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华体会登陆网站:屏幕显示技术进化史
发布时间:2022-08-09 09:10:06 | 来源:华体会网站登录入口 作者:华体会官方登录

  每一天,我们都在透过电视、电脑和手机等设备的屏幕观看流媒体内容。随着硬件设备和流媒体技术的不断发展和更新,屏幕显示技术也在不断进化。今天,就让我们跟随历史的脚步,一起来回顾一下屏幕显示技术发展历程中的重要里程碑。

  CRT 是一种特制的真空管,其中包含一个或多个电子枪,电子枪发射出来的电子光束撞击在荧光屏幕上,进而显现出图像。早期的电视机、电脑、自动柜员机、摄像机、监视器和雷达显示器等都内置有 CRT。

  1907 年,俄国科学家 Boris Rosing (曾与电视发明者 Vladimir Zworykin 一起工作)使用 CRT 将简略的几何图像传输到了电视屏幕上。Rosing 的这一创举也使他成为电视领域的重要发明者。在此之后,CRT 技术不断发展,并于 1922 年首次商业化。在 LED、等离子和 OLED 等技术出现以前,CRT 一直作为绝大部分设备的显示器而使用。

  在整个 20 世纪中后期,阴极射线管被普遍用于电视和计算机显示器。在这段时间里,制造商不断地提高性能和分辨率。20 世纪 70 年代的大多数计算机显示器只能在黑屏上显示绿色文本。到了 1990 年,IBM 的扩展图形阵列(XGA)显示器能以 800 x 600 像素的分辨率显示 1680 万种颜色。

  等离子的发光原理是在真空玻璃管中注入惰性气体或水银蒸气,加电压之后,使气体产生等离子效应,放出紫外线,激发荧光粉而产生可见光,利用激发时间的长短来产生不同的亮度。等离子显示器中,每一个像素都是三个不同颜色(三原色)的等离子发光体所产生的。由于它是每个独立的发光体在同一时间一次点亮的,所以特别清晰鲜明。 [1]

  直到 2000 年初,等离子显示器都是大型平板高清电视最受欢迎的选择。不过需要注意的是,因为等离子显示器容易出现图像残留,同时,由于材质和结构所限,它无法缩小尺寸,所以并不适用于电脑、平板和手机。这也是等离子显示器在市场竞争中失利的主要原因。

  到 2013 年,它被低成本的 LCD 超越,显示质量上则面临昂贵但对比度更高的 OLED 平板显示器的竞争。等离子显示器几乎失去了所有的市场份额。美国零售市场的等离子显示器生产于 2014 年结束,中国市场的生产于 2016 年结束。

  1962 年,RCA(Radio Corporation of America,美国无线电公司)实验室的物理化学家 Richard Williams 想要找到一种可以替代 CRT 的显示材质。他在研究的过程中发现,当他对薄薄的液晶层施加电场时,晶体会形成条纹图案并进入向列状态。Richard 后来将这一研究交给了他在 RCA 的同事 George H. Heilmeier。经过不懈的努力,George 所带领的团队找到了一种在室温下操作晶体的方法,并发明了第一个液晶显示器,于 1968 年首次向世界展示。

  LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒,下基板玻璃上设置 TFT(薄膜晶体管),上基板玻璃上设置彩色滤光片,通过 TFT 上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。 [2]

  虽然液晶显示器在 20 世纪 70 年代就已经问世(当时常见于计算器、手表、钟表和各种家用电器中),但直到 90 年代才获得广泛的应用。由于它功耗低、尺寸小、重量轻,所以被大量用于笔记本电脑中。随着 LCD 技术的不断改进,LCD 屏幕在电脑和电视中的使用越来越流行。2007 年,液晶电视在全球范围内首次超过了 CRT 电视的销量。

  1962 年,通用电器的工程师 Nick Holonyack 发明了世界上第一个可见光 LED。1962~1968 年期间,惠普公司的 Howard C. Borden 和 Gerald P. Pighini 带领团队一直在进行 LED 研发工作。1969 年 2 月,他们推出了 HP 型号 5082- 7000 计算器,它是第一台采用集成电路技术的 LED 设备,同时拥有世界上第一个智能 LED 显示屏。惠普对 LED 的商用掀起了一场数字显示技术的革命,并为后来 LED 显示技术的发展奠定了基础。

  LED 是 Light Emitting Diodes 的简称,即 “发光二极管”,严格说来它也是 LCD(液晶显示器)的一种。传统的 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp,冷阴极荧光灯管等)作为 LCD 设备的背光源,只能均匀地照亮整个屏幕,无法改变照明强度。而相较于 CCFL, LED 背光的 LCD 设备可以使用局部调光,从而产生更好的对比度和更生动的显示,同时消耗更少的能量。

  由于 LED 的多功能性和更轻的重量,大多数 LCD 智能手机和平板电脑显示器都使用 LED。

  OLED(Organic Light-emitting Diode),也被称为 “有机电致发光显示”。OLED 是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件,当向它施加电流时,会发出明亮的光。与 LCD 不同,OLED 不需要背光,同时可以使用材质较轻的发光基层(而非 LCD 和 LED 使用的玻璃基层),并且拥有更宽的视角和更快的响应速度。

  OLED 的出现对于电致发光技术来说,是一个很大的进步。与 LED 相比,OLED 更轻薄小巧,也更柔韧,它常用在电视屏幕、计算机显示器和智能手机、手持游戏机等设备中。

  自从 iPhone X 开始采用 OLED 显示屏开始,OLED 迅速席卷全球终端市场,全面屏、折叠屏、柔性屏等层出不穷,在很大程度上促进了显示技术的发展。

  电子纸是一张薄薄的胶片,涂在上面的是一层电子墨 —— 这是一种液态材料,其中悬浮着成百上千个与人类发丝直径差不多大小的微囊体,每个微囊体由正电荷粒子和负电荷粒子组成。 [3] 当对单个电极施加正或负电场时,带有相应电荷的彩色粒子将移动到囊体的顶部或底部,使电子纸显示器的表面呈现出某种颜色。

  同 OLED 一样,电子纸自身也能发出可见光,同时保持作为 “纸张” 的光泽。

  虽然电子纸在上世纪 70 年代就已经开发出来,但直到 21 世纪初才流行起来。它最广泛的应用就是电子阅读器,比如我们常见的 Kindle、BOOX 等。除此之外,它还用于电子定价标签、数字标牌和一些智能手机显示屏。

  DLP(Digital Light Processing)是数字光处理的简称,其工作原理是将影像信号通过数字处理,再通过光的方式投射出来。这一技术具有极高的图像保真度,能够投射出清晰、明亮、色彩逼真的画面,多用于投影仪系统。 [4]

  DLP 技术的核心是一种被称为数字微镜器件 (DMD,Digital micromirror device) 的光学半导体,它使用铝制成的微镜反射光线来生成图像。DMD 通常被称为 DLP 芯片,每个芯片可以包含超过 200 万面微镜,尺寸不到人类头发宽度的五分之一。微镜以矩阵形式排列(很像照片马赛克),每个微镜代表一个像素。

  这些微镜的数量对应于屏幕的分辨率。DLP 1080p 技术可提供超过 200 万像素,实现线p 分辨率。目前市面上已经有 8K 的 DLP 投影仪(使用 3xDLP)。

  与等离子和 LCD 设备相比,DLP 设备价格更低,并且它拥有更大的屏幕,也更轻薄。也许你并没有意识到,DLP 技术其实经常出现在你的生活中,它常见于各类投影仪(用于培训、授课)、家庭影院、视频墙、音乐会和发布会等大型投影系统等。

  以上就是屏幕显示技术发展之路上的重要里程碑。显示技术的发展历程涉及微结构光学材料、先进制造、图像处理等技术的融合,这些技术不仅提高了设备屏幕分辨率,还生动地呈现了人类的想象力。我们相信,随着硬件设备的发展和科技的不断进步,显示技术还将再一次获得创新突破。