【IT168 评论】在《深度分析：拿什么来欣赏HDTV？—尺寸篇》中我们从人体视觉工程学的角度讨论了欣赏高清晰度电视节目所需的电视机尺寸，遵循的原则就是“系统显示效果要等于或接近于一名正常视力者在观看原视景物或演示时的临场感觉，同时又要充分利用高清晰度数字电视广播所提供的清晰度，做到既不浪费又不失真。”用一句简单易记的语言来表述就是：电视机的分辨率为1920x1080，宽高比为16:9，尺寸满足图像高度大约是观看距离的三分之一。

    根据此原则我们得出了即使相对小客厅的2米观看距离，电视机屏幕对角线的尺寸也应该达到50英寸，下面我们就来看一下可以提供如此大尺寸的电视机有哪些种类，以及它们的优缺点。
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    这篇文章我们将介绍液晶和等离子电视机。

    液晶（LCD）电视机原理

    液晶显示器件几年前还只是用在笔记本电脑等便携式设备上面，但从2004年开始，30英寸级别的液晶电视大量进入市场，并已有50英寸以上级别的样品展示。大屏幕液晶电视面板全部采用薄膜晶体管液晶显示屏（TFT-LCD），结构如图1所示。其工作原理可简述如下：由背光源发出的白色自然光经过下偏振片（起偏器）后变成线偏振光，而上偏振片（检偏器）的偏振方向与下偏振片相互垂直（常白模式）或相互平行（常黑模式），夹在中间的液晶分子形状为长棒型，在制造过程中要使液晶盒中分子的长轴（光轴）方向由下到上旋转90°，并在下表面与下偏振片的偏振方向同向。在常黑模式中，当液晶盒两端不加电压时，液晶分子的旋光性使从下偏振片过来的线偏振光的偏振方向旋转90°，正好与上偏振片的偏振方向垂直，光线完全不能通过，相应象素显示为黑（常黑模式的意思即为不加电压时显示黑）；当液晶盒两端加上电压后，液晶分子的长轴方向将会顺着电场方向排列，则旋光作用消失，光线可以通过上偏振片，相应象素显示为亮。下玻璃基板上的薄膜晶体管（TFT）的作用就是“开关”加在相应象素上的电压，以控制液晶分子的排列方向，从而控制背光源发出的光能否透过显示屏进入我们的眼睛。彩色滤光片的作用是将背光源发出的白色光转换成红、绿、蓝三基色光，从而合成出需要的彩色图像。
 

TFT-LCD显示屏结构示意图

    TFT-LCD电视比普通CRT电视具有许多优点，首先是它的平板化使厚度减小到几厘米，可以节省大量空间；在重量上减少到了CRT的1/4左右，耗电量仅为CRT的1/2到3/4；更为现代人看中的是环保方面，LCD电视没有X-射线辐射，有利于使用者的健康，且可以做到无铅化，避免了CRT对环境造成的污染；另外，由于不存在电子束的汇聚问题，LCD电视不存在几何失真和散焦现象，不受电磁场的干扰；还有就是LCD电视的分辨率可以做得很高，能满足高清晰度显示的要求。

    不过毕竟TFT-LCD显示器件用于大屏幕电视的时间还不太长，在综合画质的表现方面与CRT还有一段距离，主要问题出现在可视角、响应时间和彩色饱和度上。

1．可视角
 
    视角问题起源于液晶显示器件的工作原理，其对透过光强度的调制利用了液晶分子的光学各向异性，以及偏振光的起偏和检偏。问题的表现就是当偏离垂直观看位置时，对图像质量影响最大的对比度和彩色都会发生变化。这点从液晶显示器件的可视角定义就可看出端倪，与CRT和PDP可视角定义为亮度下降一半不同，LCD为对比度下降到10:1（垂直方向的对比度可达500:1以上）。现在已开发出多种技术来解决此问题，如IPS技术和MVA技术等，着眼点都在改变液晶分子的排列方向上。

2．响应时间

    响应时间问题也可从上面介绍的液晶显示器件工作原理中看出，其图像的明暗变化是通过控制液晶分子的取向实现的。我们知道物体的质量越大，其惯性就越大，也就越难控制，与CRT和PDP是控制电子相比，LCD的响应时间自然会大几个数量级了。解决的方法是选择低粘度的液晶材料，并采用过压驱动方式，现在已有8ms响应时间的产品上市。

3．彩色饱和度

    彩色饱和度也就是电视机的彩色表现范围，是由其红、绿、蓝三基色材料在色度图上的坐标点所围成的三角形面积决定的（参考文章：《较量：液晶与等离子谁能掌舵平板市场》）。液晶显示器件的彩色实现是通过彩色滤光片将白色背光的红、绿、蓝光谱过滤出来后再合成出彩色图像的，由于冷阴极荧光灯（CCFL）的长寿命和低成本特性，在TFT-LCD显示器件上得到了广泛的应用，但当将CCFL应用到液晶电视时，其光谱特性不够理想的缺点就暴露出来，目前液晶电视的彩色饱和度只达到CRT彩电的约70%。解决方法是采用其它新型背光源，如LED（发光二极管）、FED（场致发射显示）等。

等离子（PDP）电视机

    等离子电视是最早实现50英寸以上级别的直视型显示技术，显示屏的结构如图2所示。
 

三电极表面放电型交流等离子显示屏结构示意图

    PDP工作原理与照明用的日光灯完全相同，在前后两块玻璃基板之间充满了氖、氙等惰性气体，数据电极的作用是跟扫描电极配合，在寻址放电期间给需要发光的象素加上“启辉器”（产生壁电荷），以便显示图像期间当扫描电极和维持电极间加上电压后，加了“启辉器”的象素产生放电，没加的不放电。放电过程中氙气被激发并发出紫外线（与日光灯中的水银作用相同），紫外线再打到涂抹在后玻板及障壁上的红、绿、蓝三色荧光粉（日光灯管上涂的是白色荧光粉）发出可见光。所显示图像的亮度和彩色控制是通过对相应象素在一个电视场期间的放电脉冲数调制实现的，即数字化脉宽调制法。

    PDP由于是自发光器件，所以不存在视角和响应时间的问题；其彩色实现方式类似于CRT，所以色纯度和彩色饱和度方面也可以达到CRT的水平。但由于其独特的寻址驱动方式及灰度实现方法，使得PDP在发展过程中出现了一些问题，并招致了来自液晶阵营的批评，主要有以下几点：

1．亮度与分辨率及功耗的矛盾

    早期PDP所碰到最大的问题便是亮度不足，问题的根源在于分辨率提高之后，各像元的放电空间会变小，使得发光效率降低，而且PDP所普遍采用的寻址与显示相分离的驱动方式使得对发光无贡献的寻址期在电视的场周期内随着分辨率的提高，占用的时间会越来越长，造成亮度和分辨率性能的提高难以两全，同时也引出了亮度与功耗之间的矛盾。

    通过多年来在放电室结构、气体配方配比、电极形状以及驱动电路等方面的改进，PDP的发光效率已从早期的1.2lm/W上升到前两年的1.8lm/W，进而到现在的2.5lm/W，使得42吋PDP的功耗从400多瓦降到了200多瓦，从而基本解决了亮度与功耗之间的矛盾。PDP业界的目标是要把发光效率提高到5lm/W，使42吋PDP的功耗降到100多瓦。

    对于分辨率问题，早几年由于发光效率不够，采取的是将显示屏分成上下两部分同时进行扫描驱动的方式，也就是以牺牲成本（增加一倍的扫描驱动电路）来平衡亮度和分辨率之间的矛盾，现在由于发光效率的提高，已经不需要分开驱动了。当然PDP的发光效率始终是要受到放电空间的限制，所以PDP将自己限定在大屏幕显示市场，对于50吋以上的显示屏，PDP完全可以做到高清晰度显示同时又不影响亮度。

2．运动图象的假轮廓

    前面介绍了PDP的灰度等级是通过对相应象素在一个电视场期间的放电脉冲数调制实现的，在目前普遍采用的寻址与显示相分离的驱动方式中，将一个电视场又分成多个子场，对每个子场的放电脉冲数的权重进行编码，如对八子场进行二进制编码可获得256级灰度。对于采用二进制编码的子场驱动方法，效率很高，驱动电路也很简单，在显示静态图象时可以获得很好的效果。但由于高位子场所占权重太大，在一场内的发光时间分布是很不均匀的，而人眼对图象明暗度的感知是一段时间内的积分效应，且又有跟随图象运动的观察特点，这样当运动图象穿过某些特定灰度等级的区域时，人眼会错误的感觉到灰度的跃变，这就是通常所说的运动图象的假轮廓，具体表现就是当我们仔细观察运动中的人的皮肤等灰度变化很细腻的部分时，会感觉到一条一条的轮廓线。近几年的产品一般都将子场数提高到了12，对于同样只要获得256级灰度，已经开发出来了许多优化的编码方式，再加上一些新的驱动方法的采用，运动图象的假轮廓问题基本得到解决。

3．残影及寿命问题

    残影（burn-in）及寿命不高是PDP最受批评的两个问题，实际上对应的是荧光粉老化这同一个问题，CRT在发展初期同样遇到过。所谓残影就是当PDP长时间显示一幅静止图像，或图像的某一部分长时间不变时，如电视台的台标，由于屏幕各部分的亮度差别很大，明亮部分的荧光粉可能会受到永久损伤，亮度比别的部分明显下降，这样即使换成别的画面，原来图像的影子会长期保留下来，影响图像质量。而寿命则是由于荧光粉逐渐老化，使得亮度持续下降，以致难以获得满意的观看效果。通常看到的PDP电视的寿命指标指的是亮度降到一半时的时间，并不是平均无故障工作时间。早期的PDP由于借用CRT上的荧光粉，对PDP放电产生的紫外线承受能力不够，老化较快，使得寿命不足。但新一代长寿命、高亮度的PDP专用荧光粉已经实现商品化，使PDP的寿命提高了一倍以上，最新的PDP显示屏的寿命已达到6万小时，完全可以满足消费者的使用要求。另外需要注意的是最开始使用的前100个小时对荧光粉的老化非常重要，在此期间不要连续几小时观看同一个电视台的节目，以免台标在屏幕上留下残影，应该在广告期间换到别的电视台，使得整个屏幕可以得到均匀的老化。