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世纪回眸!电视技术发展历史百年回顾


分页浏览|全文浏览    【CNET中国·ZOL 原创】 作者:李洪涛 | 责编:彭文娟     评论
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开山鼻祖:CRT显像管电视

前言:

    人类进入文明社会以后发明了文字,用于记载事件并使其得以流传,但文字的表现能力有限,不能直观的反映出历史瞬间。于是就出现了对画面的各种记录方法,由于生产力和科技水平的局限,古代只能使用绘画的办法来直观的记录画面,这种方法需要耗费较长的时间,而且不能实时的反映出情况的变化,还会受到绘画者的水平、偏好、倾向的影响,真实度不够。1839年,法国画家达盖尔发明了世界第一台可携式照相机,标志着人类社会进入了影像时代。但是人们没有满足,他们还希望照片“动”起来,可以连续的记录影像资料,直到1880年法国生理学家马莱伊发明第一台摄像机,人类终于实现了用时间跨度记录画面的梦想,当时拍摄的影片只能投射到大屏幕上观看。随着摄像技术的发展,这种需要占用专门场地播放的方式越来越不能满足大众的观看要求,于是智慧的人类有发明了一个可以在家中观看影片的机器——电视

开山鼻祖:CRT显像管电视

    显像管电视的成像原理简单的说就是通过电子枪发射电子束,利用电磁立场对电子束的偏转作用控制电子的方向来轰击荧光屏上荧光粉,从而产生图象。


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    CRT显像管的发明不能归功于某个人或某个国家,从1883年尼普柯夫第一次尝试传输图像到1923年发明电子扫书描式显像管直至1925年第一台电视的试播,其中承载了多国科学家的不解努力。

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早期显像管电视

     之后电视产业发展迅速,英国1927年开始长期连续播放电视节目,并于1930年解决了音视同步传送的问题,次年第一次真正将电影在电视上播放。1951年发明三枪荫罩式彩色显像管是显像管电视发展史上一个里程碑事件,它的发明使得彩色显像成为可能。

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三枪荫罩式彩色显像管和早期彩色显像管电视

    我国的电视产业发展较为缓慢,1958年投产的天津产北京牌14英寸黑白显像管电视是新中国第一台自主研发、自主制造制造的显像管电视机。该厂于1970年又生产出中国第一台彩色电视机。

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中国早期显像管电视

    在实行计划经济的七八十年代,大批的外资显像管电视进入中国市场,虽然需要凭票购买,但人们对电视机的热情十分高涨,像日立松下、JVC(胜利)、三洋索尼、飞利浦等品牌就是在那时进入中国市场的。80年代末90年代初外资的品牌对国产电视的冲击效果开始显现,大批的国有电视企业生存艰难,促成了中国电视产业的第一次大洗牌。产生出了我们熟知的长虹康佳等国产品牌,他们积极引入先进技术,取得了一系列的突破,对我国显像管电视的发展起到了关键的助推作用。

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现代化显像管生产线

    进入90年代,背投、等离子等新技术已经威胁到了CRT电视的生存,于是显像管电视开始了以“大、轻、薄”为目的的新一轮技术革新。先后推出了34英寸和超薄显像管电视。

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超薄显像管电视

    进入21世纪后,显像管电视的销售量大幅下降,随着高清化和平版化被越来越多的人们所认知,显像管电视已经不能满足需要。也许CRT电视在本世纪中叶将最终退出历史舞台,但是这种显示技术将人类社会带入了一个新的影音时代,其历史功绩是不能被磨灭的。

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昙花一现:背投电视

昙花一现:背投电视

    在19世纪80年代,由几个厂家合作开发出一种利用反射成像的显示技术,它可以解决显像管的清晰度低、不能制造大尺寸屏幕的问题,在世界上引起了很大反响,一度兴起了“背投将代替显像管”的舆论。背投发展到现在一共有CRT背投、DLP背投、LCOS背投、液晶背投4大类。


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CRT背投彩色电视与投影管

    CRT背投电视的成像原理从根本上与显像管相同,不同在于普通彩电收到视频信号后通过显像管直接显示到屏幕上,而背投影彩电接收到信号后,将其传输给并排放置的3只单色投影管。3只投影管分别产生红、绿、蓝光束,经过透镜放大,而经反射镜反射到投影屏上合成为一幅完整的大屏幕彩色图像。所以背投电视可以解决CRT电视在尺寸上的局限,一般量产的背投彩电可以达到52英寸,是显像管所无法比拟的。

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背投彩电成像示意图

    DLP背投是利用数字光处理器成像的背投电视。它以数字微镜装置作为成像器件,反射光投射图像到屏幕。其关键器件DMD是一种半导体元件,每个芯片包含数目巨大的正方形反射镜片。这些微镜按照行列分布,每个微镜代表一个像素,并可由相应的存储器控制在开或关的两种状态下切换转动,从而控制光的反射。 DLP背投比CRT背投的清晰度要高,甚至可以满足高清信号的播放要求,在寿命方面也是背投电视中最长的,是目前最成熟的背投技术。

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DLP背投电视及内部构造

    LCOS背投在技术上结合了半导体与LCD技术,光学成像原理与DLP一样属于利用反射方式。LCOS背投的解析度要比DLP背投高,而且结构简单,成本低。不过这种显示方式在寿命上有明显的缺陷,实用意义不大。

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 LCOS背投电视

    液晶背投是比较新的一种背投电视品种,主要成像原理是为利用液晶板为成像器件,外光源穿透式被动式投影。LCD背投进一步提升了清晰度并且使电视的占地面积更小。LCD背投的问题主要在于成本较高,照明灯泡寿命短,开关机都需要预热。

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LCD液晶背投与外光源灯泡

    背投电视的出现满足了人们对电视“更大、更清晰、更省的地方”的要求,不过这种显示方式的缺点也很明显,背投技术的高成本一度使背投电视成为有钱人的专用品,并没有真正走进百姓家庭,20000小时左右的寿命也不能满足家用的需要,而高昂的维修费用也成为背投电视被舆论诟病的地方。随着平板电视的兴起,背投渐渐淡出了人们的实现,取而代之的是优势更加明显的平板电视。

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当世枭雄:平板电视

当世枭雄:平板电视

    进入21世纪后,平板电视慢慢从显像管手中接过了承载人类音画梦想的大旗,销售量也逐年上升,现在人们在选购电视时大都会优先考虑平板电视。平板电视从成像原理上可以分为等离子电视液晶电视两种。


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等离子显示屏与等离子电视

     等离子电视的技术在上世纪70年代被提出,最早生产的等离子产品主要用于户外显示文字和简单的图像。1997年12月,日本先锋推出第一台家用等离子电视,使等离子电视第一次进入家庭使用。等离子电视的成像原理通俗地说就是是在两张玻璃板之间充填中性的放电气体,施加电压使之产生离子气体激励平板显示屏上的红绿蓝三基色磷光体荧光粉发出可见光。等离子腔体的明暗和颜色变化,合成各种灰度和色彩的电视图像。

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等离子电视成像原理示意图

    等离子电视中的每一个等离子腔体都是一个单独的像素点,所以理论上只要像素点足够小,等离子电视的像素可以无限高,这样就打破了CRT电视清晰度的限制。同时等离子不再需要后置或下置投影枪,厚度大大减小,达到了壁挂的要求。

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等离子电视侧视图

    等离子电视可以支持更多的播放设备,成像技术本身不需要进行模拟、数字图像格式的转换,通过DVI/HDMI等数字接口可以完美的高清信号。屏幕比例由CRT时代的4:3变为16:9,宽屏幕的比例使观看者获得影院般的感受。同时等离子电视具有亮度高、对比度高、色彩还原性好、灰度丰富、可视角度大、对迅速变化的画面响应速度快的优势,是目前比较成熟的电视显示技术。但是等离子电视也有自身的缺陷,气体的显示方式导致功耗和辐射量较大,图像长时间静止的情况下还会出现灼烧现象。

 

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液晶电视

    液晶电视是目前主流平板电视市场的另一重要组成部分,LCD液晶电视的工作原理可以概括为两张玻璃基板之间加入液晶分子,通入电压后分子排列发生曲折变化,屏幕通过电子群的冲撞,制造画面并通过外部光线的透视反射来形成画面。

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液晶电视成像原理示意图

    1888年奥地利植物学家发现了液晶分子,但是直到1968年美国才做出LCD产品,并且没有投入实用。1972年夏普推出了世界第一台液晶电子计算器,之后推出了用于特殊行业的液晶显示设备,标志着液晶正式进入显示领域。1996年,日本索尼公司制造出第一台家用液晶电视。

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夏普早期液晶计算器

    液晶电视与等离子电视在成像原理上有根本的不同。等离子沿用了气体与荧光粉的成像介质,而液晶则使用了一种全新的物质。

    这种液体晶体显像的方式的优势主要体现在:画面的细腻程度超过以往所有的显示设备,并且分辨率的提高更加容易。液体晶体比较稳定,屏幕的寿命可以达到60000小时。也不会有气体显像所产生的画面闪烁问题,耗电量大幅降低,除电磁波外可以达到零辐射。

    液晶电视也有其局限性,液体晶体的转动和遮透光需要一定的响应时间,在播放快速画面时液晶电视的清晰度不如CRT和等离子电视。液晶电视的色阶一般为8BIT-12BIT,远远不及气体显示方式的14BIT-18BIT,反映到画面上就是层次和进深感不够。而且液晶的工作有温度要求,所以液晶电视在温度很低的地区不能正常使用。

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目前世界最大尺寸液晶电视

    平板电视是目前电视产业中绝对的主角,如果说早期的背投淘汰显现管是人们一厢情愿的话,那么现在看来平板电视全面替代CRT电视则是大势所趋。就液晶和等离子来说,目前两种电视都有其固有的优点和缺点,还没有一种完美的显示技术出现。相信如果液晶和等离子长期不能很好解决自身缺点的话,在不久的将来必将出现新的技术取代它们的位置。

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显示新锐:LED、OLED液晶电视

显示新锐:LED、OLED液晶电视    


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LED液晶电视

    LED液晶电视是依托液晶技术经过改良背光源后推出的新一代产品。前面提到过液晶电视的成像是需要光源支持的,为传统的液晶电视提供光源的是冷凝式灯管,这种灯管寿命短、发光质量差,不能还原出优秀的画面。而采用LED背光照明后色域和对比度被扩大,色彩效果有明显的提升,画面显示更加真实、自然。由于LED背光源的体积比冷凝式灯管小,所以LED液晶电视的厚度进一步减小。

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OLED液晶电视

    OLED液晶应用于手机等小屏幕产品时间较早,最近才被应用到电视制造领域。其成像原理是在原有液晶板电极之间夹上有机发光层,当正负极电子在此有机材料中相遇时就会发光,从而成像。OLED将液晶电视厚度降到了几乎不可能再薄的底部,上图所示的OLED液晶电视只有3MM的厚度。除了厚度降低外OLED还能有效的提升色彩的表现力和亮度。不过目前OLED受技术的局限只能生产小尺寸的液晶电视产品。

    LED和OLED两种显示方式进一步提升了液晶电视的显像效果,现在看来是未来发展的趋势。不过技术的不成熟导致良品率低的问题还有待解决。另外发光原件成本的高昂决定了最重产品的价格目前无法被家庭用户接受。相信这些问题解决后就轮到LCD液晶电视退出历史舞台了。

写在最后:

    以上为大家简单的介绍了一下电视产业百余年来的发展历程,我们可以看出随着科学技术的发展,电视的换代速度越来越快,CRT可以在电视舞台上驰骋几十年,而背投却只有十几年的“寿命”,现在风光无限的液晶、等离子电视说不定哪天就会被OLED或者更先进的显示技术所淘汰,使我们不得不为人类的智慧所折服。当然显示技术的发展永远不会停止,因为人类对高品质图像的追求永无止境。让我们拭目以待,看看在不久的将来还会出现什么样的电视产品。

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