| ---LCD技術(shù)的發(fā)展已歷經(jīng)兩代,第一代技術(shù)以小型化、輕量化和薄型化為主攻方向,主要應(yīng)用對象是筆記本電腦;第二代技術(shù)則以高亮度、高色再現(xiàn)性和寬視角為代表,主要應(yīng)用領(lǐng)域是電視機和監(jiān)視器。目前的發(fā)展階段介于第二代和第三代之間,其技術(shù)開發(fā)的重點是：突破LCD自身的各種局限性,提高其作為多媒體電視顯示器的動畫顯示性能,并大力簡化制造工藝以確保其在價格上具有競爭力。本文將對近期LCD技術(shù)的一些主要動向做簡要介紹。 一、寬視角技術(shù)
---與現(xiàn)有的TN模式液晶相比,視角更寬的IPS（In-Plane Switching,平面內(nèi)開關(guān)）和PVA（Patterned Vertical Alignment,圖形化垂直校準(zhǔn)）模式在性能上各有優(yōu)劣（見表1）。為此,人們在開發(fā)過程中采取了各模式相互取長補短的做法。
---比PVA視角更寬的IPS在向超級IPS（Super-IPS）發(fā)展的同時引入了V形像素（Chevron Pixel）結(jié)構(gòu),消除了彩色偏移的不對稱現(xiàn)象,并利用高電壓驅(qū)動和小單元間隙（Cell Gap）改善了液晶響應(yīng)速度;而在對比度比（C/R）和亮度方面優(yōu)于IPS的PVA也通過采用V形像素結(jié)構(gòu)壓縮了黑色矩陣（Black Matrix）的寬度,并減少了域（Domain）的數(shù)量,從而實現(xiàn)了高數(shù)值孔徑和較快的響應(yīng)速度。 二、液晶響應(yīng)速度
 ---對動畫顯示性能影響最大的因素就要算液晶的響應(yīng)速度了。如果液晶的響應(yīng)速度較慢,則在顯示運動物體時就會出現(xiàn)圖像的“拖曳”現(xiàn)象。而且,由于LCD是電壓保持型器件,因此圖像邊緣的模糊現(xiàn)象會變得愈發(fā)嚴(yán)重。為此,人們開發(fā)了多項旨在解決上述問題的技術(shù),其中被業(yè)界廣泛采用的方案有兩種,一種是動態(tài)驅(qū)動（Dynamic Driving）方式,另一種是過驅(qū)動（Overdriving）方式。
---當(dāng)液晶在灰度等級之間變動時,由于是以低于接通/關(guān)斷（On/Off）時的電壓來進行驅(qū)動的,因而導(dǎo)致驅(qū)動力（Driving Force）減弱,這樣,灰度等級間的響應(yīng)速度比接通/關(guān)斷時下降了3～5倍。過驅(qū)動方式采用的是高于普通驅(qū)動電壓的高電壓,從而給液晶施加了更大的驅(qū)動力,以提高其響應(yīng)速度（見圖1）。
 ---最近,人們提出了一種旨在改善液晶響應(yīng)速度的新提案,名為OCB（Optically Compensated Birefringence,光補償雙折射）。與TN方式不同,OCB方式使上下板的取向平行,在將液晶的排列形態(tài)變?yōu)槔刃沃?施加1.5～2V的彎曲取向電壓來形成彎曲狀態(tài)。這樣就消除了在“標(biāo)準(zhǔn)白”（Normally White）狀態(tài)下進行驅(qū)動的TN方式中常見的“黑色流效應(yīng)”,并能夠?qū)⒁壕ы憫?yīng)速度提升至5ms（見圖2）。
三、動畫技術(shù)
---不過,單憑響應(yīng)速度的提高還不足以獲得令人滿意的動畫質(zhì)量,這是因為LCD是保持型顯示器件,它在傳遞下一幀圖像之前將對目前顯示的這一幀圖像加以保持,所以當(dāng)圖像發(fā)生瞬變時就會引發(fā)畫面模糊現(xiàn)象。為此,人們開發(fā)出了與CRT相似的各種脈沖方式。
---第一種是“黑幀插入”（Black Frame Insertion）方式,其優(yōu)點是能夠有效地消除活動圖像的模糊現(xiàn)象,但黑幀插入時間的增加會使畫面亮度下降,導(dǎo)致液晶的響應(yīng)時間必須短于幀周期的二分之一;第二種方式是背光燈閃爍（Blacklight Blinking）,即使在液晶響應(yīng)速度不高的情況下也能起到良好的畫面模糊消除效果,但是,其缺點是會產(chǎn)生高達50%的亮度降幅。因此,如需維持現(xiàn)有的亮度就必須增加背光燈的燈管電流,以提高背光燈的亮度;第三種方式是120Hz驅(qū)動方式（即在60Hz幀中插入黑幀）,這種方法必須在原有的圖像幀之間生成新的圖像幀,因而需要開發(fā)新型低電阻配線材料和新型幀倒相（Frame Inversion）方式,以解決顯示屏的充電問題。 四、色再現(xiàn)技術(shù)
 ---在努力提高液晶的動畫顯示質(zhì)量的同時,人們還在開發(fā)各種旨在表現(xiàn)豐富自然色的技術(shù)。
---色溫、白平衡和γ校正等對于自然色的表現(xiàn)具有較大的影響。為此,研究人員在致力于改善色再現(xiàn)性和亮度的同時,還在嘗試開發(fā)更加精巧的色表現(xiàn)技術(shù),而且,相關(guān)技術(shù)的商用化也在加緊進行。
---目前,采用CCFL和C/F（濾色器）實現(xiàn)的最佳色再現(xiàn)性為72%左右。為了進一步提高這一數(shù)值,正在開發(fā)一些新的技術(shù)。然而,當(dāng)把現(xiàn)有的CCFL和C/F作為基板時,色再現(xiàn)性每提高5%就會導(dǎo)致亮度下降7%。因此,如何在盡量減小亮度下降幅度的情況下提高色再現(xiàn)性便成為了技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵所在。
---為此必須采用C/F來遮斷黃光的波長,以抑制光源的黃光強度。由此造成的亮度下降可通過優(yōu)化C/F和背光燈的光譜匹配來補償（見圖3）。當(dāng)采用LED時,可通過縮減R、G、B的波長范圍來發(fā)出高色純度的光,故色再現(xiàn)性有可能達到100%以上。因此,人們正在加緊開發(fā)采用LED的背光源。
---通過采用精確彩色捕獲（Accurate Color Capture,ACC）算法（即借助灰度等級變化來對灰度系數(shù)進行校正）,可實現(xiàn)更加精巧的色表現(xiàn)性能。ACC邏輯電路將8位256灰度等級的數(shù)據(jù)擴大至10位數(shù)據(jù)之后,再通過幀頻控制以8位256級灰度顯示。這樣就能夠利用灰度等級變化來縮小色坐標(biāo)和色溫的偏差,以實現(xiàn)精巧的色表現(xiàn)。
---與此同時,人們還在開發(fā)利用彩色控制（即調(diào)整像素的排列和色彩）來提高圖像質(zhì)量的技術(shù)。與現(xiàn)有的RGB像素排列相比,子像素復(fù)制（Sub-Pixel Rendering）技術(shù)的像素排列是由6個（RBG/GBR）子像素形成一個像素,在顯示實際圖像時通過共用拼接像素的子像素獲得了更加精巧細(xì)致的畫面和色彩。
---通過在三色（RGB）子像素結(jié)構(gòu)中增加白色而形成四色子像素結(jié)構(gòu),可大幅度地提高亮度。雖然可采用多種四色子像素結(jié)構(gòu),但是,將采用子像素復(fù)制技術(shù)的六子像素排列的下端的藍(lán)色變成白色（RBG/GWR）的做法可取得最佳的效果。這是因為數(shù)值孔徑的增加實現(xiàn)了亮度的進一步提升,而且,子像素復(fù)制技術(shù)的運用還有望通過減少驅(qū)動器IC的數(shù)目而達到降低成本的目的。
五、背光源技術(shù)
 ---為了確保LCD電視能夠在各種平板電視技術(shù)的競爭中脫穎而出,除了不斷提高性能之外,降低成本也是至關(guān)重要的。其中,背光源首當(dāng)其沖。背光源在大屏幕電視的總成本中所占的比例高達40%。因此,背光源的成本和性能指標(biāo)的優(yōu)劣是決定其競爭力高低的關(guān)鍵因素。為此,人們正在開發(fā)EEFL（External Electrode Fluorescent Lamp,外部電極熒光燈）和FFL（Flat Fluorescent Lamp,扁平熒光燈）技術(shù)。
---其中,EEFL是最具實用性的提案,目前正在步入商用階段（已在30英寸電視產(chǎn)品中得到應(yīng)用）。EEFL最大的特點是可由一個逆變器對全部的熒光燈進行并聯(lián)驅(qū)動,因而能夠大幅度地削減成本;不僅如此,通過優(yōu)化逆變器還可將光效率提高25%左右。另外,由于FFL的裝配性得到了顯著改善,因此,大屏幕電視模塊工藝的自動化變得容易起來。
---人們目前最為關(guān)注的就是進一步提升LED背光源的發(fā)光效率,LED燈的RGB波長與CCFL不同,通過縮減波長范圍能夠去除其他彩色的波長,所以可獲得100%以上的色再現(xiàn)性（見圖4）。
---作為半導(dǎo)體元件的LED的調(diào)光范圍約為1:30 000,這適合于那種能夠使光源快速閃爍的脈沖驅(qū)動方式,因而只需采用3V左右的低DC電壓,省去了逆變器。還有,由于它是一種無汞光源,故工作溫度范圍較寬,達-30℃～+85℃,同時也有利于環(huán)保。
---但是,LED背光源的成本比CCFL高出三倍以上,光效率也較低,其功耗中僅有15%被轉(zhuǎn)換成了光,剩余的85%全部作為熱量散失掉了,因此散熱問題十分突出。不過,隨著LED光效率的不斷提高以及成本的下降,它對今后LCD電視市場的成長將起到不可低估的作用。 |
