解決拖影現(xiàn)象是LCD技術(shù)發(fā)展的持續(xù)目標(biāo)
早期液晶屏幕剛發(fā)展時,其畫面響應(yīng)時間高達(dá)40ms以上,在這種情況下,靜態(tài)文本處理工作可能還不成問題,但如果想要觀賞影片,那么嚴(yán)重的殘影現(xiàn)象會讓使用者覺得非常難過。隨著時間發(fā)展,在技術(shù)的改進(jìn)之下,針對畫面響應(yīng)時間也有相當(dāng)多的進(jìn)展,從一開始黑白響應(yīng)時間的追求,到目前以灰階響應(yīng)時間為主的畫面響應(yīng)時間指標(biāo),液晶屏幕已經(jīng)越來越適合一般消費者應(yīng)用在娛樂用途上。
目前在黑白響應(yīng)時間方面,部分廠商已經(jīng)進(jìn)展到1ms的最高速度,但是實際應(yīng)用上,它所帶來的改善效果卻是不如廠商宣稱般的神奇,因為液晶顯示器畫質(zhì)效果不單純由相應(yīng)時間所決定。
盡管從技術(shù)理論上講,無論是縮短黑白響應(yīng)時間,或者灰階響應(yīng)時間,基本上都可以有效地消除動態(tài)畫面的殘影現(xiàn)象。不過技術(shù)上的達(dá)成卻無法騙過人類的大腦,這是因為人的眼睛都有視覺殘留反映,就是說人眼看到一幅畫面以后,在之后的一段時間里(大約是0.1s左右,會因不同的訊號刺激而有所不同)人腦會認(rèn)為這幅畫面仍然存在。
而液晶的顯示特性也是問題之一,由于液晶面板是“點成像”的原因,就算畫面響應(yīng)時間再高,畫面中物體移動時,人眼會有自動追蹤物體移動軌跡的特性,然而液晶屏幕的連續(xù)性顯示卻無法滿足人眼的需求,也就是說無法騙過人眼,因此人腦仍會感受到殘影的存在。
圖:LG在CeBit上展示的新技術(shù)產(chǎn)品液晶顯示器
液晶面板畫面響應(yīng)時間的追求乍看之下已經(jīng)達(dá)到了極致,目前最高畫面響應(yīng)時間停留在1ms已經(jīng)好一段時間(2006年9月至今),而沒有新的技術(shù)出現(xiàn),但是1ms目前僅能在TN面板實現(xiàn),其余MVA、PVA、IPS材質(zhì)面板在液晶分子上的控制技術(shù)較為困難,在響應(yīng)時間數(shù)字上無法與TN相提并論。不過1ms在應(yīng)用上其實并不實際,頂多只能稱為另1種產(chǎn)品銷售亮點而已。
從近年顯示器廠商的發(fā)展技術(shù)來看,它們針對拖影現(xiàn)象的改善,主要是從四大方面去著手。
一、無限制提升畫面響應(yīng)時間
如之前我們所提,大部分液晶顯示器廠商在技術(shù)發(fā)展前期把對畫質(zhì)改善的方法集中在提升畫面相應(yīng)時間這個關(guān)鍵點上。
理論上當(dāng)畫面更新率無限提升時,其顯示特性就會趨近于傳統(tǒng)CRT螢?zāi)?,但是提升反?yīng)速率有許多困難點,包含功耗、頻寬、高頻訊號干擾等等,要解決這些問題必須支出龐大的成本。
雖然在最單純的TN面板上已經(jīng)達(dá)到1ms的超高更新率,但TN面板還有其他方面的缺點,其實際效果也并不突出,所以目前也少有廠商繼續(xù)往這方面發(fā)展。
二、改善背光控制手段
傳統(tǒng)的液晶顯示器大部分采用的是CCFL背光手段,CCFL的背光設(shè)計主要有兩種:“側(cè)入式”與“直落式”。越大尺寸的LCD,其背光模組所占的成本比重就越高,所指的是正是直落式CCFL背光模組,根據(jù)統(tǒng)計,同樣是使用直落式CCFL背光模組,在15英寸時背光模組僅佔整體成本的23%,但是到30英寸時就增至37%,且推估到57英吋時,背光模組所佔的成本就會達(dá)到50%。
同時,除了有隨著尺寸成本迅速增長的缺點之外,CCFL背光還有耗電過高的缺點。據(jù)了解,目前CCFL背光模組的用電已佔LCD TV整體用電的90%之高。所以,改變背光技術(shù)是目前改變LCD畫質(zhì)的一個方向之一。
既然CCFL背光有諸多的副作用疑慮,因此業(yè)界也尋求各種新背光實現(xiàn)技術(shù),而LED則是可行方案之一,由于LED應(yīng)用于顯示光源及背光源具高色彩飽和度、快速啟動、無汞及壽命長等優(yōu)點,故顯示器為LED下一步具發(fā)展?jié)摿Ξa(chǎn)品。
如Sony的Qualia系列電視,即是高端的大尺寸(40英寸、46英寸)的LCD TV,其背光部分是用WLED所構(gòu)成,稱為WLED背光技術(shù)。而對LED背光技術(shù)的LCD Monitor研發(fā)目前亦已經(jīng)到實質(zhì)性階段,我們在07年的CES會展上已經(jīng)可以看到相關(guān)產(chǎn)品展示。
圖:三星 XL20-首款高色域LED背光專業(yè)液晶顯示器
三、倍頻刷新與畫面插黑技術(shù)
倍頻刷新技術(shù)簡單來說,就是將原本僅有60Hz的畫面更新率,提升到120Hz(以NTSC來看),但是這可不是單純的提升畫面更新率而已,在提升畫面更新率的同時,也要利用畫面處理器來內(nèi)插畫面,就是在2格畫面中間要產(chǎn)生1幅新畫面(依照視訊內(nèi)容而有所不同),借以填補動態(tài)的不足。此技術(shù)需要畫面更新率在每秒120張(也就是8ms)以上的面板才能達(dá)成,而目前主流面板基本上都能滿足這樣的需求。
此技術(shù)未來發(fā)展性仍相當(dāng)高,由于面板更新率的改善,將來也有可能產(chǎn)品3倍頻、4倍頻的畫面處理技術(shù),借以帶來更平順的畫面呈現(xiàn)。
圖:LG將于Q3發(fā)售的Opus系列液晶顯示器-支持120Mhz倍頻刷新技術(shù)
插黑技術(shù)也是概念相當(dāng)久遠(yuǎn)的技術(shù)之一,其與倍頻刷新的概念有若干類似之處,都是將畫面更新率倍增,但是在插入畫面方面,黑插入技術(shù)是插入全黑的畫面,借此消除肉眼的視覺殘留現(xiàn)象。由于插入黑畫面時,可能會導(dǎo)致面板的漏光現(xiàn)象,影響到整體的對比值,因此要審慎控制黑畫面插入與正常畫面的比例,避免降低對比。此外,黑畫面插入也會降低平均亮度表現(xiàn),因此也有人提出不要插入純黑畫面,而是插入前后2幅畫面的灰階平均值畫面,借以兼顧亮度和動態(tài)影象的品質(zhì)。
圖:明基 FP241WZ-支持插黑技術(shù)的Full HD液晶顯示器
圖:明基插黑技術(shù)原理示意
四、自然色彩完美體驗-高色域技術(shù)出籠
1931年,國際照明委員會CIE制定了CIE1931 RGB系統(tǒng), 規(guī)定將700nm的紅、546.1nm的綠和435.8nm的藍(lán)作為三原色, 后來CIE1931-xy色度圖成為描述色彩范圍最為常用的圖表。 色域就是在這張圖上所覆蓋的范圍, 而這個范圍就是由RGB三種純色的坐標(biāo)所圍成的三角形或者多邊形(增加補色)的面積。
圖:CIE色域定義圖,圖中代表了sRGB與NTSC的色域范圍。(國際照明委員會)
一般在PC監(jiān)視器應(yīng)用方面,多以sRGB為標(biāo)準(zhǔn)的色域定義,sRGB是微軟作業(yè)系統(tǒng)所提供的標(biāo)準(zhǔn)定義,而在AV應(yīng)用方面,采用的多是NTSC定義,在顏色涵蓋度方面要比sRGB來得廣。
但是色域并不是越廣就越好,即使監(jiān)視器本身能夠達(dá)到超高色域,但是這些多出來的顏色不一定能為人眼所辨識,NTSC算是普偏公認(rèn)的色域定義標(biāo)準(zhǔn),而在部分特殊應(yīng)用上(如印刷或印前作業(yè)),也有使用廠商自訂的色域規(guī)范。而顯示裝置所能提供的顏色范圍能夠涵蓋多大比例的特定色域定義,我們就可以將之稱為符合70%的NTSC色域飽和度,或者是符合90%的sRGB色域飽和度等。
圖:典型的普通液晶面板的色域飽和度都是72%左右
色域的呈現(xiàn)主要在背光的選擇上,眾所周知,液晶面板本身并不發(fā)光,而是必須透過背光的光線才能夠顯示畫面,傳統(tǒng)CCFL燈管在螢光材質(zhì)上的限制,紅光呈現(xiàn)能力偏弱,加上所搭配的彩色濾光片的混色效果較差,最終呈現(xiàn)的色域飽和度不佳,導(dǎo)致目前主流的LCD監(jiān)視器或電視在色域呈現(xiàn)能力上不足,多僅能達(dá)到72%NTSC左右。
新型的W-CCFL(廣色域背光燈管)能夠相當(dāng)程度的改善色域呈現(xiàn)問題,有效加強顏色飽和度,如果搭配新型的多色濾光片(在RGB三原色以外多加如黃色、青色或白色等顏色的濾光片,借以增加顏色呈現(xiàn)能力),在顯示能力上還能夠進(jìn)一步提升。濾光片對色域表現(xiàn)有所幫助,但是幅度不大,影響色域呈現(xiàn)能力主要還是在背光模組技術(shù)方面。W-CCFL只是在螢光材質(zhì)進(jìn)行改良,僅僅更換W-CCFL背光模組,就能將色域飽和度從原本的72%NTSC提升到92%NTSC的程度,且?guī)缀醪粫黾映杀?,因此各大液晶監(jiān)視器或液晶電視制造公司也開始大幅采用此種背光技術(shù),只要是色域范圍在NTSC90%左右者,幾乎都是此類燈管。
圖:新型的廣色域液晶面板色域飽和度可以達(dá)到92%以上
隨著LED光源技術(shù)的進(jìn)步,采用LED作為LCD背光光源的產(chǎn)品也越來越多, 采用此類背光,可將色域提升到破表的程度(也就是超越NTSC色域范圍),目前的推廣困難度主要是在技術(shù)與專利部分,其實成本并不會提高太多(除了多色混光LED背光技術(shù)以外),目前關(guān)于LED背光技術(shù)的發(fā)展仍然以日韓為業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者。
結(jié)語:從近幾年LCD技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢來看,它們無一不是圍繞著同一主題:“追求人類肉眼舒適性極限”。另外,除了追求視覺舒適性極限之外,技術(shù)的發(fā)展更多是應(yīng)用范圍的廣泛性上,如3D顯示、觸摸屏技術(shù)等等,基本都是現(xiàn)有技術(shù)的延伸和應(yīng)用。
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