显示门派大解析(下):其实,LCD灭过自发光
史诺早先讲过现代自发光的三张牌(OLED/QLED/μLED),上回又谈了显示的发源地CRT和LED显示屏,是时候谈谈当代的霸主LCD了,不过在那之前,我们再聊一个比OLED更早开疆辟土的自发光技术—电浆显示器(PDP)。
PDP
中文:电浆显示器/等离子显示器
英文:Plasma Display Panel
PDP也是显示器的骨灰级技术,更是OLED自发光之路的老前辈,1964年伊利诺大学师生将电浆显示应用在PLATO电脑时,邓青云先生(OLED发明人)还未满18岁,如果时间再往前追到1927年的电浆显示器理论阶段,邓先生还在陪送子鸟下棋呢。
送子鸟:“准备好降落邓家了吗?”
青云:“等等,这局有些纠结,再等我二十年。”
RCA公司公开液晶显示技术时是1968年,邓先生发现OLED的时间是1979年,而OLED Display的里程碑还要等到1987年…,好好好,历史部分到此结束,可以简单归纳从显示器的角度来看,电浆与液晶算是同学,而OLED得叫PDP一声老学长。
这些年份当然不用记也不必纠结,一堆xxxx年对讨厌历史的人来说是种精神折磨,这个史诺非常清楚,显示历史以后再做不乏味整理,我们先有个技术前后更迭的概念就好。
图:自发光的电浆电视
继续原本的话题,一般喜欢形容PDP为许多迷你荧光灯的集成,这确实是很贴切的形容,如果换个角度想,也可以把PDP当作CRT的再进化,还记得CRT是派一个枪手去射满是灯的墙吗?即使最厉害的枪手可以同时开三把枪,动作速度还是存在人体极限,也因此限制了荧幕的大小、分辨率,以及显示器的厚度。
Display是要骗过人眼的,要能构成乍看同时亮起的图像,还要能制造连续影像的假象,一个枪手能在1/30秒(FPS等于30)内瞄准一百万颗灯已是极限,但画质升级是影像发展的主旋律啊!不能因为这个限制停下脚步吧?
突破界线的方法其实很简单--“雇用更多枪手”。
没错,如果每个枪手只专心瞄准一个灯,然后再派一个总司令,透过耳机给特定的枪手下指令,就可以短时间内操作更多的像素、制造更高画质的显示效果,同时把显示器从CRT的厚度诅咒中解放。
图:CRT的光源控制逻辑
图:PDP的光源控制逻辑
在PDP的故事中,枪手就是电浆,靶和CRT一样是荧光粉,总司令就是Driver IC,随着半导体技术的进步,与TFT的出现,这种一对一定址控制的逻辑,就成了今日显示技术的主旋律,PDP虽然已成云烟,却为显示技术开启了一条无限展延的道路。
PDP是货真价实的自发光,像素化与全彩化一体成形,每个PDP子像素的发光原理就和日光灯一模一样,重点来了,把迷你荧光灯排成显示器,像素尺寸又回到“灯的大小”这个限制,再复习一下,像素大,荧幕尺寸就要大,观赏距离也要跟着拉远,画质细致度才能过人眼这关,PDP在跟LCD竞争时,锁定的是40吋以上的大荧幕市场,而当时大尺寸需求未成气候,电浆电视又大又贵又有烙印的诅咒,定位就变得有点尴尬,所以即使疯狂行销PDP为崭新的“次世代技术”,市场需求还是欲振乏力,终于最后无以为继。
没错,当年PDP还有技术独占等等等的商业问题,但其实PDP的失败并不无辜,即使以现代的角度来看,电浆显示的核心问题还是在,性价比与规模拼不过同侪LCD,发展性也不比后辈OLED,退场本是历史的必然,只是时间早晚的问题。
九零年代全彩电浆显示器问世,前后不到20年的时间,PDP就以过度技术之姿黯然退场,随后OLED继承了前辈的意志,成了近代自发光的代名词。有趣的是,如果去回顾当年PDP的光荣时期,会发现新旧世代间的共同语言非常多,比如针对LCD主打高对比广色域、摆脱不掉烙印(burn-in)问题、喜欢号称“次世代技术”等等,哈!是不是很眼熟?OLED出道时就是打一套PDP流的拳法,决定性的不同在于OLED直接“从小发展”,往PDP无法触及的小尺寸开始耕耘,而拥有手机市场做根据地的OLED,就好比刘备有了荆州,放眼天下的养分足了,自然开始往益州发展。
图:隆中对
玄德借过一下,我们要讲的是曹操。
LCD
中文:液晶显示器
英文:Liquid Crystal Display
由于CRT与OLED难以做大,PDP又不适合做小,液晶显示的“适用性”就成了进军市场的完美武器,平板显示技术淘汰CRT很直观,而对比只能打大尺寸的PDP,和还在跟小尺寸练功的OLED,LCD小自手表、计算机,大至电视市场全部染指,等于是张开双手拥抱整个消费电子市场,狂!太狂!
能这么狂,靠的就是神奇的液晶、划时代的TFT,以及光源控制的分离。
对,在大家忙着想如何把灯缩小、把控制时间缩短,一边还得防止他们互相干扰(Cross-talk),还要同时顾及灯的寿命跟封装时,LCD直接跳过这些问题,把发光、像素化与全彩化分成三个机制,看似以繁御简,却完美解决了高画质的技术难题。
“没关系,你们慢慢抢玉玺,我来挟持汉献帝。”
图:曹操与汉献帝(本名刘协,别名高画质)
是啊,这么麻烦又下流的事情,一般人是不会想到的,但曹操想的不一样,什么反应时间、高对比、广色域那些,都是别人眼中的战场,曹某觉得色彩刚刚好就好,对比还可以就好,高画质嘛那才是真理,孟德要的是“各种尺寸、各种观赏距离都能满足的高画质”!
所以目标条件有三:
1. 像素要能比CRT还小
2. 荧幕尺寸要能比PDP还大
3. 当然,必须是平板形的显示(FPD)
用基本的套路想,这需要“高密度光源”与“高密度控制”的结合(因为你终究得点亮灯),幸运的是1949年TFT诞生了,实现在大面积玻璃上搞半导体的可能性,所以先解决了各种尺寸高密度控制的问题,接着轮到光源说话了,可是…荧光粉直接洒在TFT上无法点亮啊!荧光灯也无法再迷你下去了啊!CRT与PDP的套路都被封死了,至于OLED…啊?那是什么?曹某听都没听过!所以想破头啊,想到头风又犯了!到底有什么方法能不被光源的物理特性绑架?
没错,石头搬不动时,我们就不搬它,绕过它。
解放光源尺寸的捷径就是“不理会光源的尺寸”,直接把光导成一个大型平板灯,再用过滤的方式管理光,只要最后能实现点光源的微控制,谁在乎光源一开始长什么样?想通以后的LCD仰天大笑,笑了足足三天三夜,PDP用什么迷你荧光灯?幼稚!俺就塞一堆大管的荧光灯做光源,龙吟虎啸!豪气万千!
LCD如此逆向操作,画质还辗压PDP,让PDP气到入棺时还不愿意闭上眼睛。
左图:典韦,英文名字TFT
右图:许褚,英文名字LC
让LCD魔法实现的秘密除了TFT外,就当属液晶(LC)了,这个来自外太空的魔法材料,与TFT搭配得 天衣无缝,霸道到几十微米的光能不能通过,都要看它们兄弟俩的脸色,TFT说可以,液晶就放行,TFT眉头一皱,液晶就叫光回家吃自己,控制的细致程度完全超越同期的自发光技术(直到现在依然领先)。
所以LCD的路径就从一整片白光开始,过了液晶后完成像素化,然后再用彩色滤光片完成全彩化,一步步完成光控制的三重奏。当然,这是非常简略的说法,液晶的丰功伟业终还有许多幕后功臣,包含非常关键的“偏光片(Polarizer)”,技术细节得从偏光原理说起,建议有心人拜读叶国光叶老师的文章。
光的控制分离有两个意义,一是TFT电路上放的不是光源了,是液晶,所以发光模组往后移,从此称之为“背光”,二是光源的选择打开了,LCD可以不用管光源大小与封装,自由地选择效率最好、最便宜,同时也最稳定的发光源,于是在LED发展成熟后,背光的王座由冷阴极管(CCFL)交接给了LED。
说到这里不得不来个贴心小提醒,2009年开始火红的“LED电视”,本质上就是背光换成LED的LCD电视,这是行销王三星的命名魔法,目的是让消费者以为是“全新的东西”,虽然行销本身没有对错,会打这种拳法的也不是只有三星,但三星品牌太大了、行销力太强了,导致很多人分不清LED电视和LCD电视的差别,行销的“命名大法”就成了技术原理普及的障碍。
想当年,有多少人相信LED电视是如同PDP、OLED这样的技术革新?回看今日,还有多少人觉得“量子点电视”是火星技术革命?又有多少人以为“超4K”是比4K分辨率更高的广播技术?
嗯,你知道的,都是因为它。
总结一下LCD与LED的纠葛吧!如果LCD是曹操,那LED便是司马懿了,在LCD的下半场,LED一直尽心尽力的辅佐,扮演LCD最强的光之军师,而且屡出奇策,协助主公打赢好几场精彩的巅峰之战(高对比、广色域、薄型化等等)。要知道,司马懿再怎么雄才大略、野心勃勃,自始至终都是主公的左臂右膀,即使三星大声喊着LED万岁,LED也没有篡魏的意思。
不过,它的儿孙(μ司马)就不好说了。
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