LCD技術完全解剖 液晶顯示器技術釋疑 (下)
Sharp液晶最為人所知的ASV技術,是一種加強LCD螢幕顯示效果的技術,並不是前面所介紹的面板類型,除了Sharp自家CPA面板採用,受限於本身CPA面板產能不足,Sharp自行向其他面板廠購買的面板,包含TN+film與MVA,也都可以加入ASV技術,予以加強畫面呈現更好的效果。
【文/黃冠儒】

 

LCD的面板技術

 

關於ASV技術

 

Sharp液晶最為人所知的ASV技術(Advanced Super View),是一種加強LCD螢幕顯示效果的技術,並不是前面所介紹的面板類型,除了Sharp自家CPA面板採用,受限於本身CPA面板產能不足,Sharp自行向其他面板廠購買的面板,包含TN+film與MVA,也都可以加入ASV技術,予以加強畫面呈現更好的效果。

在規格之外,影響液晶顯示器優劣的最大因素,就是其所採用的面板,因為面板的好壞和畫面的觀看效果有直接的關係,加上液晶面板佔了顯示器整體成本的一半以上,是影響液晶顯示器價格的最主要因素;而液晶面板基本上也直接決定了液晶顯示器亮度、對比度、色彩與可視角度等規格參數。

 

目前世界生產液晶面板前三大的廠商分別為Samsung三星、LG-Philips樂金飛利浦及AUO友達,其他還包括一般消費者熟知的Sharp夏普、奇美及華映等,由於各家技術水準的差異,生產的液晶面板也分不同類型,基本上可分為TN、VA、IPS及CPA等種類。

 

TN類面板

 

亮點與暗點

 

液晶顯示器的每一個像素其實是由紅、綠、藍三個點合起來組成,都有獨立的電晶體來控制其電流的強弱,如果其中的電晶體壞掉,就會造成該像素永遠點亮(亮點)或不亮(暗點),若只有某色的點故障,則會顯示異常的顏色。而亮點和暗點的出現除了與面板製造技術有關,並非購買時沒有,以後就不會出現,因為電晶體老化等因素也可能會造成,如果需要維修,則必須整片面板更換。

TN型面板是TFT-LCD最早採用的技術之一,也是目前LCD顯示器的面板類型大宗,早期受限於技術問題,多被應用在20吋以下的產品中,目前新技術已可製作22~24吋的大尺寸螢幕產品。

 

‧TN

 

TN面板全名為Twisted Nematic(扭曲向列型),較低廉的生產成本使TN成為應用最廣泛的入門級液晶面板。現在的TN面板技術多採用改良型的TN+film,film是指一層補償膜,用於彌補TN面板天生可視角度不足的情況,改良後的TN面板可視角度能達到160度,但對比度不足,在對比度於100:1時,圖像已經出現失真甚至色偏的狀況。

 

TN為6bit的面板,只能顯示RGB紅/綠/藍各64色,最大實際色彩僅有26萬色,不過透過「抖動」技術可以使其獲得超過1600萬種色彩的表現能力,不過只能顯示0到252灰階的三原色,所以最後得到的色彩顯示數為1620萬色,而不是前文所說的全彩1670萬色;加上TN面板提高對比度的難度較大,因此最直接的缺點就是色彩較單薄,自然度不足。

 

‧B-TN

 

B-TN面板(Best-TN)是TN面板的一種改良型,是由三星電子所開發,開發的目的是要平衡TN面板高速反應所犧牲畫質的問題,對比度最高可達700:1。因為TN面板屬於「軟螢幕」型態,用手輕輕劃會出現類似水波紋路。

 

VA類面板

 

VA類面板是主流液晶應用較多的面板類型,和TN面板相比,屬於8bit的VA面板可以提供1670萬色彩和更廣的可視角度,所以價格相對於TN面板也更較貴,不過VA類面板和TN面板仍同屬軟螢幕型態。

 

面板等級

 

在選購液晶顯示器時,常會聽到A級、B級等分類,其實這樣的分類是由面板廠商自行判定,並沒有一個準確的標準,通常是用來做為面板時交易時判別價格好壞的依據,不過原則上液晶面板照品質可以簡單分為A、B、C三個等級,區分的依據是以壞點數量的多少來判別。通常情況下,液晶面板的壞點數量在5個以內便屬於A級,壞點數量多於5個而少於10個則屬於B級,壞點數量在10個以上則被稱做C級面板。當然除了A、B、C,還有A+或A++等訴求無塤耗的面板等級,不過也因為沒有標準衡量,各個廠商的規範也不盡相同。

 

A級面板通常被直接用來生產製造液晶顯示器,不過面板廠在製造過程中並不能保證不會生產出具有瑕疵的B級與C級,因為無法避免,所以B級面板也大多會被撿便宜的廠商消化,用以製造低價的產品;而C級面板因為體質不佳,大多被切割成更小面積的液晶面板,以應用於其他領域。

‧MVA

 

MVA技術(Multi-domain VerticalAlignment,多象限垂直配向技術)是由富士通Fujistu所開發,是最早出現的廣視角液晶面板技術,可視角度可達到170度,具有較佳的色彩表現,尤其是黑色,且成本相對較低,反應時間可達到8 ms。

 

‧P-MVA

 

P-MVA是以MVA為基礎改進的面板技術,通過富士通的技術授權,為奇美電子與友達光電面板廠所採用的面板技術。改良後的P-MVA類面板可視角度可達接近水準的178度,且灰階反應時間可以達到8 ms以內。

 

‧PVA

 

三星電子Samsung所研發的的PVA(Patterned Vertical Alignment)技術同樣屬於VA技術的範疇,主要是承襲MVA技術,且比MVA有更佳的表現。PVA面板是採用透明的ITO電極代替MVA中的液晶層凸起物,透明電極可以減少背光源的浪費,並有效降低液晶面板可能出現的亮點。

 

WCG廣色域技術

 

廣色域WCG是Wide Color Gamut的意思,是最新被運用在面板中的技術之一,之所以被稱做廣色域,是因為原先NTSC規範的色彩等級,以CRT映像管的顏色飽和度為基準,會因為一些先天限制而影響顏色色域的表現,通常只能達到72%的水準,而以這72%做為百分比來看,超越此色域顯示的顏色,就代表能比原先顯示出更多更飽和的色域表現。

 

而WCG的原理,則是加強面板的背光模組,塑造出比原先RGB色階更寬廣的顏色表現,基本上是以「磷」增加三原色的色彩表現,不過因為各個廠商調教技術的差異,會有不同的著重色調。而具有廣色域顯示效果的顯示器,通常亮度會比一般LCD顯示器來的高,而色彩顯示也會更為自然,表現更好。

‧S-PVA

 

與P-MVA面板類似,S-PVA同樣屬於PVA面板的改良型態,由三星電子持續研發而來,可視角度比PVA更為寬廣,反應時間也越來越快。目前由Sony與Samsung合資的S-LCD面板廠就是採用S-PVA技術。

 

‧CPA

 

CPA(Continuous Pinwheel Alignment,連續焰火狀排列)模式廣視角技術是由Sharp夏普所開發,同樣屬於VA類面板的一員,不過其液晶分子朝著中心電極呈放射的焰火狀排列,由於電極上的電場是連續變化的,所以這種廣視角模式被稱為「連續焰火狀排列」模式。

 

CPA的產品與MVA和PVA相當,不過夏普的CPA面板色彩還原真實度高、可視角度可接近180度,圖像表現更為細膩,同時價格也更貴。

 

IPS面板

 

IPS(In-Plane Switching,平面轉換)是日立Hitachi在2001年推出的液晶面板技術,俗稱「Super TFT」。IPS面板最大的特點就是它的兩極都在同一個面上,而不像其他液晶模式的電極是在上下兩面或立體排列。由於電極在同一平面上,不管在何種狀態下液晶分子始終都與螢幕平行,使透光率大幅降低。

 

IPS面板的優勢是可視角度高、反應速度快,色彩還原準確,價格便宜。不過缺點是漏光問題較為嚴重,且黑色彩度不夠,因此需要依靠光學膜的補償來實現更好的黑色。和其他類型的面板相比,IPS面板的螢幕較「硬」,用手輕輕劃一下不容易出現水紋樣變形。

 

顯示器的各種連接端子

 

連接埠可說是LCD顯示器在字面規格外,唯一與使用者電腦有直接相關的地方,它決定了能不能支援電腦端的訊號傳送,並順利將資訊顯示在螢幕上。不過目前電腦螢幕訊號傳送還可再分為傳統類比訊號與數位訊號,而這兩種訊號源所能對應的連接端子也不盡相同。

 

類比訊號

 

類比訊號源是最基本的傳送方式,原則上最能完整呈現訊號波長並予以傳送,不過會因為電壓或電磁波的關係產生顏色誤差,也較容易受到干擾。目前常見採用類比訊號的端子包含了D-sub、RCA、S-Video及色差。

 

‧D-sub

 

VGA(Video Graphics Array)是在1987年由美國IBM公司發表的電腦顯示器連接端子,是目前最常見的顯示器連接埠,由於接頭採用類似於英文D的形狀,共有三排15個針角,因此稱為D-sub。不過因為採用類比訊號, 現在已逐漸被數位訊號的DVI取代;但仍可透過轉接方式使用。

 

‧RCA

 

俗稱蓮花頭。常運用於AV影音,又稱複合端子(Composite Video Connector),是家用影音設備最常見的端子。AV端子通常是黃色的RCA接頭,另外配合兩條紅色與白色的RCA接頭傳送音訊,在液晶顯示器中較為少見,通常被運用在LCDTV中。

 

‧S-Video

 

S端子也稱做獨立視訊端子, S 是表示「Separate單獨」的意思。它是一種將視頻訊號分成光亮度和色度兩個單獨的訊號傳送的模擬視頻接頭,不像RCA使用將所有訊號整合成一個綜合訊號傳送。

 

‧色差

 

色差端子(Component Video Connector)是把類比視訊中的明亮度、彩度和同步訊號分開傳送的端子,通常紅、綠與藍三個接孔也分別對應訊號中的RGB三原色, 或轉換為明度(Y)與色差(Cb/Cr或Pb/Pr)的方式。

 

數位訊號

 

相較於類比訊號,因為電腦本身計算就是以數位訊號在傳遞,所以傳送的過程也較為穩定,不易受到干擾。而支援數位訊號的接頭,因為不需經過訊號轉換,更能真實的呈現完整畫面,也開始取代類比訊號接頭的存在。

 

‧DVI

 

DVI的「Digital Visual Interface」,中文翻為「數位視訊介面」。是透過數位的訊號傳送,強化顯示器的畫面品質。目前已被廣泛應用於液晶顯示器、投影機等設備上,可以傳送未壓縮的視頻資料到顯示裝置。DVI連接埠共有三種,DVI-A負責傳送類比訊號、DVI-D負責傳送數位訊號、DVI-I則可相容傳送類比及數位訊號。

 

‧HDMI

 

HDMI的英文全稱是「High Definition Multimedia Interface」,中文為「高清晰度多媒體介面」,是一種全數位化的多媒體傳輸介面,是以DVI為基礎所開發的高頻寬傳輸規格(相容於DVI),可以傳送無壓縮的「音頻」以及「視訊」信號。目前HDMI最新規格為1.3,增加了超高資料量的無壓縮音頻串流如Dolby TrueHD與DTS-HD格式的支援。

 

HDCP保護機制

 

目前內建HDMI的液晶顯示器,同時也會特別註明具備HDCP加密保護機制(High-Bandwidth DigitalContent Protection),來表示其支援高畫質影像。HDCP是由英特爾開發,用以確保數位化的影像與聲音資料在通過DVI或HDMI介面傳送時不至於遭到非法拷貝。訊號來源(播放機或電腦的顯示卡)和顯示器雙方都必須內建HDCP晶片才能正常播放。

 

舉例來說,想要將PlayStation 3遊戲機直接以HDMI端子連接至液晶顯示器時,如果顯示器不支援HDCP授權,那麼主機的遊戲影像將無法正確顯示在螢幕上;相反的,如果顯示器支援HDCP,就能在螢幕中看到PS3所傳輸的影像。

 

新興的HD高解析格式

 

隨著LCD顯示器的尺吋和解析度不斷提高,能否完整對應HD高解析格式訊號,也成為選購LCD顯示器的指標之一。不過隱藏在HD高解析口號的背後,其實還有相當多的名目,包括Full HD、HD Ready和HD Compatible,如何正確判別這些名詞,也是近來LCD顯示裝置的最新課題。

 

HD

 

HD,High Definition,指的是高畫質訊號源的意思,相對於目前電視訊號主流號的SD(Standard Definition)標準畫質,具有更高的解晰度。SD畫質的解析度最高只能達到704×480像素(480i/480p);而HD訊號的解晰度則進入了1280×720像素(720p)與1920×1080像素(1080i/1080p)等級。而1080i和1080p的差別在於「i」是交錯掃描(interlace),畫面以奇偶數掃描線交錯方式呈現,「p」則表示循序掃描(Progressive),畫面會依序掃描完整顯示,所以1080p的畫面顯示會比1080i更穩定和流暢。

 

Full HD

 

不同於HD所指的訊號,Full HD的意含指的則是裝置本身,包含液晶顯示器、液晶電視或攝影機,能真實顯示或錄製1920×1080(1080p)解晰度的影像,就能符合Full HD標準。

 

HD Ready

 

HD Ready是歐洲資訊通訊技術協會(EICTA)在2004年1月宣布的標準。是為了區別出顯示設備的品質,能夠處理和顯示高清晰度電視的訊號。

 

HD Reday指的是顯示設備能夠從HD訊號中顯示完整的影像解像度,進而展現像素較高的影像,不過實際上大部分標示有HD Ready的產品,都沒有達到HD必備的解晰度 (1920×1080或1280×720),來完整顯示HD訊號的影像。

 

HD Compatible

 

HD Compatible指的是相容於高解晰度訊號,通常只是一個帶有HDMI介面的標準解晰度的顯示器,但顯示器的解析度只有HD Ready的水準。目前22吋以上的寬螢幕LCD顯示器,都能達到HD 1280×720解晰度的水準,能完整顯示HD影片。

 

HD高畫質影像來源

 

目前符合於HD規格的訊號源主要為Blu-ray藍光與HD DVD影片,能完整輸出1920×1080(1080p)Full HD的影像畫面,而兩者同樣都是以405nm波長的藍色雷射光來讀取的光碟片。

 

Blu-ray藍光光碟

 

藍光光碟(Blu-ray Disc,簡稱為BD),是DVD光碟的次世代光碟格式之一,用以儲存高品質的影音訊號及大容量的檔案資料。藍光光碟是由新力及松下電器產業等企業組成的「藍光光碟聯盟」(Blu-rayDisc Association)推動的次世代光碟規格,並於2006年開始全面推動藍光光碟的相關產品。

 

HD DVD

 

HD DVD的全名為High Definition DVD,是由東芝、NEC、三洋電機等企業組成的HD DVD推廣協會(HD DVD Promotion Group)負責制定及開發。由於經過DVD論壇的認證,所以可相容播放現有DVD光碟,而且一部HD DVD影片中同時也能並存傳統DVD版本的影片。

 

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Matt 隨筆

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