2006年液晶电视技术新进展

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  2005年当大屏液晶电视成功崛起之后,2006年更凸现其灿烂与辉煌,面板供过于求的局面出现,直接导致了部分40寸大屏液晶跌破万元、42寸大屏液晶逼近万元的最新市场格局,并加速了大屏幕液晶从“贵族”到“平民”化的转换步伐。另一方面,液晶电视技术的发展在2006年更呈现新的亮点,更优化的技术让液晶画面展现更强的美感、质感、动感……
  
  液晶“亮度”无忧,“对比度”
  在蹒跚中前进
  
  
  在液晶电视批量上市之初,其亮度指标与当时风头正盛的等离子电视相比确实逊色不少,并一度成为其发展的瓶颈。如今,随着液晶面板透光率的提高和背光灯管的增加,已让液晶的“亮度”普遍集中在550cd/m2左右的水平,这一亮度指标完全满足了用户的需要,由于液晶利用高亮度的背光源系统来提供均匀的光源,对我们人眼来说类似于长时间面对一排日光灯管,因此光线的冲击力甚至比CRT 更明显,让用户产生一些刺眼和长时间观看时眼睛疲劳感很强的感觉,为解决这一问题,随之而诞生了一种被创维称之为“屏变”的防眩光技术,为避免液晶图像过亮刺眼和在亮环境下的亮场景亮度过高的眩光的现象,液晶电视采用了通过对外界环境亮度强弱的监测来调整背光灯管亮度等级和功率的防眩光技术,电视屏幕的亮度不但可以根据内部图像自身的亮度的变换而变化,而且还可根据收视环境亮度的变化而变化。因此最新的液晶电视在亮度指标及其人性化控制上上完全能够满足消费者的要求。
  对比度依然是液晶的弱项,因为对比度指标没有限制,当然越大越好。现在最新的液晶电视有宣称的可达到3000:1甚至6000:1的动态对比度,实际上是通过改善背光灯光亮控制范围得到的,但真实对比度仍然只有几百比一;动态对比度是弥补液晶显示机理中的不足,因为CRT和等离子都具有局部峰值亮度的显示能力,而液晶要想达到相同的峰值亮度,就不得不提高背光亮度,这样一来黑色场景就无法保证足够黑。尽管这种动态背光控制来提高动态对比度的方法可以部分解决这个问题,但是它仍然无法解决在同一画面上的黑暗区域与高光区域之间的矛盾,对于在夜间明亮的灯光,以及在阳光下的阴影部分,它都无法全面照顾到,因此当务之急仍然需要液晶不断的提升其真实对比度。以后随着采用LED背光源,预期可以达到10000:1,到那时才是液晶对比度革命性时代的到来。
  
  纯高清液晶双倍超越国家标准,HDMI让点对点全高清显示
  不再是梦想
  
  2006年,是国家高清标准正式出台和电视全面高清达标认证检验的第一年,目前我国高清晰度平板电视的高清标准为水平和垂直清晰度必须达到720线以上,要求物理分辨率必须达到1280×720p,因此目前物理分辨率为1366×768的液晶电视都能达到国标高清的要求。但2006年最抢眼的是双倍于国家高清标准要求的物理分辨率为1920×1080(像素是1366×768的两倍)的全高清(FULL HD) 电视,奇美和LG-PHILIPS最早有全高清屏供应市场;最近三星在32、40、46、52寸(英寸、下同)新品上推出FULL HD,采用奇美56寸新品3840×2160物理分辨率的8倍高清屏康佳液晶电视也在2006年高交会上有整机展示。
  全高清液晶电视为实现高清点对点显示提供了条件,让高清信号源图像完全无损耗、无失真地还原显示成为现实,拥有HDMI全数字接口是实现高清点对点显示的必要条件,目前大部分带HDMI接收端口的液晶电视,主要是HDMI 1.1标准的,支持HDCP,HDMI 1.2标准的很少。HDMI1.1标准支持的基本视频格式有:640×480P/60Hz;1280×720P/60Hz;1920×1080I/60Hz;720×480P/60Hz;720(1440)×480I/60Hz;1280×720P/50Hz;1920×1080I/50Hz;720×576P/50Hz;720(1440)×576I/50Hz;支持可选的视频格式有:720(1440)×240P/60Hz;2880×480I/60Hz;2880×240P/60Hz;1440×480P/60Hz;1920×1080P/60Hz;720(1440)×288P /50Hz;2880×576I/50Hz;2880×288P/50Hz;1440×576P/50Hz;1920×1080P/50Hz;1920×1080P/24Hz;1920×1080P/25Hz;1920×
  1080P/30Hz。由于HDMI兼容以往DVI(例如HDMI 1.1兼容DVI 1.0) 所传输的数字RGB电脑图像,因此目前可以通过电脑显卡DVI接口,采用DVI-HDMI的方式连接液晶电视,在物理分辨率为1366×768的液晶电视实现1280×720P/60Hz/50Hz信号的完全点对点显示;在物理分辨率为1920×1080的液晶电视实现1280×720P/60Hz/50Hz、1920×1080P/60Hz/50Hz信号的完全点对点显示,但无法实现1366×768/60Hz/50Hz或者1360×768/60Hz/50Hz的显示,因为HDMI(1.1版本)不支持接受处理这两种分辨率格式的信号。
  
  实现点对点的必要条件是:首先是液晶电视零过扫描,即不采用过扫描(Overscan)方式显示图像;所谓过扫描,即电视机上原始的电视画面有一部分是落在了显示范围之外,这就是过扫描。因此,我们实际看到的图像并不完整,一部分信息已经“丢失”了。所以,电视机对原始图像进行一定比例的定标处理才可以保证任何时候都能实现满屏显示。液晶电视机对于不同信号(TV 、CVBS、VGA、DVI以及HDMI)有不同的处理方式,例如有的电视机在输入TV 或CVBS信号时会出现过扫描形象,但是输入VGA和DVI信号时却没有过扫描,这就给点对点显示提供了必要的条件。但如果一款电视机对输入任何信号都有过扫描现象,那么该电视机不可能实现点对点显示。其次水平点距等于垂直点距,即正方形像素;如果是长方形等非正方形像素,这样必然要对原始图像进行分辨率转换,自然会有损失,因此不是真正的点对点显示。
  120Hz动态图像改善技术为液晶消除挥之不去的“阴影”
  在对CRT 电视几乎“无一是处”的一片指责声中,液晶电视终于打下了一片天下,但可悲的是,液晶电视的响应时间不断地从20ms、16ms、8ms、6ms、4ms一路爬升的时候,人们发现液晶电视的动态画面的拖尾并没有得到彻底消除,真有此恨绵绵无绝期的感慨!相反的,CRT的响应速度特别是表现大动态画面的连续性与完整性,是液晶电视无法媲美和无限向往的。毫不客气地说,即使通过过驱动的方式把响应时间降为0ms,也难以真正摆脱拖尾,那么根本的原因到底在哪里?
  众所周知,人眼之所以看到连续的动态画面,是因为视网膜受到光线刺激后所产生的视觉印象在光停止作用后仍保留短暂的时间,这种现象称之为“视觉暂留”,因此在动态视频显示技术中重要的是如何更好地利用人眼的“视觉暂留”特性,而不是让“视觉暂留”在我们眼中平添多余的恼人画面。我们现在分析一下LCD与CRT显示技术原理的有何不同,CRT是通过阴极射线管发射电子来轰击荧光屏荧光粉发光,受脉冲驱动控制的电子束流在达到扫描的像素荧光点后,荧光粉发光后立刻便返回初始值(还原变黑),加上CRT电视均为短余晖的显像管,因此CRT的每一个像素都在极短时间内做实时显示。这种“断续”的画面正好可以让人眼的“视觉暂留”来通过时间积分实现连续平滑过渡,因此 “新”“旧”画面的交替在眼中会形成清晰的视觉叠加图像,而不是多余的模糊和拖尾;相比之下,LCD本身不具有自主发光的功能,必须用背光源系统来提供高亮度的持续点亮的光源,只有在图像变为全黑状态时才能依靠液晶分子的扭转控制配合偏光板完全遮挡背光源,对每一个像素而言,其余的任何灰度状态转换都是从一种亮态到另一种亮态的过渡,这种持续透光的方式在人眼形成的图像会因为 “视觉暂留”而使前帧画面与即时显示的帧画面在人眼产生叠加,因此如果画面快速运动,你看到的画面就是边缘模糊化及拖尾。
  如今,液晶显示器开始采用了仿效CRT动态扫描成像的原理的背光扫描技术以及帧插黑技术来彻底消除液晶显示图像的拖尾,背光扫描技术是飞利浦发明的,通过改变背光源的发光方式,即采用水平排列灯管的逐行亮灭方式来达成近似于CRT脉冲驱动的效果,实际上也是一种意义上的插黑技术;插黑技术由日立和友达首创,是模拟了CRT显示模式中电子束轰击荧光屏立刻截止还原变黑的过程,在两个图像帧之间插入黑色帧,增加总帧数但有效图像帧数不变,这样可减少前一帧影像在人眼视网膜上暂留的时间,换言之相当于切掉了部分模糊的影像,让原本有拖影的画面变得清晰起来。插黑技术要求液晶面板有足购的响应时间(不超过灰阶8ms),否则插黑帧很容易被人眼察觉。插黑的目的是切断运动图像的快速移位后留下的“余光”。我们知道,电影每秒钟放映24个画格,与电视的帧频24Hz意义相同,为了使人眼看不出银幕上的亮度闪烁,电影放映时,每个画格停留期间遮光一次,换画格时遮光一次,实际上遮光就相当于插黑,于是在银幕上亮度每秒钟闪烁48次(48Hz)。插黑技术的原理目前已应用到最新的液晶电视,鉴于背光扫描技术不仅影响到“脆弱”的背光灯寿命,而且灯管数量增加又提高制造成本,因而目前液晶电视普遍采用—120Hz倍频技术,将刷新频率从60HZ倍速为120Hz,进行50% 插帧显示,将原来1/60秒显示的一帧图像分割为1/60秒显示两帧图像,即120Hz帧频,其中一帧由高于原来图像亮度的图像数据组成,另一帧图像由低于原来图像亮度的图像数据组成,这样两帧图像组合惊人眼的平滑积分处理后显示的结果是既保证了图像亮度不变,又利用低亮度图像帧“削”去了画面拖尾。
  自2006年8月,厦华LC-42/47R35、TCL的H61(例如 L37H61D)、E64系列和康佳20靓影系列(如LC42BT20DC)等使用了120Hz倍频技术。2006年底,康佳推出了以最新“帧像240”冠名的最新20A系列液晶电视,康佳“帧像240”技术的基本原理是:在采用刷新频率为120HZ(120Hz倍频技术)的屏幕基础上,搭载了升级到250兆的双倍速处理IC和海量DDR内存为基础的第七代芯片平台,并通过康佳特有的120 HZ倍帧加速、240段信号分帧消影、点对点精帧还原三项核心技术,彻底实现帧像240,高清画质效果更稳定、更流畅、更逼真。
  JVC的“清晰动态驱动(DMD)技术”(应用机型:LT-37X987、32寸液晶电视LT-32X987)、日立的“Flexible BI”( Flexible Business Intelligent)技术(应用机型:W32L-H9000)、 友达的“ASPD 120Hz技术”(应用于32寸、37寸及42寸系列WXGA分辨率(1366×768)的液晶电视面板)以及奇美的 “Clear Motion Tech”和“Adaptive Insertion”高清电视面板驱动技术,都是120Hz技术的典型代表,不仅消除了运动画面的模糊和拖尾,而且使灰阶响应达到3ms、4ms的水平。
  
  面板最新技术让液晶画面
  日臻完美
  
  针对液晶电视在大视角观赏时的颜色泛白即色偏的困扰,友达成功开发出新一代可量产超广视角AMVA(Advanced MVA Technology)技术,其运用比传统MVA广视角技术更多的区域像素(多畴)设计,即通过设置多区域液晶分子的不同排列方式,解决大视角色偏的问题。在广视角时能呈现更真实且鲜艳的色彩及更佳的图像品质。AMVA技术更运用新的像素设计及最佳化的彩色光阻设计,将原先正视800:1的对比大幅提升至大于1200:1,并且能同时达到上下左右178度的超广视角,此具有超高对比、超广视角的AMVA技术为友达独家专利,并已成功量产于32寸、37寸及42寸全系列大尺寸液晶电视面板,友达称是目前最具竞争力的低色偏技术的拥有者,广受美国、欧洲及日本客户的青睐。
  目前三星S-LCD的SPVA半像素面板(图2)画质表现最好,我们知道,液晶电视的一个像素由R、G、B三个子像素组成,而采用半像素分级显示的S-PVA面板,将每个R、G、B像素又分为两个“半像素”,当控制面板显示图象的信号电压超过50%时,整个像素发光,当低于50%时,可以控制每个“半像素”中的“〉”部分发光。采用半像素分级显示的S-PVA面板,可提高画面细节和对比度,暗场细节、色彩层次更丰富,图像更加自然逼真。
  背光源革命让液晶电视的对比度、色彩饱和度更胜一筹
  为提高液晶电视的色彩饱和度和对比度,液晶电视在CCFL背光源的方面进行了技术改进,在RGB-LED背光源的开发和应用方面取得了突破性的成果。
  在CCFL背光源技术方面,奇美电子研发出“ViVitouch Color”技术,通过CCFL冷阴灯管与彩色滤光片的最佳化,可将色彩饱和度提高到NTSC标准色域的100% (传统电视为NTSC标准色域的72%),加上独自开发的影像控制引擎,可大幅提高图像色彩质量;友达已成功开发出以CCFL为光源的HiColor量产技术,其色彩饱和度为一般传统液晶显示器的 1.33倍;三星S-LCD面板的背光模组中,通过在背光灯管里的荧光粉添加磷来扩展色彩空间,提升色彩表现范围和色彩饱和度,尤其使红色和绿色更加鲜艳。如采用SPVA半像素面板的索尼BRAVIAV产品以其锐利清晰的图像,通透干净的画面,纯净冷艳的色彩而受到很多人追捧。
  RGB-LED背光模组具有环保(不含铅、汞)、易瞬间点亮、低电压、耐震动、抗冲击、快速反应时间及低温启动等优势,RGB-LED光源的色纯度极高,显示出的图像色彩范围远比使用CCFL背光灯更宽广,色彩还原能力达到NTSC标准色域的105%以上,由于三块RGB-LED光源的亮度可以独立调节,因此可在不必损失画面的动态范围的条件下使得不同画面场景下的色温可以迅速的微调,而且使制约液晶电视发展的瓶颈指标———对比度大幅提升至上万比一的水平。在RGB-LED杯光源开发应用方面,奇美先进的具有突破性47寸Hyper Chameleon(超级变色龙)RGB可分别调光的智能型背光模块,搭配面板信号端处理,仿照变色龙改变体色以适应环境的特色;在对比度上可达到黑、白不同画面50000:1、同一画面40000:1的动态对比。在色彩表现方面,运用区域性RGB可分别调光特性,达到NTSC标准色域的160%的动态色域。在效率方面,只有传统的47寸LED背光60%—70%的消耗功率。在视角特性方面,减少了暗态侧视漏光,提高全视角对比,由于主色调的呈现,可大幅减少侧视色彩泛白现象,以实现全现角色彩。友达利用 RGB 三原色混光的LED 背光模块,开发出新一代 HiColor高色彩饱和技术,将产品之色彩再现程度由NTSC标准色域的 72%提升至 105%。除了色彩更加亮丽饱和、画面更为鲜艳,还可真实呈现大自然中红、绿、蓝色。
  
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