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解決拖影現象是LCD技術發展的持續目標

發布時間:2008/8/26 0:00:00 訪問次數:509

  早期液晶屏幕剛發展時,其畫面響應時間高達40ms以上,在這種情況下,靜態文本處理工作可能還不成問題,但如果想要觀賞影片,那么嚴重的殘影現象會讓使用者覺得非常難過。隨著時間發展,在技術的改進之下,針對畫面響應時間也有相當多的進展,從一開始黑白響應時間的追求,到目前以灰階響應時間為主的畫面響應時間指標,液晶屏幕已經越來越適合一般消費者應用在娛樂用途上。

  目前在黑白響應時間方面,部分廠商已經進展到1ms的最高速度,但是實際應用上,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效果不單純由相應時間所決定。

  盡管從技術理論上講,無論是縮短黑白響應時間,或者灰階響應時間,基本上都可以有效地消除動態畫面的殘影現象。不過技術上的達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上展示的新技術產品液晶顯示器

  液晶面板畫面響應時間的追求乍看之下已經達到了極致,目前最高畫面響應時間停留在1ms已經好一段時間(2006年9月至今),而沒有新的技術出現,但是1ms目前僅能在tn面板實現,其余mva、pva、ips材質面板在液晶分子上的控制技術較為困難,在響應時間數字上無法與tn相提并論。不過1ms在應用上其實并不實際,頂多只能稱為另1種產品銷售亮點而已。

  從近年顯示器廠商的發展技術來看,它們針對拖影現象的改善,主要是從四大方面去著手。

  一、無限制提升畫面響應時間

  如之前我們所提,大部分液晶顯示器廠商在技術發展前期把對畫質改善的方法集中在提升畫面相應時間這個關鍵點上。

  理論上當畫面更新率無限提升時,其顯示特性就會趨近于傳統crt螢幕,但是提升反應速率有許多困難點,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面板上已經達到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往這方面發展。

  二、改善背光控制手段

  傳統的液晶顯示器大部分采用的是ccfl背光手段,ccfl的背光設計主要有兩種:“側入式”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,根據統計,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,改變背光技術是目前改變lcd畫質的一個方向之一。

  既然ccfl背光有諸多的副作用疑慮,因此業界也尋求各種新背光實現技術,而led則是可行方案之一,由于led應用于顯示光源及背光源具高色彩飽和度、快速啟動、無汞及壽命長等優點,故顯示器為led下一步具發展潛力產品。

  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所構成,稱為wled背光技術。而對led背光技術的lcd monitor研發目前亦已經到實質性階段,我們在07年的ces會展上已經可以看到相關產品展示。


  圖:三星 xl20-首款高色域led背光專業液晶顯示器

  三、倍頻刷新與畫面插黑技術

  倍頻刷新技術簡單來說,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插畫面,就是在2格畫面中間要產生1幅新畫面(依照視訊內容而有所不同),借以填補動態的不足。此技術需要畫面更新率在每秒120張(也就是8ms)以上的面板才能達成,而目前主流面板基本上都能滿足這樣的需求。

  此技術未來發展性仍相當高,由于面板更新率的改善,將來也有可能產品3倍頻、4倍頻的畫面處理技術,借以帶來更平順的畫面呈現。


  圖:lg將于q3發售的opus系列液晶顯示器-支持120mhz倍頻刷新技術

  插黑技術也是概念相當

  早期液晶屏幕剛發展時,其畫面響應時間高達40ms以上,在這種情況下,靜態文本處理工作可能還不成問題,但如果想要觀賞影片,那么嚴重的殘影現象會讓使用者覺得非常難過。隨著時間發展,在技術的改進之下,針對畫面響應時間也有相當多的進展,從一開始黑白響應時間的追求,到目前以灰階響應時間為主的畫面響應時間指標,液晶屏幕已經越來越適合一般消費者應用在娛樂用途上。

  目前在黑白響應時間方面,部分廠商已經進展到1ms的最高速度,但是實際應用上,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效果不單純由相應時間所決定。

  盡管從技術理論上講,無論是縮短黑白響應時間,或者灰階響應時間,基本上都可以有效地消除動態畫面的殘影現象。不過技術上的達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上展示的新技術產品液晶顯示器

  液晶面板畫面響應時間的追求乍看之下已經達到了極致,目前最高畫面響應時間停留在1ms已經好一段時間(2006年9月至今),而沒有新的技術出現,但是1ms目前僅能在tn面板實現,其余mva、pva、ips材質面板在液晶分子上的控制技術較為困難,在響應時間數字上無法與tn相提并論。不過1ms在應用上其實并不實際,頂多只能稱為另1種產品銷售亮點而已。

  從近年顯示器廠商的發展技術來看,它們針對拖影現象的改善,主要是從四大方面去著手。

  一、無限制提升畫面響應時間

  如之前我們所提,大部分液晶顯示器廠商在技術發展前期把對畫質改善的方法集中在提升畫面相應時間這個關鍵點上。

  理論上當畫面更新率無限提升時,其顯示特性就會趨近于傳統crt螢幕,但是提升反應速率有許多困難點,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面板上已經達到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往這方面發展。

  二、改善背光控制手段

  傳統的液晶顯示器大部分采用的是ccfl背光手段,ccfl的背光設計主要有兩種:“側入式”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,根據統計,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,改變背光技術是目前改變lcd畫質的一個方向之一。

  既然ccfl背光有諸多的副作用疑慮,因此業界也尋求各種新背光實現技術,而led則是可行方案之一,由于led應用于顯示光源及背光源具高色彩飽和度、快速啟動、無汞及壽命長等優點,故顯示器為led下一步具發展潛力產品。

  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所構成,稱為wled背光技術。而對led背光技術的lcd monitor研發目前亦已經到實質性階段,我們在07年的ces會展上已經可以看到相關產品展示。


  圖:三星 xl20-首款高色域led背光專業液晶顯示器

  三、倍頻刷新與畫面插黑技術

  倍頻刷新技術簡單來說,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插畫面,就是在2格畫面中間要產生1幅新畫面(依照視訊內容而有所不同),借以填補動態的不足。此技術需要畫面更新率在每秒120張(也就是8ms)以上的面板才能達成,而目前主流面板基本上都能滿足這樣的需求。

  此技術未來發展性仍相當高,由于面板更新率的改善,將來也有可能產品3倍頻、4倍頻的畫面處理技術,借以帶來更平順的畫面呈現。


  圖:lg將于q3發售的opus系列液晶顯示器-支持120mhz倍頻刷新技術

  插黑技術也是概念相當

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