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「顯示器的演化歷程」－過去、現在、未來

文/雄浪國際股份有限公司 張國偉

說真的，我並非是科班出生的專家，只是在日系顯示器公司上班的小職員，要由我來說明顯示器的演化歷程，還真有點師出無名。但為了廣大的使用者，我只得運用所有的資源硬著頭皮寫下去了，若有不周之處敬請見諒。在談顯示器之前，我想先談談關於人與人之間資料的傳遞模式。顯示器尚未發明之前，所有的資訊與文化的傳輸主要是仰賴「紙」和「文字」，所以我想其實是「紙」的應用和「電子科學」的結合才帶出顯示器的發展。我還滿喜歡某企業的標語「科技始終來自於人性」，或許在不遠的未來，電子紙的發展會更加成熟普及，因此顯示器的發展將能提供各行各業更為便利、實用的工具。

1. CRT顯示器
CRT顯示器起源於100年前，德國的科學家發明了映像管，但因當時科學技術的關係尚未能大量生產，直到約50年前電晶體的發明才進入可以量產的階段，開啟人類文明與科技的新紀元，帶來嶄新的未來。

1-1. CRT顯示器的組成
「CRT」是Cathode Ray Tube陰極射線管的縮寫，而CRT顯示器的構成主要由電子槍、線圈(Deflection coils)、遮罩(Shadow mask)、磷化螢光粉層(Phosphor)、玻璃螢幕及控制電路板組成。當控制電路板接收訊號後，電子槍產生電子光束，利用遮罩正確引導電子光束打在磷光物質而產生亮點，電子槍會從顯示器的左上角開始向右邊掃描，然後由上而下依序反覆的掃描，即構成我們看到的影像。
顯示管構造圖

參考資料來源http://doom9.cdpa.cc/index.html?/video-basics.htm"

1-2. CRT顯示器的優缺點
經過50年的產品研發，CRT顯示器不管是在桌上型電腦還是電視機，早已融入我們的生活當中，並且因科技不斷的進步，不論是畫質或是產品穩定性上，早具備優秀的表現，也成為未來顯示器發展中對於畫面表現的基準。

CRT顯示器的優點：

◎顏色表現
CRT 的顏色表現不管是在色彩階調的準確性，或是對比飽合度的優良表現，都是其他顯示技術無法比較的特性。由於CRT技術很早就被業界廣泛的利用與開發，所以一般而言在技術成熟度及價格方面是最為讓消費者所接受的。

CRT顯示器的缺點：

◎物理限制
一般而言，CRT顯示器主要的物理限制來自於磁力的影響，無論是失焦或是色收斂問題都與它有關聯性，這也是無法完全避免的問題。

◆失焦：
由於電子光束的聚焦非常依賴電子槍和線圈的品質，若有老化或是物理性的偏移，就會產生失焦現像而造成畫面模糊，如<圖一>所示。然而全部的畫面都要有完美的聚焦通常並不容易，尤其是全平面或超平面的映像管，在畫面的四個角落是最容易發現失焦的區域。

圖一：失焦>　

◆色收斂：
基本上顯示器的顏色是由三原色(R、G、B)相互混色而來，以一條白線為例，是由電子槍的準確控制將三原色打在同一條線上，以至於畫面上能夠顯示出一條白線，這同樣會受線圈和電路控制的性能所影響。換言之，若電子槍無法準確控制的話，則會造成色收斂失敗的問題，如<圖二>所示。而顯示器周圍若放置磁性物品的話，也容易受到影響而出現色收斂現象。

圖二：色收斂

◆地磁：
有一些顯示器在純白色畫面時，會發現部分區域出現「色偏」的情況，有點像是畫面被染色了一般，如<圖三>所示。這是由於映像管的物理特性，受到地球磁場影響所引起的問題，當然若顯示器周圍有磁性物品的話，也容易產生此現象。

圖三：地磁現象引起的「色偏」問題

◆幾何失真：
幾何失真現象顧名思義乃畫面出現幾何變形的問題，如桶狀、梯形、平行四邊形、傾斜等不規則的圖像變形，一般可以透過控制電路來處理調整，但若已超出可以調整的範圍，將會影響使用者在圖像上的判斷，如<圖四>所示。

圖四：幾何失真

◎體積
只要是曾使用過CRT顯示器的朋友們，心裡一定會有同樣的想法－「龐大的體積」問題。的確對於空間的利用來說，真是一個令人困擾的致命傷，而對於專業的設計師們所用19吋以上的機型，少說也有25公斤以上的巨獸，若沒有足夠寬敞的工作環境是很難使用的。

1-3. CRT顯示器的現況
儘管CRT顯示器對於人類的生活與科技發展有極大的貢獻，在環保意識抬頭和新顯示器技術的發展之下，CRT顯示器漸漸的在產業界中被取代。根據歐洲「蒙特婁公約」嚴格規定2002年起全歐洲禁用CRT顯示器，而2003年起美國加州地區也禁用CRT顯示器，無疑是對於CRT顯示器製造商下了必須轉型的最後通牒。一直是CRT顯示器龍頭老大的SONY 新力公司，在2005年秋天宣布將關閉映像管工廠，並將主力放在超薄型電視機的開發上，而其他廠商也紛紛投入新顯示器技術的研發。至今在台灣雖然還是可以購得CRT顯示器，但可選擇的品牌和樣式已經愈來愈少，或許再過幾年市場上就看不到CRT顯示器的蹤影了。

2.LCD液晶顯示器
許多人都會以為液晶顯示器是近幾年才發明的新產物，其實「液晶」(Liquid Crystal)起源於1888年由奧地利的植物學家萊尼澤(Friedrich Reinitzer)與德國的物理學家雷曼(Otto Lehmann)，利用偏光顯微鏡觀察加熱安息香酸膽石醇的混濁狀態，證實有「流動晶體」的存在，並開始了液晶的研究。
就在「液晶」被發現的80年後，1968年美國RCA公司發表了首台利用液晶特性來顯像的顯示器，至今經過不斷的技術的研發與改良，才有現在各3C賣場可看見的LCD液晶顯示器。

2-1. LCD顯示器的組成
LCD液晶顯示器為「Liquid Crystal Display」的縮寫，主要的組成為液晶面板、控制電路、電源電路等電子零件。由於液晶體本身無法自行發光，所以需要藉由背光源投射出光線來產生成像。而詳細的成像原理可到顯示器廠商的網頁中，都可以找到相關的資料，在此就不多說。

2-2. LCD顯示器的優缺點

LCD顯示器的優點

◎畫質表現

◆聚焦&無幾何失真
這二項特點我必需要同時間說明，由於LCD顯示器成像原理主要是利用每個「像素」以「點對點」的關係來顯示，而不會發生像CRT顯示器因為電子光束無法準確打在同一點上，而產生失焦的現象。同樣，也因為每一片面板上的像素排列，都是有規則性的固定排列，基本上也不需要調整畫面大小、位置等幾何設定，所以更不需要擔心會出現幾何失真的問題。

◎健康與環保

◆省空間
在過去CRT顯示器的時代，若自己的工作桌上可以擁有一台21吋高畫質CRT螢幕的話，那已經可以說是相當高級的工作環境了。但是反觀今日，LCD顯示器的普及帶動工作空間的新思維，今天我們可以在工作桌上使用兩台17吋的LCD顯示器，不僅佔用的空間沒有以前多，而且還可以大幅增加個人的工作效率。若不是LCD顯示器省空間的特性，可能我還只能停留在過去單機作業時代，如果有可能的話，我還想在嘗試同時使用三台LCD顯示器，看看是否能有不一樣的應用方式。

◆省能源
以一般15吋~21吋CRT顯示器而言，耗電量約為80W-160W左右，而以15吋~24吋LCD顯示器來說，耗電量約30W-110W左右，很明顯LCD的耗電量節約至少30%以上，長時間使用下來可以節省的能源是相當可觀的。

LCD的缺點

◎顏色表現
由於早期面板控制零組件的效能和品質表現能力有限，以至於一般面板只能表現6 Bit的顏色輸出，這當然無法與CRT顯示器的8Bit顏色輸出來相比。不過，近幾年面板產業的技術不斷開發成長，現在的LCD顯示器在顏色表現上已有超越CRT顯示器的趨勢。

◎可視角度
「可視角度」這個名詞是近幾年LCD顯示器流行之後才被提出來討論的問題，顧名思義是指可完整顯示顏色的視角度數。如同顏色表現一樣，早期的可視角度大約也只有140度，所以使用者若不是正視顯示器，顏色與亮度就會有大幅度的改變，可能看不清螢幕的畫面。如今，以現在的面板技術已可提供「高可視角度」的產品，消費者只要注意留心產品的規格表，就可以買到不錯的產品，有關於面板技術的說明，我留到下一章節再仔細說明。

2-3. LCD的現況
如果各位讀者有注意這兩、三年各大資訊展的情況，就不難了解LCD顯示器市場動態，而以下部分是筆者所觀察到的狀況。
首先在我的記憶之中大約在西元2000年左右，LCD顯示器在市場開始起飛，由於市場初期除了有各大知名品牌投入市場之外，還有部分電子資訊相關公司轉型投資搶進LCD顯示器市場，以至於千禧年時在資訊展上可以看見LCD顯示器市場百家爭鳴的盛況。但經過幾年市場運轉與衝擊之下，如今還可在市場上站有一席之地的廠商，相對來說為技術較成熟、對市場反應較快，而且公司體制健全的優質品牌。第二部分以產品面來看，除了朝向大尺寸開發之外，顯示比例也從4：3提升為16：9(10)的寬螢幕，另外還要同時支援各式多媒體介面，而LCD顯示器的市場定位也漸漸進入數位化家庭的時尚家電。

閱讀完上面的文章後，對於想採購LCD顯示器的朋友們，如同我在先前所提到的：「這世界上沒有最好的顯示器，只有最適合你的顯示器」。而對於如何挑選一台專屬於自己的顯示器，請持續閱讀下一篇的章節吧!

電子報文章(勿由此編輯)｜2008-01-02｜ ｜數位典藏國家型科技計畫內容發展分項計畫｜人氣 :