大尺寸LCD TV邁向高畫質之技術探析
關于此,TFT LCD所要面臨與挑戰的,不單單是已發展數十年的CRT映像管(也稱為“陰極射線管”)電視,也包括PDP電漿(也稱為“等離子”)電視,甚至是內外投影型顯示。雖然TFT LCD有著輕薄省電的優勢,但純就顯示品質的特性表現而言,TFT LCD反而是最居劣勢的,不僅不如過往的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的業者正積極用各種技術來強化其表現,而到底有哪些畫質與顯示特性必須要增強?才能拉近LCD與CRT、PDP間的差距,以下我們將對此進行逐一探討。
亮度(Luminance)
亮度(輝度)是LCD TV第一個要克服的難題,以往TFT LCD作為筆記型電腦的顯示器(8英吋~15英吋)時約只要100nits~150nits(也稱為「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應要至1,000nits。
LCD亮度不如CRT、PDP的原因來自天生性的原理結構,這點難以改變,因為LCD屬於被動性顯示,畫素本身無發光能力,是透過背部光源來顯像,而CRT、PDP本身即具有發光顯像性,且LCD背光經過層層的光折損,能傳達至前方面板已所剩無幾,言下之意的即是透光率極低,即便以現行較先進的工藝技術,都難以突破10%的透光,多數都在百分之個位數的光透量,也因此背光需要極高亮度,過去有業者曾嘗試使用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面才能越生動。
附注:事實上,“對比”還可區分成“明室對比”與“暗室對比”,其中PDP的暗室對比表現優于LCD,反之LCD則在明室對比下較佳,明室如展示會、賣場等亮處,暗室如家庭劇院、簡報室等暗處。
關于此各家業者都積極努力中,并為此研發各種新技術,舉例而言,國內的奇美電子已經能將LCD TV的對比提升至1,500:1,若再搭配其開發的動態對比(Dynamic Contrast)技術,則可將比值增至5,0000:1。
產制良率
就CRT、LCD、PDP三者而言,LCD的生產制造良率也是最困難的,CRT由於製造技術相當成熟,所以沒有良率問題,PDP由於是運用許多微小的三原色霓虹燈所組構成,所以產制過程中有任一像素的壞損都仍有替換機會,而LCD則是在2片平行板注入液晶,再自外部進行液晶扭轉控制,此種作法在面板尺寸愈大時,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程中損壞,也無法轉變成小面板來產制,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的產制成本。
反應速度
反應速度(也稱“應答時間”)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,今日一般型錄上所寫的反應時間,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,型錄上就會寫:3mS。所謂的「最暗」與「最亮」,其實是指每個像素(Pixel)的每個原色(紅綠藍其中一個),以一個紅原色像素來說,「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,其實還有階層性的變化,以8-bit色階而言,最亮到最暗共有256個刻度,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」,此可稱為「灰階對灰階,Gray-To-Gray,簡稱: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(也稱為on/off,即是最大液晶扭轉與不扭轉)的平均反應時間為25mS,則GTG多半會超過80mS,而on/off為16mS時GTG也會超過60mS。
此外,8-bit色階(或稱:色深)只是基本,更高品質的顯示已增至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間。
可視角度(Viewing Angle)
與「反應時間」相同的,「可視角度」也是LCD低落於CRT、PDP的一項,如前所述,LCD屬於被動性顯示,光自背部透至前端,而不是CRT、PDP的主動性自發光(OLED也是主動性發光),使得LCD的可視角度受到限制。
可視角度在個人電腦(包括Desktop、Laptop)顯示器時的問題并不大,畢竟個人電腦僅供個人之用,觀賞銀幕者僅一人,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便有問題,LCD TV放置于客廳,有多位觀賞者,窄義來看至少是位在沙發上的人都能觀看,廣義來論則是客廳任一處都要能觀看。
關于此,業者也積極強化LCD的可視角度,并且以水平可視角度為首要重點,其次再去增強垂直可視角度,這是從應用需求角度來設定,客廳中每個人觀賞銀幕的高度相去不遠,但觀賞的左右角度就會差很多,這正是優先提升水平可視角度的緣故。
另外,業者為了改善視角問題提出了各項技術,常見的包括有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,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(也稱:廣視角技術),如Sharp的ASV、Samsung的PVA等。
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