TV8K分好坏,技术宅们看过来!

中华液晶网官微 · 2020-03-31

已上头条

日本首相安倍晋三24日在记者会见中表示,在与巴赫会谈中达成共识:最晚在2021年夏天举办东京奥运会。而此前,国际奥委会宣布,不考虑取消奥运会,这或许也给了全球体育迷们在担心之余的一点慰藉。

相信大家和小编一样,届时一定会守着电视,为喜欢的运动员加油助威。不过,在家看比赛,如果不知道它,你就out了。

(图片来源:日本放送协会NHK官网)

是的,8K转播!

几年前,日本放送协会(NHK)就宣布将会以8K信号转播2020年东京奥运会的赛事,借此实现8K在日本国内的普及。实际上,得益于近些年各项重大体育赛事和庆典活动的加持,8K产业在全球范围内得到了快速的发展:

随着观众对8K认可度的提升,8K TV在市场端也有不错的成绩。

8K TV面板市场需求情况(单位:百万 片)

(数据来源:IHS咨询公司)

那些让人惊艳的8K TV

说了这么多,小伙伴们一定想说,“到底都有哪些电视厂商在做8K TV?小编你可别拿个别厂商的策略来忽悠我们呐。”这当然不可能了。实际上,几乎全部的TV大厂都有了8K产品线,且投入逐年增加。让小编以消费电子盛会CES 2020为例,带大家欣赏一下那些让人惊艳的8K TV产品吧。

(下面图片均来自于互联网)

可见,8K已经成为各大TV厂商的“宠儿”。

那些在背后默默付出的面板厂

俗话说:“每一台成功的电视前面都有一块优秀的显示屏”。尤其是8K TV,对显示屏的要求达到了空前的高度。因此,8K TV的风光无限,离不开其背后那些默默付出的显示面板厂们。

夏普(Sharp)在2011年的CEATEC展会上和NHK一起展出了85”8K样品。不过,尽管在此后的几年间,夏普上市了几款8K TV,但都对当时的市场影响较小,牵引力不足,也未形成丰富的产品系列。2016年,富士康入主夏普后,除继续发展消费级8K产品外,还在生态端持续发力,致力于打造完整的技术和应用生态。

BOE,全球显示面板龙头企业,在8K领域声名远扬。早在2013年,BOE就全球首发了98”8K ADS显示屏,该产品斩获了诸多国际大奖,日经技术在线、人民网等媒体称赞其在直视型8K超高清产品中“水平最高”。其后,2015年,BOE首发全球最大尺寸的110”8K显示屏,并成功量产供货三星,同年,首发全球最高分辨率的82”10K显示屏,进一步强化了其在超高清领域的领先地位。近些年,BOE和NHK、华为、高端摄影机公司RED等展开深度合作,推动了8K全产业链以及8K+5G应用的发展,为8K产业做出了重要贡献。

三星和LG也在8K领域有长足的发展。其中,三星近几年聚焦在量子点(QD)技术,推出的8K显示产品多为量子点类型,即我们前面提到的QLED系列,值得一提的是,三星推出的QLED本质仍为LCD,是在背光部分加入了QD膜层,使发出的光更纯净。而LG近些年在大尺寸OLED方面持续发力,力求打造高端品牌,但8K OLED TV目前的良率太低、成本太高。据悉,LG也开始在8K TV产品线中引入了LCD,并向客户供货。

此外,大陆面板厂华星光电和中电熊猫,以及台湾面板厂友达和群创,也均有丰富的8K LCD TV产品线,为行业提供优质的8K显示面板。

那些“和谐竞争”的显示技术

在显示领域,LCD和OLED的“争论”一直没有停止过,在8K TV领域也不例外。诚然,OLED在画质和柔性方面具备先天的优势,但就目前发展水平而言,8K OLED TV还存在良率低、工艺不成熟、信赖性问题多、价格昂贵等不足。在京东商城,一台82”8K LCD TV价格44638元,而一台88”8K OLED TV价格高达30万元。因此,现阶段,8K TV更合适的屏幕类型依然是LCD。

所以,让我们将目光锁定到LCD身上。对于LCD TV,存在两大显示模式阵营:以BOE ADS为首的硬屏阵营,和以三星VA为首的软屏阵营。

ADS技术,英文全称是“Advanced Super Dimension Switch”,中文全称是“高级超维场转换技术”(谁晓得为什么起了个这么拗口的长名字),采用的是水平电场设计,液晶分子沿水平方向排列,驱动时在水平面内旋转,因此外力按压时,液晶分子的排列基本不会产生变化,不会出现“水波纹”,“硬屏”称号由此而来,该特性使ADS面板尤其适用于全尺寸系列的触控显示。同时,由于其独特的像素设计,使用ADS技术的产品兼具高透过率(也就是低耗电)、观看视角广、色彩还原度高等一系列的技术优势。

VA技术,英文全称是“Vertical Alignment”,中文全称是“垂直配向技术”,采用的是垂直电场设计,在透过率、视角、色彩还原等方面完美度不足,按压会产生“水波纹”,俗称“软屏”。

正因为硬屏ADS具备的这些技术优势,使得它在手机、平板、笔记本、显示器等应用领域完成了对VA的“清洗”。目前,VA在大尺寸TV领域的市场份额也在被ADS逐步“侵占”,至于是否会被ADS取代,还要看两个技术的发展。那么,就让我们来看一下,在TV领域两个技术的对比吧。

超高清TV面板,尤其是8K,最为重要的参数之一就是面板的透过率,简单来说,就是透过率直接影响的是功耗,也就是耗电量,最终影响整机的价格。8K面板有近一亿个子像素,这对面板的透过率是一个巨大的挑战。那么下面让我们来看一下,不同显示模式对透过率的影响。

讲技术干货之前,小编先用一张动图来解释一个概念——开口率。

通过上图我们可以看到,开口率其实是一个像素里,开口区域A的面积占像素S总面积的比值。

当分辨率升高时,像素S总面积减小,TFT区域C的面积略有减小,BM区域B的宽度基本不变,这就导致每个像素的开口率变小。面板分辨率越高,像素就会越多,对面板的开口率影响就会越大。面板的开口率不仅对模组的透过率起到至关重要的影响,同时也是衡量各家面板技术水平最重要的指标之一。而像素结构又是影响面板开口率的最重要的因素。

下面,我们就来看看ADS和VA的对比结果。

为了优化显示视角,像素中的液晶分子一般会被分成2个及以上的区域排列,也就是“畴”的概念。多畴设计的本意是通过畴间互补来达成各个方向上的均一显示效果。畴数增加会带来透过率的损失,两个畴交界处好比拔河比赛的中线,此处的液晶分子就像拔河所用的绳子,势均力敌的两支队伍你拉我拽,绳子就是不动。多畴交界处总会有一定数量的液晶分子在驱动时不为电压所动,从而形成暗区,影响这个区域的液晶光效,也就是这个区域的透过率。因此,如何用最少的畴数,在保证视角的同时,也能确保透过率,是像素设计的重点工作之一。

ADS一般采用两畴结构,上、下畴亮度一致,均可达到最大亮度,同时这种结构,上、下液晶分子自补偿,具有广视角、无色偏的特点;而VA模式为了保证无色偏的视角对称性,其主流的设计也从开始的四畴进化到八畴,以此来弥补视角的偏差。但VA八畴设计总共有8条畴分界线,也就是8条暗区,而ADS只需要双畴设计,只有一条暗区。由此可见,VA 八畴分区双灰阶组合的驱动方式对液晶光效的损失更加严重。如下面的示意图所示:

ADS(左)和VA 8畴(右)像素结构

ADS(左)和VA(右)的有效发光区对比

而且,通过上图“ADS和VA 8畴像素结构”的对比可知,ADS一般包含1个TFT器件,主流的VA 8畴一般包含3个TFT器件,这主要是由于LCD中常见的1T1C电路无法实现双路不同电压输出,VA阵营经过多年摸索,开发出了3T2C电路用于亚像素内不同区域的不同灰阶控制。复杂的像素电路不可避免地侵占到原本面积就不大的开口区域,进而造成开口率的降低。

ADS和VA的存储电容对比

另一方面,存储电容(Cst)也是LCD像素电路的重要结构之一。ADS和VA Cst的对比如上图所示。LCD采用逐行扫描方式驱动,每完成一行扫描到下一帧画面再扫到这一行的时间里,每个亚像素都需要存储电容来保持住施加在液晶分子层上的电压以实现稳定的显示效果。VA采用和TN一样的垂直电场结构,且Pixel电极为Slit结构,Pixel电极与Com电极之间的电容不足以支撑像素电压保持,需要在TFT背板上额外设置金属Com电极与Pixel电极形成额外的存储电容。金属Com电极进一步影响了开口区域面积。ADS的Pixel电极和Com电极同在TFT一侧,两层电极之间的距离远小于液晶层厚度,无需额外设置独立存储电容即可满足像素电压保持。

我们可以将上述因素整理成以下表格。据了解,ADS 8K TV面板的开口率比普通设计的VA 八畴 8K TV面板的开口率高25%左右!这对于出生就自带“高端”标签的8K产品来说至关重要。

8K时代的到来,对LCD的透过率提出了更高的要求,120Hz又使得这一要求更加迫切。如果不引入氧化物等新的TFT器件技术,就只能使用2G2D的电路方案实现,而2G2D又会占用到更多的开口空间。根据小编的了解,已经有VA厂商在8K 120Hz的高阶产品上回退到4畴设计。也许是迫于透过率规格的压力不得已而为之,也许是历史的必然。但这种回退,又使面板出现了视角变差、高亮度画面色偏的问题。这方面缘由,咱以后的文章再做具体说明。

ADS类水平配向技术在中小尺寸领域完成了对垂直配向技术的清洗之后,终于有机会在大尺寸领域开始逆袭。

前面我们提到,面板的开口率,直接影响透过率,影响亮度,影响功耗,影响产品价格,影响电费,影响家庭支出,什么都能影响。而25%的功耗是什么概念,小编来跟你们说道说道吧。

一台常规75”8K电视的功率大约为600W,25%就是150W。一台ADS 8K TV可以节能150W。

这,相当于8个照明灯泡;

这,相当于2台电风扇;

这,相当于1台55”4K电视!

有些豪说“我有钱不差你那些电费”,那如此大功率的8K电视,如果不降低功耗,它就能源源不断的产生热量,土豪你冬天都不用开暖气了。不过夏天嘛,咱就不知道了。

土豪请随意。不过,能为身为土豪的你在选电视的时候给出一点建议,小编就心满意足了。

病毒虽然无情,但我们在政府强有力的领导下,正逐步取得抗“疫”的胜利,我们也每天都能接收到诸如“零增长”、“疫苗研发取得进展”等一系列的好消息,小编坚信这样的好消息会越来越多。

最后,希望疫情快点过去,希望奥运会如期精彩,希望我们的生活越来越好。

来源:黑驴哥