为了享受还是生存？4K技术的风风雨雨

从1925年苏格兰人贝尔德研发出世界上第一个半机械式模拟电视系统以来到今天，通过电视机获取更好的视觉效果一直是人类不懈的追求。CRT显像管开启了电视行业的新篇章，之后又被背投、等离子、LED液晶等显示技术所取代。这些技术中，LED液晶终胜出，继续朝着更大的尺寸、更高的分辨率发展——它们也必须奔跑，因为现在连手机屏幕都是全高清的了。液晶电视的下一个目标是4K（Ultra HD）。但这个看起来很美好的概念走得相当吃力，毕竟纵观整个市场，基本上还是标清、普清的天下。那么4K，还有多远？

4K电视是什么

随着液晶屏幕的不断扩大，在分辨率不变的情况下，相应像素点距也随着增加，这样人眼就很容易看到像素点，形成较重的颗粒感，这也是全高清电视尺寸普遍在55英寸以内的原因。CRT因为清晰度和重量而止步于39英寸，难道液晶因为分辨率也只能止步于60英寸以内？显然不行。4K概念的出现，顿时让液晶面板尺寸有了更广阔的发展空间。2013年CES上，各视厂商主推的4K电视便成为了行业的焦点。

4K在电子产品领域真是个高端大气上档次的概念，所谓“硬盘讲究4K对齐，看片讲究4K高清”。当然此4K非彼4K，我们谈的是关于分辨率的那些事儿。在数字技术领域，通常用构成图像的水平方向的像素数描述数字图像的大小。但由于像素数量非常大，记忆不便，所以通常以K为单位表示，1K=1024，2K=2048，4K=4096。全高清图像水平方向上有2048个像素，也就是2K图像。那为什么我们看到的分辨率都是1920×1080呢？这完全是为了凑成16∶9的图像比例。同样的道理，4K图像分辨率就应该比2K翻一倍，达到4096×2160像素。在这个基础上，又衍生出多种显示比例，比如在电影行业就有Full Aperture 4K（4096×3112）、Academy 4K（3656×2664）等多种标准。而电视领域我们经常看到的是3840×2160这个标准，这也是为了凑16∶9的图像比例，与当前消费者接受的主流显示比例一致。

2012年5月，国际电信联盟发布了“超高清电视UHDTV”（或“Ultra HDTV”）标准的建议，将屏幕的物理分辨率达到3840×2160及以上的电视称之为超高清电视，业界简称为4K电视。其像素达到800多万，图像精细度是目前全高清标准的4倍，可谓是视觉的盛宴。

4K面板技术

从2008年全球金融危机之后，液晶面板制造业就成为了费钱吃力不讨好的活儿。截至2012年3月底，全球面板价格已连续19个月下滑，持续的价格走低让夏普、LG、三星、友达、群创、京东方等面板厂商一直在寒冬中挣扎。虽然索尼、三星、LG等一直在投入巨资进行OLED的研发，但至今收效甚微，何况亏损与研发不可得兼，总得找到新的利润点才能支撑下去。考虑到Full HD面板已经是一片红海，难以再有作为，因此，所有的面板厂商都把视线集中到了4K面板上。

4K面板关键的一点就是实现液晶更高清晰度的显示，所以在工艺上要实现两个提升：一是液晶涂层实现更高的像素密度工艺——这一点倒没有什么技术难度；二是液晶像素的TF T驱动层实现更高的密度。在大尺寸上实现这一点不仅意味着元件更精细，更意味着对长电路结构的稳定性的多种考验。

传统大尺寸液晶面板采用TFT技术叫做a-Si TFT（非晶硅薄膜晶体管），其特点是技术门槛成本低、量产和大型化容易，目前市面销售的大型液晶显示设备几乎都采用这种技术。但是非晶硅的电子移动率很低，如果驱动线路过长、过于精细，则性能无法保证。为了实现更高的分辨率，TFT技术在非晶硅的基础上发展出了多晶硅技术：Poly-Si TFT。P-Si又分为高温多晶硅（HTPS，High Temperature Poly-Silicon）和低温多晶硅（LTPS，Low Temperature Poly-Silicon），两种技术均适合制造高精细、高稳定性的TFT驱动电路。但是，HTPS由于制造技术特殊而不能大型化，只能用在1英寸左右的投影机面板上。

LTPS技术是通过对传统非晶硅TFT-LCD面板进行激光退火工艺来制造的。相比传统非晶硅TFT，LTPS的元件数量可减少40%，而连接部分可减少95%，极大地减少了产品出现故障的几率，可以说是一个价廉物美的好技术。但是，LTPS目前存在两个问题，一是TFT的漏电流较大，二是高迁移率多晶硅材料低温大面积生产设备制造较困难。在进行大面积激光处理时，良品率难以控制。因此，LTPS技术只能停留在6代线的水平，不适合制造更大尺寸的液晶产品。

索尼HR36，采用36英寸CRT显像管，重量88kg。

OLED与LCD构造对比。更轻更薄的O L E D有望成为下一代显示技术标准，然而道路并不顺利。

一张图说明单晶硅、多晶硅和LTPS的结构及速度关系。LTPS TFT的载流子迁移率达到100c m2/Vs以上，即使像素高精细化，也容易确保开口率，不会损失太多的亮度和对比度。

对于大尺寸液晶面板TFT驱动组件的难题，厂商已经找到了新的解决方案——金属氧化物Oxide的TFT驱动结构。Oxide TFT技术结合了a-Si TFT与LTPS TFT技术的优点，同时可利用溅镀法制造。市场研究机构IDC表示，面板厂商只需改变材料，同时投入时间及人力调整制程参数，就可提高良品率。因此，三星、LGD、夏普、友达等厂商举双手支持这一技术，京东方在这一技术上也有所突破。各厂商都在抓紧时间加强Oxide TFT技术的布局。

夏普的4K面板被叫做IGZO（In- Ga-Zn-O）面板，是一种铟镓锌氧化物半导体技术T F T驱动面板。IGZO TFT与非晶硅TF T相比能够缩小晶体管尺寸，所以不但可提高液晶面板像素的开口率，还容易实现高精细化。而IGZO正是金属氧化物Oxide TFT技术的一种。IGZO的载流子迁移率是非晶硅的20～30倍，虽然没有多晶硅高，但是完全可以接受。大大提高了TF T对像素电极的充放电速度，提高像素的响应速度，实现更快的刷新率。同时，更快的响应也大大提高了像素的行扫描速率，使得超高分辨率在TF TLCD中成为可能。另外，由于晶体管数量减少和单个像素透光率的提高，使得IGZO面板具有更高的能效水平。夏普龟山二工厂8代线量产小尺寸液晶面板即采用IGZO技术，同时夏普已经将这一技术引入10代线之中。

从现在全球大尺寸面板厂商的动态看，Oxide已经成为当前液晶技术的关键点和行业标准。分析认为，这项技术的成熟，不仅对于提升大尺寸面板的分辨率，制造4K面板这样的新产品有利，也可以用于制造更加节能和轻薄的传统液晶屏幕甚至未来的OLED屏幕。相比传统非晶硅，Oxide薄膜晶体管能显著提升OLED面板的寿命。

4K之争

今年5月，华星光电推出55英寸4K电视面板并以以低于市价两成的价格抢夺市场。华星光电55英寸4K面板良品率已达85%，规划第3季大量投片，希望在下半年抢下55寸4K面板市占率第一名。当然，华星拥有免关税及低运费等成本优势，此番搅局也许会让高价4K面板提前进入薄利时代。

8月，京东方发布的2013年上半年财报显示，由于加快了4K面板、5.5英寸全高清屏等新品的推出速度，京东方已实现持续盈利。

中国国际光电科技、友达、群创等面板厂都在增加4K液晶面板的产能。群创还与国内多家电视机厂商合作开发以期望在中国市场扩大出货量。LG、三星、华星等也纷纷参与竞争。业内估计2013年4K液晶面板出货量将达到350～400万块。由于产能增大，4K面板价格的降幅也超过了预期。

4K面板有了保障，4K电视也就渐渐多了起来。创维、索尼、长虹、TCL、夏普、海信、康佳、三星等等人们耳熟能详的电视机厂商纷纷加入厮杀行列。一时间帮派林立，没有统一标准的4K电视让消费者无所适从，业界急需一个“秦朝”来统一度量衡。今年5月，TCL联合中国电子商会消费电子产品调查办公室、国家广播电视产品质量监督检验中心，在北京召开了4K超高清电视选购标准发布会，在会上高调发布了《4K超高清电视选购标准》。其内容主要有以下五点：

1、配备专业级UHD显示屏，物理分辨率达到3840×2160。像素点排列紧密、分布均匀。同时，产品4K图像画质的6项基本指标（如视角、清晰度与物理分辨率、屏幕刷新率等）还必须通过权威检测机构检测合格。

2、必须具备四核及以上的处理器，并且内置4K解码芯片，同时搭载A ndroid 4.2及以上版本的操作系统。

3、必须应用成熟的2K转4K画质提升技术，如2K转4K关联补偿技术。该技术是目前业内成熟的2K转4K技术，通过对Full HD信号的实时分析，把信号划分为200万个二维区间，相邻区间进行纵向横向四个维度的色彩运算，将FHD的信号数据提升到UHD级别，以解决目前4K片源匮乏的核心难题。

4、具备USB 3.0、HDMI 1.4及以上版本的高速传输端口。只有这样才能满足4K影片的数据流顺利传输。

5、搭载丰富智能云应用，实现家庭多终端互联互通，并拥有时尚外观设计。

该标准的发布，让消费者选购4K电视时有了指导性的原则。今年中秋，各厂商的4K电视的厮杀更是激烈，动辄上万甚至十几万的价格开始出现较大幅度松动。TCL、海信、创维、康佳等国产品牌均有比较大的促销动作，55英寸4K电视降到8000元以内，39英寸4K电视更是只要3000多元。55～65英寸的4K电视在市场上受欢迎，也是目前厂商主力推广的型号。今年中秋国产4K电视价格的整体降幅达到了惊人的20%，而三星、索尼、LG等外资品牌产品也有一定的降幅。

至于更大的尺寸，依然超出了多数人的承受范围。如夏普刚刚上市的70英寸4K电视Aquos UH DLED TV，是世界首款通过THX 4K认证的产品，价格为4.6万元。而84英寸的4K电视，价格高达六位数，不在我们的讨论之列。另外，除了三星、夏普从来都只用自家的屏幕外，LG、索尼、东芝、创维、康佳等厂商此前发布的84英寸4K电视都采用LGD的面板。这说明目前能够量产超大尺寸4K面板的厂商并不多。

IGZO面板的像素密度示意图

看起来很美好的4K

软件和硬件从来都是相辅相成缺一不可。4K电视现在竞争得很激烈，而软件却一直跟不上。此前阻碍4K电视夺取市场的两大拦路虎：价格和片源，现在价格倒是进入了可接受范围，片源依然是个大问题。视觉盛宴代价不菲，超高的分辨率意味着需要更强劲的编码解码硬件。此外，4K影片未压缩情况下平均每分钟数据量为194GB，虽然有H.265编码标准出来救场，但一部120分钟左右的电影也能达到一两百GB。因此4K对于传播、存储、播放都是极大的挑战。目前无论电脑还是高清领域，都没有完整的4K片源的解决方案。虽然索尼已经开始在摄影摄像器材、存储介质、音像片源等方面进行产业链整合，创维、LG等已经成立专项团队负责4K片源，但何时能够普及呢？

即使片源有了，目前4K电视的一些硬件标准也是问题。目前HDMI 1.4支持24fps帧率下的大分辨率为4096×2160，刚好满足4K画面传输需求，但你要是想玩4K3D画面，它就力不从心了。传说中的H DMI 2.0倒是能够满足这些苛刻要求，但那意味着从厂商到用户都必须进行硬件大升级。这又要需要多久的时间来布局？谁知道！

4K电视还有一个用途自然就是收看广播电视，但是信号在哪里？虽然在2012年伦敦奥运会期间，BBC、NHK和奥林匹克广播服务公司已经试验过了8K超高清电视奥运转播，日本也计划在巴西世界杯决赛圈采用8K电视直播，但那是出于商用考虑。对于家用而言，这个步子迈得大一点。以日本在高清领域的领先程度，4K信号的普及都尚无时间表，对于连Full HD都还没普及的我国而言，恐怕更是遥遥无期。

不管《4K超高清电视选购标准》算不算是终标准，但它的出现，意味着TCL为4K电视产业树立了一个前瞻性的标杆。

华硕PQ321，分辨率3840×2160，像素密度140ppi。该显示器厚度仅为35mm，价格和画质一样让人震撼，注定它只能不走寻常路。

4K显示器

除了电视以外，4K面板还有一个用武之地就是显示器，我们已经能看到一些产品。今年年初LG就推出了30英寸的4K专业级显示器，分辨率为4096×2160，像素密度153ppi，Adobe RGB色域范围达到了99%。优派在4月发布了旗下首款31.5英寸4K显示器V P3280，分辨率3840×2160，点距为0.18175m m。戴尔也正式发布了旗下首款32英寸4K显示器UltraSharp 32，预计今年第四季度开始出货。华硕在Computex 2013台北电脑展上展出了31.5英寸4K显示器PQ321。

除了LG外，优派、戴尔、华硕的4K显示器均采用了IGZO面板。价格方面，除华硕以外其他几款产品目前售价未知，而华硕PQ321的售价超过2.4万元。相信通过价格你也看出来了，比起4K电视，4K显示器注定更加步履蹒跚。然而阻碍4K显示器普及的不只是价格，还有应用娱乐环境、硬件配置、数据带宽问题。

目前的应用环境根本无法满足超高分辨率的全屏幕显示。在游戏方面，虽然近两年推出的主流3D游戏都能够支持超高分辨率，但是支持好坏程度却是参差不齐，并不是所有的游戏都能够满足超高分辨率下的完美体验。就算游戏能很好支持4K分辨率，主机硬件也是个问题。大部分消费者只会选择中低端的显卡，只有发烧友才会选购高端显卡。4K分辨率对于显卡来说是个沉重的负担，战事激烈的时候恐怕得祭出高端显卡的SLI或交火系统才能满足画面流畅的要求。

电影方面，几乎很难找到1920×1080分辨率以上的片源。只有数码相机照片能够满足4K显示器点距为0.18175mm。戴尔也正式发布了旗下首款32英寸4K显示器UltraSharp 32，预计今年第四季度开始出货。华硕在Computex 2013台北电脑展上展出了31.5英寸4K显示器PQ321。

除了LG外，优派、戴尔、华硕的4K显示器均采用了IGZO面板。价格方面，除华硕以外其他几款产品目前售价未知，而华硕PQ321的售价超过2.4万元。相信通过价格你也看出来了，比起4K电视，4K显示器注定更加步履蹒跚。然而阻碍4K显示器普及的不只是价格，还有应用娱乐环境、硬件配置、数据带宽问题。

目前的应用环境根本无法满足超高分辨率的全屏幕显示。在游戏方面，虽然近两年推出的主流3D游戏都能够支持超高分辨率，但是支持好坏程度却是参差不齐，并不是所有的游戏都能够满足超高分辨率下的完美体验。就算游戏能很好支持4K分辨率，主机硬件也是个问题。大部分消费者只会选择中低端的显卡，只有发烧友才会选购高端显卡。4K分辨率对于显卡来说是个沉重的负担，战事激烈的时候恐怕得祭出高端显卡的SLI或交火系统才能满足画面流畅的要求。

电影方面，几乎很难找到1920×1080分辨率以上的片源。只有数码相机照片能够满足4K显示器点对点显示，但你难道要买台4K显示器当数码相框？

此外，目前液晶显示器的接口是D-Sub、DVI、HDMI共存。D-Sub连传输Full HD信号都吃力，DVI也必须是双通道24针接头才能保证画面质量，HDMI的版本也不尽相同。要传输4K级别的画面，相应的接口和电路升级，则又是一笔成本。

因此，尽管4K电视已经有百花齐放的趋势，但4K显示器目前依然冷冷清清，步步艰难。

总结

我们常说消费者是上帝，但实际上，在与产业的对抗中，消费者其实从来占不到什么便宜，典型的例子就是显示器从普屏到宽屏的过渡。现在，4K看起来也势不可挡了，电影、电视、电脑领域的内容提供商、硬件制造商都纷纷扑了上去。在传统电视市场疲软的情况下，每年财报都很难看的电视厂商找到这样一个新的增长点是应该的。实际上就连厂商自己也承认，4K是电视厂商找到的一个新卖点。从消费者的角度，我们也愿意体会到更好的视觉效果。但是我们希望4K电视在硬件快速发展的前提下，价格和软件也能够一并跟上。如此，才能让消费者对4K有所盼头。