從凸面到凹面再到頭戴 看顯示器的發展歷程

2025-05-13 08:11:10

    電腦的出現，讓人類社會前進了一大步，在這其中，處理器、顯卡、硬碟、內存等設備都是人們經常談論的硬體產品，而其實最應該被談論的卻是它，沒有它你又如何能看到電腦帶來的一切呢，沒錯，今天要說的就是顯示器，從早期的黑白世界到現在的色彩世界，顯示器走過了漫長而艱辛的歷程。

最早期的CRT顯示器

    在我們接觸最早的就是CRT顯示器了，而CRT的全稱是陰極射線管，也就是我們現在俗稱的顯像管，是由布勞恩於1897年製造出來，也是之後CRT顯示器的核心部件。

CRT顯示器結構示意圖

    陰極射線管主要有五部分組成：電子槍，偏轉線圈，蔭罩，螢光粉層及玻璃外殼。陰極射線管顯示器（CRT）在當時的技術水平上，是實現最早、應用最為廣泛的一種顯示技術，具有技術成熟、圖像色彩豐富、還原性好、全彩色、高清晰度、較低成本和豐富的幾何失真調整能力等優點。

CRT顯示器具體構造

    可以看到，早期的CRT顯示器具體構造主要包括陰極射線管、視頻放大電路、住電路板、電源輸入以及信號輸入等幾部分，視頻放大電路又分為預視放和視放輸出兩部分。另外內部還有場掃描電路、行掃描電路、開關電源以及模式識別與控制電路。

   之前就介紹過，CRT顯示器最重要的部位就是它的顯像管，而顯示器的顯像管共發生了四次革命性的發展，也正是這幾次重要的革命性發展讓顯示器從球狀顯示屏變成了平面顯示屏。

    我們如今使用的顯示器都是平面或者曲面，也就是凹面，但80年代以前的人，相信接觸最早的都是球面屏顯示器了吧，這種顯示器現在已經很難再見到了。

早期的球面顯示器，屏幕是向外凸的

   其實在上個世紀90年代以前，顯像管都是球面屏的天下，在這個階段顯像管的螢光屏所呈現的圖像在水平和垂直方向必然都是彎曲的，圖像也隨著屏幕的形態彎曲，越到屏幕邊緣失真越厲害，圖像嚴重失真而且實際顯示面積較小，彎曲的屏幕還很容易造成反光現象。

具體的屏幕凸出形式如圖

    時間移至90年代初期，應該說是顯示器平面直角的時代。這種平面直角的屏幕四角是略微圓弧的，但實際上也是一個球體的一部分，只是這個球體的直徑很大，使得屏幕看起來幾乎是個平面。在原理上與現在的曲面顯示器的曲率是完全相反的，曲屏顯示器是曲率越小，直徑越小，屏幕也就越顯得曲面，它則是直徑增大，屏幕變平。

    不過在當時，這種平面直角顯示器的出現還是讓人振奮的，因為它大大緩解了圖象的變形，而且避免了燈光的反射。具體來講，就是純平顯像管具備了畫面清晰度高、畫面扭曲度減少、色彩更真實、可視角度增大的優勢。

    到了90年代末期，一種嶄新的完全平面顯示器出現了，它使CRT顯示器達到了一個新的高度。這種顯示器的屏幕在水平和垂直方向上都是筆直的，圖像的失真和屏幕的反光都被降低到最小的限度。這就是以LG「未來窗」為代表的三重平面產品的出現為代表的顯像管技術歷史上的第三次大革命，同期出現的還有以三星丹娜技術為代表的「視覺純平」—通俗地說就是「看上去是純平的」。也就是讓屏幕看起來更平了，但是並沒有從根源解決問題，都只是視覺上的一種欺騙吧，直到「方管」的出現！

    顯像管技術的第四次革命性發展是「方管」的出現。說白了，CRT顯示器出現邊角顯示變形是傳統的顯像管技術所致，也就是圓形偏轉線圈導致。而「方管」技術的出現徹底改變了這一狀況。作為一種革命性的技術變革，「方管」技術把傳統的圓形偏轉線圈換成全新的矩形偏轉線圈，同時採用方錐形的玻殼以及三重平面。在矩形偏轉線圈的調整下，電子束的偏轉誤差大大減少，在顯示屏的每個點上都可以準確聚焦。這就解決了長期以來CRT顯示器邊角顯示變形的問題。

LCD時代到來

    最終取代了CRT顯示器，就是我們現在都熟悉的LCD（液晶）顯示器了，世界上第一臺液晶顯示設備出現在20世紀70年代初，被稱之為TN-LCD（扭曲向列）液晶顯示器。

    作為顯示器設備，LCD確實有著很多的優勢：

1.機身纖薄

    與比較笨重的CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。

2.省電，不產生高溫

    它屬於低耗電產品，可以做到完全不發熱(主要耗電和發熱部分存在於背光燈管或LED)，而CRT顯示器，因顯像技術不可避免產生高溫。

3.低輻射，益健康

     液晶顯示器的輻射遠低於CRT顯示器（僅僅是低，並不是完全沒有輻射，電子產品多多少少都有輻射），這對於整天在電腦前工作的人來說是一個福音。

4.畫面柔和不傷眼

     不同於CRT技術，液晶顯示器畫面不會閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。

     但是在早期它也有著缺陷，LCD液晶屏的遠離是在兩塊平行板之間填充液晶材料，通過電壓來改變液晶材料內部分子的排在列狀況，但是由於技術的不成熟，在最初的LCD液晶屏只可以做到單色顯示，也就是黑白顯示，沒有彩色，這就造成了讓對色彩要求苛刻的專業人士和部分遊戲玩家不得不放棄對它的追求。

    而且早期過高的成本造成了它高高在上的價格，也讓相當一部分囊中並不飽滿的用戶不得不繼續留守自己的CRT顯示器。

TFT-LCD面板構造（當前最流行的IPS與MVA都屬於TFT面板）

    直到技術人員終於在兩塊平板間再加上三元色的濾光層，從而真正實現了顯示彩色圖象，讓液晶屏可以呈現色彩，才終於讓它成為了人們選擇顯示器的真正考慮對象。

    LCD顯示器最終成功取代CRT顯示器後，也經歷了一系列的成長。從構造方面來說的話，分為被動矩陣式與主動矩陣式。

（1）被動矩陣式——典型的面板類型為TN，也就是早期我們常常使用的電腦面板

    TN面板,全稱Twisted Nematic(扭曲向列型)面板。由於低廉的生產成本使TN成為了應用最廣泛的入門級液晶面板。TN面板的特點是液晶分子偏轉速度快，因此在響應時間上容易提高。不過它在色彩的表現上要差一些。TN面板屬於軟屏，用手輕輕劃會出現類似的水紋。由於可視角度的不足目前這樣類型的面板顯示器本已逐漸退出主流市場，但由於電競顯示器的出現，再次活躍了起來。

TN面板實拍

優點：TN面板的優點在於輸出灰階級數較少，液晶分子偏轉速度快，響應時間容易提高，而且輻射水平很低，眼睛不易產生疲勞感。

缺點：TN面板的缺點是作為原生6Bit 的面板，TN面板只能顯示紅/綠/藍各64色，最大實際色彩僅有262.144種，而廣視角面板都具備原生8bit的色彩，因此過渡性更好。加上TN面板提高對比度的難度較大，所以相對來說TN色彩偏蒼白，不夠豔麗，可視角度較小，偏離中心來看的話會有明顯色偏和亮度差別。

（2）主動矩陣式——TFT-LCD液晶顯示器（當前最流行的IPS與MVA都屬於TFT面板）

TFT有出色的色彩飽和度，還原能力和更高的對比度，即便強光照射下依然看的非常清楚，但是缺點是比較耗電，而且成本也較高。

左側：IPS 右側：TN

    在這期間也出現了LED與OLED屏幕，但是都沒有成為顯示器的主流設備，主要是因為價格與技術的原因，目前主要用於大屏或者手機。而當初觸控螢幕顯示器的出現貌似讓人看到了未來趨勢，但操作的不方便，最終讓它敗給了鍵盤與滑鼠。

    目前的屏幕趨勢正在向著曲面屏幕方向發展，這種顯示器不管在遊戲還是電影效果上，都為人們帶來了更加震撼的感覺，也正是因此，讓它慢慢成為目前市場上的寵兒。但是未來或許都不會屬於它們!

未來或許就是頭顯的時代

    VR作為下一個時代的交互方式，其具有的沉浸感、交互性、想像性是現有的其他交互方式無可比擬的。雖然目前的VR行業整體還處在很初級的階段，技術上頭戴顯示等產品的出現，效果還是有很多的瑕疵，但這些都基於技術的不成熟，讓VR虛擬實境也有很多的短板，此外軟體的開發也還是剛剛上路。但是毫無疑問，VR虛擬實境是很值得期待的技術，未來在多個領域都將有顛覆性的影響，相信未來的顯示器或許就將被其所取代。■

    本文編輯：宋陽

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