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平板电视高画质改善技术最新趋势
来源:www.cnpdb.com 日期:2007-01-12 21:35  

1990年代初开始商品化的平面显示器(FPD),直到最近才得到普遍认可而担负着轻薄型电视的主流技术,可以约略的说,从商品化开始到今天为止,平面显示技术的商品化发展还不到10年,但是却已经置身于价格竞争中了,依照过去的经验来判断,这样的状况不得不让人觉得其中有相当多诧异的地方。浏览过所有的环境和条件之后,可以发现最重要的因素之一是:“因为是数位产品”。

所以很快的,薄型电视终于打破了被认为是电视普及障碍的1寸1万日元的大关。紧接下来,平面显示器发展的速度可以说是怒涛汹涌之势,无论是液晶或是等离子面板,在画面尺寸的部份,已经能够超过100寸的大小,而家庭用一般大小的40寸,也成长为能够轻易达到购买得起的价格。


图说:薄型电视终于打破被认为是电视普及障碍的1吋1万日元大关的问题,而紧接下来,平面显示器发展的速度可说是怒涛汹涌之势。(资料来源:三星电子)

因此从2005年左右就可以发现平面显示器除了价格竞争之外,另ㄧ个发展的技术便是影像的画质,当然这也迎头赶上其他新一代的显示技术和期望,这与FULL HD时代的来临刚好相当吻合。可以说开端是从地面数位播放服务开始的2003年12月,让日常电视播放开始可以播放高解析度影像。为什麼会强调这一点,这是由于在过去,只要提起高解析度影像播放,就非BS数位播放莫属了,但是长久以来,BS数位播放一直被认为是上、中流的社会阶层的享受。不过,因为地面数位播放的出现,打破了这样的藩篱。高解析度影像播放的内容相当的丰富,除了提供鲜明而完美的影像之外,就技术上而言,也可以透过简单合适的天线来接收内容资讯,使得平常的一般节目,能够以宽广鲜明的画质观看,大大改变了电视画面欣赏的视野。

因为有了这些的变化,相对的电视业者的策略对应是相当迅速的。因为如果电视的性能和功能劣于其他竞争者的话,那么竞争力就会大打折扣而出现难以销售的情况,当亮度、价格等竞争告一段落之后,紧接而来的正是显示产品的画质表现能力竞争,也这因为这样的改变,使得各业者也纷纷朝向改善显示器的画质进行努力和研发。

液晶高画质化持续进行

如同前述,紧接下来轻薄型电视的竞争部分,液晶和等离子面板都需要面临同样的环境,并不能说液晶或等离子面板哪一项技术较为优秀,而是必须各自的个性,来提高相关的条件。

液晶显示面板大体来说,主要的是还是需要致力于大画面化、视野角度的扩大,和解决动态影像模糊的问题。以目前来说,液晶显示面板占了80%以上的薄型电视市场,尺寸从小到大,可以说是液晶显示面板的强处,在克服显示面板缺点的方面也作了很大程度的努力。虽然大部分缺点都与液晶显示面板性能相关,但是只要液晶显示面板的技术无法更进一步突破的话,那么液晶显示面板就无法成为薄型电视的主流。

目前全球生产液晶显示面板的业者并不是很多,设备投资不断的增加、竞争越来越激烈等是限制了加入者最主要的原因。但是,能够让液晶面板的价格不断的下滑,终究达到消费者期望的程度,这是日本夏普、IPS Alpha(日本松下),韩国三星电子、LG Philips,台湾友达光电、奇美电子等竞争的成果。

在这种背景下,使得液晶电视无论在显示能力或者是价格上都获得了一定程度的突破,而加快了实现产品化的速度,但是也因此使得业者的生产技术能力上,都出现了不大的差异性,由此可以预测在未来,产品的差别化不是靠显示面板的技术,而将会是在画质的表现能力上决定胜负,因此如果期望在未来仍旧保有决胜的优势性的话,那么不依靠显示画质是不行的。

VA与IPS阵营积极改善动态影像模糊和对比度

目前液晶面板技术可以分为两大方向,分别是“VA”和“IPS”。VA是夏普、S-LCD和台湾业者较为主流的技术,而IPS则是IPS Alpha、LG最常采用的。因为电视的画质基本上,是由显示面板性能所决定的,所以对比度和视角、动态影像模糊等并不是下游组装业者能够改善的,不过,在动态影像模糊这一部分还是有一定程度能够经由影像控制电路进行改善,所以就影像控制电路部份,目前也开发出了一些方法被开发方式,并且也经被实用化,例如将频率提高到120Hz、超驱动化、黑色插入化等等的方式。虽然如此,但是下游组装业者也必需考虑基本画质,决定了采用何种显示面板之后,再利用相关的技术来补强面板的影像表现能力。

当然,液晶显示面板的性能每年都在提高。首先,VA是透过采用多画素构造,使得曾是最大缺点的可视角度获得大幅度提高,夏普将这项技术称为MPD(多画素驱动),而S-LCD也开发了几乎相同构造的显示面板,来解决可视角度不足的缺憾。紧接着,夏普和S-LCD又改善了VA面板的对比能力,特别是提高了黑暗处的对比度(暗室内的黑色浮动)。除了透过黑色滤光片和彩色滤光片的改善来研究以外,有部分的下游业者也开始在背光模组上进行了一些改善,来克服暗对比能力不足的缺憾。

对于如何更进一步地改善面板体质,IPS技术阵营也积极地开发改善技术,因为利用IPS技术生产的液晶面板,在可视角度上并没有太大的困扰,也就是说,对于大角度的观赏能力,先天上就来得比VA技术生产的面板强了许多,所以改善的技术方面大部分都集中在动态影像模糊和对比度上。

主动式背光源控制技术 达到更完美画质表现

关于液晶显示面板的画质改善技术,因为液晶电视的亮度依赖于背光源,所以还有另一个技术焦点就是背光源的改良,在最近也是成为一种新技术趋势,传统中最具有代表性的背光元件是CCFL,各式各样的改良不断的在研发中,例如,为了达到提高顏色再现性的4波长化(夏普、索尼),另外最新背光技术的LED背光源的采用,并且还有结合CCFL和LED的混合光源等等。顏色再现性基本上是由背光源的性能决定,因为下游组装业者的期望强烈,所以利用背光源如何让顏色更加鲜艳,能够显示丰富顏色的液晶电视,就当然需要依靠CCFL管业者的努力。

最近,已经有业者开发出主动式背光源控制技术,在进行画面变换时,可以利用控制亮度的变化,来达到更完美的画质表现。最初采用这项技术的业者是松下,因为加入背光源控制功能,被称为智慧型液晶面板,大幅度提升了画质显示的效果。改善背光方面的技术,各领域的业者不断的投入研发,目的就是为了提升面板的画质显示能力,以目前来说,最主要的目标就是改善黑色的显示技术。

因为在黑暗的画面中,可以将背光源调暗消除黑色浮动,相反地在明亮的画面中,可以发出明亮地发光,确保光线强度。虽然也是需要根据CCFL的能力来做控制,不过最大能改变达到70%以上,因此长久以来,液晶电视因为绝对性黑色,易产生浮动的缺点正不断被消除,并且还可以再加上是亮度感应器的电路,透过使用感应器自动检查出环境的亮度变化,由此来控制背光源的亮度,让电视显示出对眼睛有利容易观看的画面。

透过影像控制引擎整体性 提高液晶电视的画质

为了达到更高的画质,在这方面还有一项重要的因素,那就是影像控制电路,对于下游的组装业者来说,当然是希望能够获得更强的影像控制引擎解决方案,但是除此之外,下游的组装业者也不断的累积对于家用电视的开发经验与技巧,由于长年培养而成熟悉程度,对于这点也成了能够具有达到差别化的关键性技术之一。

以目前市场上来说,每家电视业者都分别采取独特的影像控制引擎解决方案,例如,夏普的“AQUOS Platform”、索尼的“BRAVIA引擎”,松下的“液晶PEAKS”,东芝的“Meta Brain Pro”,VICTOR(JVC)的“GENESSA”等等,各个公司凭藉采用各种独特技术的影像引擎来对高画质竞争。但是很难一概而论所有引擎都是很优秀的,不过还是必须从所使用显示面板、背光源等的特性,来判断眾多液晶电视产品之间的差异性。

除了面板驱动技术、背光源改善、高阶影像控制引擎之外,另一项画质提昇的重点是,在生产线上能够及时测量出Histogram(画面分析的资料),并且藉此改善液晶电视的色彩显示能力。主要的方式包括了,主动伽玛曲线(Gamma Curve)修正,主动背光源修正,主动NR,主动Aperture Compensation,主动彩色修正等等,并且灵活地利用高性能的CPU来进行处理运算,而且将处理性能提高到14bit,透过完成高精细化的动作,整体性地提高液晶电视的画质。

等离子面板充分发挥各家业者独特技术

和LCD相比,等离子面板显示面板的提供业者比液晶更少了,在日本有松下、日立、Pioneer,而韩国则分别是三星SDI和LG等2家业者,在最近中国也有业者开始投入这一方面的研发与生产。在电视的生产上,与LCD所不同的是,电视业者都是使用自己公司的显示面板,相互之间没有采购供应与支援,就量产意义上来说,可以视为完整的一贯生产线,而电视画质的方面,也分别充分发挥其各自独特的技术。当然显示面板也是几乎可以决定所生产出来电视的画质,这一点与液晶电视是共同的。

对于等离子显示面板生产来说,目前最积极的是,在世界市场上佔有率都很高的松下。现在该松下在日本国内外都拥有生产工厂,大多数所生产的等离子电视机型都是销往日本以外的市场,针对日本国内的市场,只有生产部份适合日本市场所需的机型。其次在量产化方面紧追而上的是日立,目前正在依照计画扩充宫崎工厂,所开发出SLIS技术的等离子显示面板也是日立独特的专利技术。Pioneer也具备本身的等离子面板研发技术,近日公佈要针对山梨工厂,进行积极的投资,就产品而言,Pioneer相当满意自己所开发的42吋的宽萤幕以及50吋等离子电视机型,而且可以完全支援HD的画质显示。

等离子面板也有画质改善压力

和液晶面板一样,等离子面板也是有画质改善的压力存在,以现今而言,最急迫的是针对拟似轮廓Noise的技术、黑色显示能力不足,以及达到完全支援HD显示能力。目前在支援全HD显示能力的部分已经有相当程度的改善,并且相关的技术也循序的开发中,未来最大的目标将会是针对放在拟似轮廓Noise改善以及黑色不足的部份上。


图说:目前在PDP TV支援全HD显示能力的部分已经有相当程度的改善,未来最大的目标将会是针对放在拟似轮廓Noise改善以及黑色不足的部份上。(资料来源:三星电子)

拟似轮廓Noise是从副磁场发光的原理性外表噪音,特别是显示动态影像画面的时候很难消除,长久以来一直在开发其相关技术,以目前而言就技术上,已经可以达到大幅度的改善,达到不错的显示能力。就技术上而言,重新考量动态适应型副磁场法,以及弹性清除驱动法等副磁场的构成,开发出的技术已经可以让肉眼在等离子面板难以看到这些缺点,而且当呈现静止画面时也可以有所改善,所采用的技术是以协调性为优先的副磁场法,达到在画面上不会出现阶梯状噪音的效果。

黑色不足是因为,当等离子面板发光时必须要具备提前预备点灯而产生的,导致无法产生真正的黑色,而造成显示不出来的现象。虽然等离子面板不像液晶那么严重,但还是会出现一些黑色不足的情况。对于这样的问题,有些业者开发出利用前面保护滤光片(新深黑色滤光片)的改善,或者是回头针对画素加以改良的高纯度水晶层,以及利用生动亮度控制等方法加以改善,虽然现在还不能说完全克服了黑浮现象,但是实际上已经获得了比液晶好的黑色再现性。

明亮度是急待解决的问题之一

最后等离子面板所剩下急待解决的问题之一就属明亮度了,当等离子面板在出现闪光画面的时候,画质上最大的问题点就是白色感不足,这个问题会与生动亮度控制功能、显示面板保护、电源电路等方面的因素都有很大关係。和LCD一样,在影像控制引擎的部份,各业者也都分别采用了独创的产品,例如Pioneer的“Pure Drive II”、松下的“Full High Vision PEAKS”等等。当然这些电路也和液晶一样,在最新的版本上采用了Histogram技术,以及日立利用控制伽玛特性的方法获得了改善外观上对比度的效果,来达到先进的生动对比度。

因为高画质表现的驱动下,等离子面板所使用的萤光粉方面也有一些进展,例如,Pioneer采用了新一代的新G/新B萤光粉、日立采用了新R萤光粉、松下采用了新HDTV规格萤光粉等等,当然因为萤光粉的改变,直接也会影响到保护彩色滤光片,因此这一部分也会随之改变,来达到顏色再现范围扩大的目标。

xvYCC达到100%颜色再现能力

紧接下来薄型电视最重要的里程碑就是面对xvYCC的考验。xvYCC的正式名字是“活动态影像面顏色空间标准”,这即将成为顏色再现的新国际标准。xvYCC的特色是,在HDTV的条件下,因要确保与sRGB的相容性,所以采用了ITU-R BT.709色域,来规范更宽广的色域空间,而能够让目前包括电视等等的影像输出产品,都能够即使接受到xvYCC规格的影像内容,也可以无误的依照sRGB色域定义显示影片顏色。sRGB是利用0~1的范围之内来表现色彩,而xvYCC的表现能力,可以达到正负1的范围,超过了原先定义的色彩范围。

日本电子情报产业协会在2005年将xvYCC规格提交给了IEC。IEC的投票工作已经结束,并且2005年9月获得透过认可,2006年1月17日IEC发佈xvYCC为国际色彩规格。xvYCC规格包含了现阶段尚未使用的信号级别(颜色信号Cb, Cr的1-16和240-254级),在加入了这些级别之后,不仅可达到扩大色域的目标,还能确保与目前EBU和sRGB等标准的一致相容性。


图说:紧接下来薄型电视最重要的里程碑就是面对xvYCC的考验。xvYCC的正式名字是“活动态影像面顏色空间标准”,这即将成为顏色再现的新国际标准。(资料来源:HDMI LLC)

xvYCC可以达到“Munsell Color Cascade”中所规定的色彩,实现了100%的再现,色域扩大到了原来的约1.8倍。而原来广泛应用的广播信号格式“BT709”色彩再现只有“Munsell Color Cascade”的55%。特别是绿色、黄色和红色的再现范围明显增大。符合这一标准的显示器、摄录影机等等产品所展现出来的色彩水准,相当接近人类眼睛所能辨识的极限范围,也就是说,利用在经过符合xvYCC色彩范围的摄录影机所拍製的影像,将影片利用符合xvYCC的显示器播放,放映出来的动态影像色彩,均能达到色再现性的目地,例如娇艳欲滴的红色玫瑰、或者是青翠无比的晨间竹林,消费者都能在画面中感受出来真实感。

这种“xvYCC”标准以更大的色彩范围实现了真正自然和高解析度的影像画面,这是向着显示新纪元迈出的又一步。透过采用这样的构造,颜色再现性也在谋求透过孟塞尔顏色列,一举实现45%以上的改善和100%化。 这真正显示出可以按照原样对蒙塞尔顏色显示进行忠实表现了。这样,使搭载了这种xvYCC方式的超薄型电视或者显示器走入市场是今后的课题。在任何人看来,大家都在期待能感到美丽鲜艳色彩的超薄型电视的完成。(参考资料:电子时报卢庆儒-xvYCC色域追求人类顏色辨认极限、PJ总合研究所 村瀨孝矢FPD画质改善的最新动向)


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