大尺寸LCD TV邁向高畫(huà)質(zhì)之技術(shù)探析
關(guān)于此,TFT LCD所要面臨與挑戰的,不單單是已發(fā)展數十年的CRT映像管(也稱(chēng)為“陰極射線(xiàn)管”)電視,也包括PDP電漿(也稱(chēng)為“等離子”)電視,甚至是內外投影型顯示。雖然TFT LCD有著(zhù)輕薄省電的優(yōu)勢,但純就顯示品質(zhì)的特性表現而言,TFT LCD反而是最居劣勢的,不僅不如過(guò)往的CRT,同樣的也不如PDP,且PDP與LCD一樣都訴求輕薄、平面等特性。
也因為如此,力主LCD TV的業(yè)者正積極用各種技術(shù)來(lái)強化其表現,而到底有哪些畫(huà)質(zhì)與顯示特性必須要增強?才能拉近LCD與CRT、PDP間的差距,以下我們將對此進(jìn)行逐一探討。
亮度(Luminance)
亮度(輝度)是LCD TV第一個(gè)要克服的難題,以往TFT LCD作為筆記型電腦的顯示器(8英吋~15英吋)時(shí)約只要100nits~150nits(也稱(chēng)為「cd/m2」,即每平方公尺的面積內有幾燭光)的亮度,而作為桌上型電腦的顯示器(15英吋~19英吋)時(shí)則要提高至200nits~350nits,至於更大吋數(30英吋以上)的LCD TV,就必須要達500nits以上才行,且以更高標看待的話(huà)應要至1,000nits。
LCD亮度不如CRT、PDP的原因來(lái)自天生性的原理結構,這點(diǎn)難以改變,因為L(cháng)CD屬於被動(dòng)性顯示,畫(huà)素本身無(wú)發(fā)光能力,是透過(guò)背部光源來(lái)顯像,而CRT、PDP本身即具有發(fā)光顯像性,且LCD背光經(jīng)過(guò)層層的光折損,能傳達至前方面板已所剩無(wú)幾,言下之意的即是透光率極低,即便以現行較先進(jìn)的工藝技術(shù),都難以突破10%的透光,多數都在百分之個(gè)位數的光透量,也因此背光需要極高亮度,過(guò)去有業(yè)者曾嘗試使用OLED作為背光,也因亮度不足也未採行,使OLED轉往電子照明發(fā)展,由此可知,背光的亮度需求高于一般的電子照明。
對比(Contrast)
亮度與對比是顯示的兩大特性,很不幸的LCD的對比也不如CRT,甚至也低于PDP,然而對比值越高顯示的畫(huà)面才能越生動(dòng)。
附注:事實(shí)上,“對比”還可區分成“明室對比”與“暗室對比”,其中PDP的暗室對比表現優(yōu)于LCD,反之LCD則在明室對比下較佳,明室如展示會(huì )、賣(mài)場(chǎng)等亮處,暗室如家庭劇院、簡(jiǎn)報室等暗處。
關(guān)于此各家業(yè)者都積極努力中,并為此研發(fā)各種新技術(shù),舉例而言,國內的奇美電子已經(jīng)能將LCD TV的對比提升至1,500:1,若再搭配其開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)對比(Dynamic Contrast)技術(shù),則可將比值增至5,0000:1。
產(chǎn)制良率
就CRT、LCD、PDP三者而言,LCD的生產(chǎn)制造良率也是最困難的,CRT由於製造技術(shù)相當成熟,所以沒(méi)有良率問(wèn)題,PDP由於是運用許多微小的三原色霓虹燈所組構成,所以產(chǎn)制過(guò)程中有任一像素的壞損都仍有替換機會(huì ),而LCD則是在2片平行板注入液晶,再自外部進(jìn)行液晶扭轉控制,此種作法在面板尺寸愈大時(shí),愈難保持2板間的平行度,這正是愈大尺寸的LCD面板,其良率愈低的原因所在。
此外,大尺寸面板真的在制造過(guò)程中損壞,也無(wú)法轉變成小面板來(lái)產(chǎn)制,而必須全然廢棄,廢棄的成本必須轉嫁到其他良品上,因此LCD的良率控制最困難,而良率不佳也將影響LCD的產(chǎn)制成本。
反應速度
反應速度(也稱(chēng)“應答時(shí)間”)也是LCD的一大弱項,一般而言反應速度最佳的是CRT,其次是PDP,LCD為最末。反應時(shí)間以「毫秒,mS」為單位,毫秒數愈小則反應愈快,顯示表現也越佳。
不過(guò),今日一般型錄上所寫(xiě)的反應時(shí)間,多是由黑(最暗)轉白(最亮)與由白轉黑兩項表現的平均值,例如由黑轉白為3.6mS,由白轉黑為2.3mS,平均的結果約3.0mS,型錄上就會(huì )寫(xiě):3mS。所謂的「最暗」與「最亮」,其實(shí)是指每個(gè)像素(Pixel)的每個(gè)原色(紅綠藍其中一個(gè)),以一個(gè)紅原色像素來(lái)說(shuō),「最紅」即是「最亮」,「最不紅」即是「最暗」。
除了「最暗轉最亮」與「最亮轉最暗」外,其實(shí)還有階層性的變化,以8-bit色階而言,最亮到最暗共有256個(gè)刻度,0為最暗,255為最亮(最紅、最綠、或最藍),倘若今日是從「5藍」轉成「120藍」,此可稱(chēng)為「灰階對灰階,Gray-To-Gray,簡(jiǎn)稱(chēng):GTG」的轉變,所謂「灰階」即是并非「最暗」也并非「最亮」,即是色階中1~254的范疇。
事實(shí)上GTG才是LCD的至弱困擾,「最暗轉最亮」與「最亮轉最暗」的反應速度都還算快,真正反應緩慢的就在GTG上,但GTG又是真正顯示時(shí)最常用的,機率遠多於「最暗轉最亮」及「最亮轉最暗」,倘若最暗亮互轉(也稱(chēng)為on/off,即是最大液晶扭轉與不扭轉)的平均反應時(shí)間為25mS,則GTG多半會(huì )超過(guò)80mS,而on/off為16mS時(shí)GTG也會(huì )超過(guò)60mS。
此外,8-bit色階(或稱(chēng):色深)只是基本,更高品質(zhì)的顯示已增至10-bit、12-bit,如此灰階的細膩刻度更多,這也就更加考驗液晶扭轉的反應時(shí)間。
可視角度(Viewing Angle)
與「反應時(shí)間」相同的,「可視角度」也是LCD低落於CRT、PDP的一項,如前所述,LCD屬於被動(dòng)性顯示,光自背部透至前端,而不是CRT、PDP的主動(dòng)性自發(fā)光(OLED也是主動(dòng)性發(fā)光),使得LCD的可視角度受到限制。
可視角度在個(gè)人電腦(包括Desktop、Laptop)顯示器時(shí)的問(wèn)題并不大,畢竟個(gè)人電腦僅供個(gè)人之用,觀(guān)賞銀幕者僅一人,可居於最中間的角度位置,獲得最佳的視角效果,然而用在LCD TV便有問(wèn)題,LCD TV放置于客廳,有多位觀(guān)賞者,窄義來(lái)看至少是位在沙發(fā)上的人都能觀(guān)看,廣義來(lái)論則是客廳任一處都要能觀(guān)看。
關(guān)于此,業(yè)者也積極強化LCD的可視角度,并且以水平可視角度為首要重點(diǎn),其次再去增強垂直可視角度,這是從應用需求角度來(lái)設定,客廳中每個(gè)人觀(guān)賞銀幕的高度相去不遠,但觀(guān)賞的左右角度就會(huì )差很多,這正是優(yōu)先提升水平可視角度的緣故。
另外,業(yè)者為了改善視角問(wèn)題提出了各項技術(shù),常見(jiàn)的包括有TN+film、MVA、IPS等,其中MVA是Fujitsu所提出,國內的奇美、友達則有獲得技術(shù)授權使用,IPS則是由Hitachi所提出,之后IBM Japan、NEC、Toshiba也都有此項技術(shù),國內亦有瀚宇彩晶獲得授權。另外也有較獨研獨用的視角改善技術(shù)(也稱(chēng):廣視角技術(shù)),如Sharp的ASV、Samsung的PVA等。
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