气体被电离后再结合产生的电磁波来轰击三原色的颜色的荧光粉,来让“格子”显示不同颜色(有点像荧光灯)。

等离子的优点:

1.很薄。但比LCD要厚点,通常等离子电视的厚度在10cm左右。
2.无几何失真。
3.可视角与CRT差不多。因为是自发光。
4.色彩鲜艳。自发光,不用考虑透光。
5.响应速度非常快。近乎电子级的速度。

等离子的缺点:

1.“格子”密度受到限制,同尺寸,分辨率做不过液晶。由于结构相对液晶复杂,且还要考虑每次“电离”释放的“能量”不能影响到相邻的荧光粉,所以必须保持距离。这就麻烦大了,密度减小了,就意味着同样的体积容不下太多的像素,也就是说,同尺寸,分辨率做不过液晶。这也就是为啥等离子没有小尺寸的缘故,或者全高清的尺寸都较大。
2.刷新问题。如果PDP显示静止画面的话就要不停地进行“电离结合”过程,这个与CRT的用电子铺满屏幕的“刷新”类似,所以PDP也是有刷新率的。高亮度纯白背景(其他纯色也会有,但轻微些)下大多PDP都会有闪烁,不过也有控制到位的,基本看不出闪烁的高端货(当然也有能看出高档货闪烁的眼睛)。
3.有“噪点”。要保证小格子里的每次“电离结合”所产生的亮度都均一并不容易,总会有细微的差别,所以一些暗,但不黑的画面就有了一些不和谐的杂色点,就是所谓的噪点。这个通过控制电路可以改善。
4.耗电、辐射高。电离气体相当耗电,而且高压+电离=辐射。所以,等离子即耗电又有辐射,因此等离子前面都有层特殊的玻璃罩子以保护观看者。不过对于辐射大家也不比过于担心,相比之下,这个玻璃罩子更烦人,不但影响显示效果(这是PDP纯白显示发灰的原因之一),还反光。
5.黑色不够黑。荧光粉有个很讨厌的特点,不知大家观察过霓虹灯,或者自家的灯管没,在漆黑的夜里(伸手不见五指的那种),你会发现,关了灯,荧光粉还是会发出微弱的光一小段时间。这个就造成了很多PDP不够黑,或者说黑发灰的原因,而且这个也是我们看到PDP暗部噪点的一个重要原因。
6.PDP的寿命受到荧光粉寿命的影响。荧光粉质量相当重要。

五、几个误区

1.倍频技术,可以改善液晶的“拖影”?
动画都是一幅画面一副画面构成的,然后很快的播放,利用视觉暂留,画面就动起来了,比如每秒50张图片在你眼前掠过。那么倍频就是说自动根据上一张和下一张图片的内容自动生成一个新的画面,插在这两个画面之间,于是50张变成了100张。所以叫100hz或200hz(插入三张插图)技术,因为国内有线的制式是50hz的,国外有的是60hz,所以就有了100hz,180hz。也就是说这个是增强低质量信号源流畅度的一个技术。液晶面板的响应速度不行,高动态的画面拖影(拖影不是不流畅,是动态清晰不够)还是避免不了的。因此“拖影”和倍频技术没什么关系。

2.液晶越大“拖影”越严重?
如果控制电路处理能力足够,响应时间决定于液晶面板的材质,也就是说决定于单个格子的速度,和整个液晶大小无关。

3.尺寸不同的同型号等离子效果一样的?
分辨率一定的话,大屏幕可以降低PDP“格子”的密度从而解决干扰引起的很多问题。因此大屏幕的等离子效果会更好。

3.买电视就是挑面板,面板一样其他都差不多?
就成本来说,面板是最高的,但如果非要量化效果的话,最多可以说面板占效果的60%,毕竟控制电路是把信号处理成控制一个一个格子里的三个“管子”怎么转或者怎么“点燃”荧光粉的重要东东,所以色彩啦,明暗啦,噪点啦等等都是由控制电路决定的,这方面绝不可忽视。

4.有辐射会加快眼睛近视?
这个过于扯了,几乎是LCD的促销员攻击PDP常用的伎俩。实则不然。我们的眼睛之所以会近视是因为:眼睛里有个软软的凸透镜(放大镜那样的),有一组肌肉负责压缩或拉伸这个软软的凸透镜,这样我们的眼睛就像变焦相机一样,就既能聚焦于远处的景物,又能聚焦于近处的景物;如果我们眼睛老是保持一个焦距这组肌肉就疲劳了。(你试试举着胳臂3个小时看看啥感觉)长期这样就会变得僵硬而不能有那么大的调节幅度了。所以,我们就需要眼镜的帮助了。由此可见这个与辐射无关,就是我们盯着看太久了。所以,每每看那么1~2个小时就站起身,眺望下远处的美景,活动活动筋骨,也避免近视。

5.LED屏幕即LCD屏幕?
LED屏幕和LCD屏幕是两种不同的屏幕。LED屏幕与LCD、PDP屏幕一样,都是由很多个的小格子整齐排列在一起而形成的“点阵屏”。这种屏幕的优势就不再重复了。不同就在,LCD是红蓝绿的分子级的三个“管子”凑成一个格子,PDP是红蓝绿三块“荧光粉”凑成一个格子,而LED是三个LED红蓝绿灯泡凑成的一个格子。由于LED灯泡技术工艺的限制,格子会很大。LED屏幕的尺寸通常是几层楼几层楼的概念,且分辨率很低。


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