完美视界:LCD新技术展现王者地位


完美视界:LCD新技术展现王者地位


LCD技术在显示领域无疑占据着主导地位,小到数码相机、音乐播放器和智能手机,大到计算机显示器和平板电视,LCD的身影几乎无处不在,事实上除了平板电视市场一部分为等离子体(PDP)产品所瓜分外,其余显示设备几乎都是由LCD一统天下。而在市场竞争的驱动下,各LCD厂商竞相开发新技术来提升LCD产品的显示效果,这也使得LCD显示器的面貌日新月异—在过去的一年中,我们看到LCD领域出现诸多颇具革命意义的突破,8bit与10bit色面板、插黑技术、画面帧翻倍技术、HDR技术和LED背光技术堪称其中的典型代表,这些技术分别从不同角度来提升LCD的色彩显示能力,消除运动拖影现象以及改善高动态范围时的显示品质,令LCD真正拥有全方位超越CRT和PDP技术的能力。

色彩显示能力一直都是LCD为人诟病的地方,这主要是LCD面板的限制所致。长期以来,LCD面板都只能提供6bit的色彩通道,也就是可提供64(26)种灰度状态,RGB三个通道总共可以提供26万种灰度组合,也就是只能够提供26万种色彩,这与24位真彩色所需的1677万色相差巨大,这就导致LCD显示产品普遍存在色彩表现力平平的弊端,不过在8bit面板出现之后这种局面得到有效的改观。

不过,LCD面板要从6bit提升到8bit,意味着面板的灰度状态数量提高了4倍,要做到这一点,就要求液晶分子的偏转误差大幅度降低。偏转误差指的是液晶分子的排列方向,我们知道,LCD面板都采用灌注工艺制造,灌注工艺很难做到液晶分子方向的精确控制,结果会令不同区域的液晶分子黏性不一,如施加相同的电压,这些液晶分子的转动角度便不会完全一致—黏性大的分子偏转较小、黏性小的偏转角度大,这就形成了所谓的偏转误差。偏转误差越小,就意味着液晶分子可以有数量更多的灰度状态,也就可以显示出更多的色彩。然而,传统的TN面板技术很难将偏转误差控制在较小的尺度,尤其是早期的面板更是如此,在兼顾色彩效果和良品率的条件下,6bit灰度被认为是可接受的数字,这个传统也一直延续到现在。

8bit面板的出现更多是得益于新型广视角面板技术,主要包括PVA、MVA和IPS三大体系,这些广视角面板都采用特殊的方法来减小液晶分子的偏转角度,例如MVA技术是在液晶层中设计一个凸出物供液晶分子依附,使之预先就处于一种倾斜状态,这样施加电压后的旋转角度就要比TN面板的0至90度小得多;而PVA面板则是通过倾斜的电场来控制液晶分子角度,同样达到降低偏转角的目的—液晶分子偏转的角度越小,偏转误差也随之降低,因此这类广视角面板能够承受8bit灰度的显示驱动,LCD实现24bit真彩显示由此成为可能。

8bit LCD产品从去年开始逐渐流行,但一直都定位于中高端市场,6bit的TN面板依然占据主流位置,这种格局在未来几年内都不会有什么大的改变,原因就在于广视角面板制造成本颇高,而TN面板因技术成熟、成本低廉在市场中广受欢迎,LCD显示器价格近几年的快速下滑基本上都是拜TN面板所赐。至于高端领域,8bit广视角产品目前已经成为标准,不过8bit并非LCD技术的终极,现在10bit规格的顶级面板技术成为业界新的目标,而索尼公司新近10bit液晶电视标志着LCD技术迈上了一个新的制高点。

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MVA广视角面板通过增加附着物减小液晶分子偏转角度,进而减小偏转误差。


与8bit面板的1677万种色彩相比,10bit面板可实现超过10亿种色彩输出—也许有人认为真彩色已经足够出色,10亿色很难在感官上获得明显的提升。这种说法显然是出自于保守主义者之口,事实上,10bit面板可以让色彩丰富的画面表现得更为自然,尤其是画面的色彩过渡平滑而流畅,这在高清数字影像、专业图像处理等应用中体现得尤为明显。而要真正获得10bit色彩输出,就必须满足两个条件,其一是采用真正意义上的10bit面板,其次就是驱动IC要能够提供10bit以上的色彩驱动。其实早在一两年前,我们就曾看到过EIZO、夏普、IO Data等高端LCD厂商推出标有10bit参数的专业型LCD显示器,这些产品针对专业的出版、印刷以及医疗影像领域,价格颇为昂贵。然而,这些号称“10bit处理”的显示器均无法输出10亿种色彩,而只能显示出24bit真彩色,也就是1677万种色彩,所谓的“10bit处理”只是在影像处理时用10bit技术以提高精度,最终显示则转换为8bit模式,原因就在于当时业界无法提供10bit面板—从6bit到8bit的升级已经让LCD业界大吃苦头,制造10bit面板的难度更是令人望而生畏。首要难题同样是液晶分子的偏转误差,事实上,即便是广视角技术,达到8bit通道也已经相当不容易,要进一步提升到10bit就意味着偏转误差得在8bit面板基础上降低4倍,这样液晶面板才能够稳定呈现出10bit的灰阶,也就相当于获得10亿种色彩的显示能力。同样,驱动IC也必须满足10bit的要求,不过这一点不是什么障碍,因为10bit驱动IC早在2003年就被开发出来,只是因为当时缺乏面板支持,所以未见量产上市。不过日本冲电气(OKI)和NEC电子都分别推出13bit和12bit色彩驱动能力的驱动IC产品,这些产品都可以轻松地胜任10bit的灰阶影像显示,因此,LCD要实现10bit规格的关键障碍就在于是否能有高品质的面板支持。

在今年7月份,索尼公司高调推出“BRAVIA”系列10bit液晶电视,成为该领域的领头羊。不过,索尼公司谈不上作出关键的贡献,因为索尼公司当年决策失误,将重点完全放在特丽珑和背投产品上,而没有进入LCD面板研发生产领域,最终索尼通过与三星合资建立S-PVA技术(S-PVA为PVA技术的改进)的广视角面板生产线,由此索尼获得液晶电视的面板资源。由于索尼公司在控制电路、背光设计领域都有自己的优势,对新技术也极富前瞻性,虽然它与三星共享面板,但每次的新技术,索尼总是先行推出—此次索尼高调推出10bit液晶电视,意味着三星/索尼的S-PVA面板技术获得绝对领先,三星公司也因此成为业内唯一一家有能力制造出10bit面板的LCD厂商,带领LCD工业进入到10亿色时代。

受到产能和成本的限制,10bit面板预计将主要针对大屏幕的液晶电视领域,PC显示器短时间内难以获得小尺寸的面板供给。事实上,除了少数专业产品外,PC显示器对于色彩显示能力要求不算高,毕竟现在6bit面板的TN型LCD还是居于主流地位,8bit面板的产品也进入市场未久,谈论10bit产品何时上市还有些为时过早。
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