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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  加白光的四色 LCD 顯示
  那福忠 June 15, 2007
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    手提電腦、數位照相機、PDA、手機,最怕用到一半電池沒電了,如何用新技術延長電池壽命,把目前的電池壽命延長兩、三倍,對廣大使用行動電器的人,可以說造福不淺。電池專家研究的同時,有另一夥人從別的角度切入,如果電器的耗電量能節省一半,電器的功能與品質不受影響,意義與電池壽命延長一倍相同。手持行動電器最耗電的地方是顯示器,所以省電要從顯示器省起。

   液晶 LCD 顯示的基本原理,是由紅綠藍 (RGB) 三原色光條並列組成像素 (Pixel),任何色彩都可經 RGB 色光不同的深淺層次的搭配製造出來,放大看雖是分開的三個條狀色光,但像素非常細小,肉眼的適當距離看上去則是三色的混合光。RGB 三色光開到最亮,製造出來的是白色,RGB 都關閉製造出的是黑色,三色光不同程度的亮度,就別製造出不同的色彩。上圖(點選放大)示意顯示器 RGB 一組合為一個像素,RGB 各有 256 個深淺層次(255 最亮、0 最暗),深淺層次的不同,製造出不同的顯示色彩。

   Clairvoyante 是美國舊金山矽谷一家成立不久的公司,突破了 RGB 的規格,除了 RGB 三色之外、增加一個白色 W (White),同時把 RGBW 四色各變成獨立的像素,有可操縱的位址 (Addressable),所以每一色光可以單獨運作,他們把這種結構取名為 PenTile。傳統的 RGB,則是三色連在一起成為一個像素,是基本的位址單位,在應用層面不能單獨顯示其中任一彩色。上圖為 PenTile 與傳統像素結構的區別,點選可放大。

   右圖(點選放大)是 PenTile 與傳統結構在顯示技術上的差別。傳統的 RGB 像素,排列整齊一致,如圖顯示一條白線,每個像素裡的 RGB 要開到最亮,要顯示一條黑線,像素裡的 RGB 全部關閉。PenTile 則每一色都是單獨的像素,可以排列成棋盤狀,因為色彩之間沒有關連,所以每個像素都能與任何周遭像素結合顯示,也就是 RGBW 白四色能任意結合,如圖只用兩色就能顯示白線與黑線,而傳統則需用三色。(圖中左側為傳統紅綠藍顯示,上圖為直線、下圖為橫線;圖右側則為 PenTile 結構,上圖為直線、下圖為橫線。)

   PenTile 結構最大的優勢自省電。液晶顯示效率極低,因為 RGB 色光是透過濾色鏡製造出來的,濾色鏡把背板光源遮住了大部分,甚至高達 90%,我們看到的僅是少部分透視過來的光線,所以看起來覺得陰暗。PenTile 增加的白色光,則是從背板光源直接照射的光線,不需過濾,所以亮度極高,相對的可以使耗電量減低。

   另外 PenTile 每一像素可與鄰近像素搭配,不受傳統 RGB 同時運作的限制,許多色彩可兩色即可組成,不必一定要三色組合,像上圖的線條即是以兩色搭配的,比傳統三色減少一色顯示,但效果相同。這樣使得整個面板用的色彩條塊(不是像素數目),PenTile 的 RGBW 色彩條塊,就會比傳統的 RGB 色彩條塊減少三分之一,因此 PenTile 可以把 RGBW 每個色彩條塊面積放大,增加像素的透光度,讓整個面板亮度增加。初步估算,白色像素加上像素面積放大,可以讓面板亮度加倍,如果維持原來的亮度,耗電量就減半。

   除了增加亮度,或節省電能,如果 PenTile 的色彩條塊(像素)面積不放大,與傳統 RGB 的色彩條塊數目相同,PenTile 的解析度無形就增加了三分之一(如上圖 PenTile 用兩個色與傳統三個色顯示效果相同),對於多媒體的展現更為清晰。像手機的多媒體使用越來越普遍,但目前的亮度都嫌不夠,所以亮度可能比省電更重要,PenTile 就可以在節省電源與增加亮度上調整。亮度增加、解析度增加,顯示的細節也更清晰,最明顯的是筆畫單純的字體,會更容易閱讀。

   除了硬體,PenTile 在軟體上也作了許多調節。PenTile 的顯示雖然大多清晰亮麗,但部分圖形的色彩偏向飽和,顯得不自然,這時候就用軟體把白色像素亮度減低,用別的色彩調節,使得圖畫自然一些。PenTile 最近在一個會議上展示分析影視的畫面色彩,用這一畫面的色彩數值,來調解顯示下一畫面的背板光源,讓眼睛看起來畫面沒變,但用的電源卻大量減少,估計用到目前百分之四、五十的電量,就能觀看影視。

   聽起來 PenTile 的顯示技術確實獨特,估計明年會有產品上市,至於先用到那類的電器上,我們拭目以待。

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