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【導語】虛擬像素技術引發了行業對LED直顯未來發展趨勢的重新審視
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虛擬像素技術:LED直顯的新法寶嗎

來源:投影時代 更新日期:2023-11-22 作者:蕭蕭
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第414期

    “LED直顯已經可以批量制造P0.4間距,乃至更小間距的產品。但是,成本卻成為這些產品‘應用落地’的障礙!”面對這樣的“技術捅破天花板、成本也飛上天花板的現實”,行業有哪些解決方案呢?

    11月16日,全球頂級LED光顯大廠洲明召開年度新品發布會,一口氣推出一系列嶄新的COB、MiP、AM驅動、動態像素(即虛擬像素)等新技術產品,幾乎以行業曠古絕今的規模,全力推動P0.7-p1.5市場主力需求規格的小間距、微間距LED顯示產品“應用標準”和“供給多樣性”的大升級。

    其中,虛擬像素(動態像素)技術的廣泛引入,更是引發了行業對LED直顯未來發展趨勢的重新審視:對此,行業專家表示,LED微間距直顯的性能、技術與經濟性“不可能三角”的破解,似乎找到了新方向。

    LED微間距的“不可能三角”

    LED直顯產業發展有兩個主要趨勢。其一是,適應超清顯示需求,向更小間距指標進化。例如,4K/8K級別分辨率的顯示一體機、micro LED直顯彩電等,都需要將像素的間距壓縮到P0.5級別,或者更低。在一些工程大屏顯示應用中,如虛擬仿真、工業設計等,也需要顯示系統擁有更為精細的分辨率。

虛擬像素技術:LED直顯的新法寶嗎

    其二是,顯示核心工藝技術以巨量轉移為核心的進步。不僅是采用mini/micro LED技術的COB直顯超微間距產品需要“巨量轉移工藝”。在P0.9/p1.2這樣的今天高端主流分辨率應用上,MiP封裝結構,也需要巨量轉移工藝——只不過后者是以“像素為基本單元”的巨量轉移工藝?梢哉f,巨量轉移是小間距向極限化、微間距發展的必然“核心工藝”要求。

    在以上兩大方面的共同支持下,目前行業能夠提供“差異化”的高端直顯LED產品供給:如P0.9產品,就既有PM驅動也有AM驅動產品;既有COB/IMD等傳統封裝產品,也有MiP新興封裝技術產品?芍^供給非常多樣化。但是,這些產品雖然在成本上有些差異,卻基本都屬于“高價位”產品。

    即,巨量轉移、mini/micro LED、各種新興封裝和驅動,與超高清需求的結合、更低間距的要求碰撞,形成的火花就是“高成本”:如何既滿足超高清需求、又充分利用現有成熟技術、還保障一定的經濟性;或者說是讓具有一定經濟性的產品也能更好的滿足超高清的未來顯示需求,就成了行業供給側的“核心矛盾”之一。

    虛擬像素:低成本、成熟工藝和更高清晰度的“神功”

    11月16日的發布會上,洲明現場發布了UMiniP 0.93/1.2等兩款虛擬像素產品。不過,洲明PPT介紹稱,虛擬像素技術將應用在從P0.9到P3.1間距的寬闊產品線上。

    同時,洲明介紹稱其虛擬像素包括“三燈虛擬像素”、“四等燈虛擬像素”兩種規格。其中,三燈虛擬像素兩個邏輯像素點采用一組RGB物理燈珠,不會增加燈珠成本、也不會增加微工藝集成的難度,但是可以提升一倍的邏輯像素量。

    而四燈虛擬像素技術,采用一組RGGB的四顆物理燈珠實現四個邏輯像素。雖然物理燈珠增加四分之一、集成工藝精度等級相應提升,但是按單一邏輯像素的物理投入成本看,比三燈虛擬像素還要更小一些。無論是三燈還是四燈虛擬像素技術,基本都能實現“邏輯間距只有物理間距的一半”左右。這將帶給行業產品市場巨大的“體驗升級”空間。

虛擬像素技術:LED直顯的新法寶嗎

    例如,在LED一體機市場最火的136英寸尺寸上,采用P1.56間距工藝和燈珠是“成本上最優的方案”。但是,這一5平米面積的顯示大屏,分辨率只有2K級別,不僅不適配4K等高質量信號顯示,而且可能在合理觀看距離上有較為明顯的“畫面顆;眴栴}。

    洲明這一物理規格的產品,采用虛擬像素技術后,在有限的成本增加下,分辨率上的邏輯像素量能提升到4K分辨率。雖然邏輯像素的清晰度依然不能完全取代物理4K像素的“視覺清晰度”效果,但是依然成倍的提升了畫面可感知的視覺清晰度,為LED直顯大屏在“成本可控、可靠成熟工藝下,實現更高質量的畫質”提供了強有力武器。

    “幾乎不變的成本,多一倍、乃至多兩倍的視覺清晰度,虛擬像素技術將是LED顯示不可多得的‘高質量普及’法寶!”行業專家表示,虛擬像素技術對于LED直顯這種在微間距時代工藝難度和成本幾何級數增加的顯示門類,有著巨大的戰略意義。

    不僅是LED顯示鐘愛,虛擬像素技術是“超清顯示主流”路線

    “投機取巧、還是技術進步?”這是關于虛擬像素產品一經推出,就引發的很多業內外人士的共同“疑問”。對此問題,至少有兩個角度可以給出“科學答案”:

    第一,   虛擬像素是一個普遍的、高標準的應用技術。例如,在投影機和激光電視顯示上,4K產品超過95%采用虛擬像素技術、8K產品更是基本都采用虛擬像素技術。同時,亦有大量的2K智能投影機是采用了虛擬像素技術。目前,投影機的虛擬像素技術主要有2倍和4倍的邏輯像素提升方案。

    例如,液晶顯示產品上RGBW四色4K屏幕是一種比較普遍的,也更適合于中等尺寸屏幕的4K顯示技術——不過,以白色子像素為虛擬像素元素之一的做法,雖然能實現更好的成本性,卻在清晰度提升上不如直接使用三原色像素點作為虛擬像素子像素的技術。這種技術還受到液晶分子刷速度的拖累,導致其邏輯像素較物理像素的提升量只有三分之一。

    再例如,在手機使用的OLED顯示面板上,更是存在著鉆石排列、類鉆石排列、P排、delta排列、珍珠排列、藍鉆排列、蜂巢排列等等多種不同的RGGB像素技術在應用。其中,鉆石排列是成本與分辨率、斜線鋸齒抑制等顯示效果的“理想組合”,也是三星OLED顯示的“最核心”的專利武器。圍繞該專利技術,三星已經發起多起針對競爭對手的訴訟請求。

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    OLED屏幕上這種子像素排列技巧,不僅通過像素算法提升分辨率,更是實現了對OLED子像素的“灼屏(即屏幕色調黃化問題)”保護:這是亮度、壽命、成本的平衡技術。據悉,鉆石排列能夠實現邏輯像素等效80%物理像素的PPI視覺清晰度效果。另據媒體報道稱,京東方蜂巢排列的邏輯PPI密度據稱可高達700PPI,將超越三星鉆石排列。

    由以上分析可以看出,虛擬像素這種技術思路是現代顯示產業廣泛使用的一種“普適性”技術。得到如此大范圍的支持,這絕不是簡單用“取巧”可以解釋的。虛擬像素技術本質是對人眼視覺暫留性的科學利用,是充分利用工藝技術進步與視覺認知科學成果的顯示產品創新。

    第二,有一句膾炙人口的廣告詞叫做“不看廣告看療效”。虛擬像素技術固然和物理像素技術有“差異”,但是虛擬像素技術至少可以實現邏輯像素量相當于物理像素量6-8成的效果——而實現邏輯像素量的虛擬像素技術的“物理像素”規模,可能只有邏輯像素量的三分之一、四分之一。反過來看就是,一份物理硬件投入和成本,實現2.5-3.5倍左右的清晰度效果。

    所以,無論從虛擬像素技術的應用廣度看,還是從實際效果看,這都是一種“很好的創新”,甚至是未來顯示技術的必然路徑之一。

    因為,在超高清顯示時代、4K/8K分辨率,必然面臨成本上升、工藝難度幾何級數增加的問題。同時,在可預見的觀看距離,如手機屏幕一尺遠、電視機屏幕通常2-4米遠、指揮調度中心屏幕5-10米遠等“可視距離”上,一味強調物理像素密度的提升,遠超人眼分辨極限,失去了“視覺清晰度價值”。兩者權衡之下,更應從實際效果出發開發產品,這是虛擬像素技術“大流行”的原因。

    虛擬像素:子像素渲染,不是沒有“技術含量”

    對于很多普通消費者而言,其對虛擬像素的理解往往停留在“不就是重新排列子像素”、“子像素的元色實現邏輯像素復用”嗎?

    這種觀察點,只是看到了“加工成品上,表面物理變化”。事實上,實現不同排列的子像素加工和子像素渲染是非常有技術難度的。例如,洲明三燈虛擬像素技術就涉及到“不在橫平豎直”的LED RGB晶體排列和集成工藝。這對產品的LED燈珠集成、表明光學處理等都提出了新的技術要求。

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    再例如,子像素復用和渲染算法是虛擬像素的“核心”,也是各個顯示大廠或者專業研究企業“不外傳的秘密”。通常,標準的多媒體內容采用的是橫平豎直的RGB像素信號記錄模式。在虛擬像素顯示屏上,如論是DLP、LCD還是OLED,或者LED直顯,都需要將其轉化成特定排列方式、特定元色復用規則的新驅動信號——這種轉化涉及內容信息等效下的,信息記錄的空間與時間分布的重整,需要有高難度的數學、算法、和人眼視覺科學知識的支撐。當然,子像素更為復雜的渲染算法,也對顯示屏信號處理系統的算力和驅動IC的時空性能提出了新需求。

    “軟的和硬的、屏幕,驅動和軟件等都需要更新”。這是虛擬像素技術背后的“秘密”。即虛擬像素產品是一種全面的、涉及最底層工藝和技術的“產品創新”。

    綜上述,虛擬像素技術為LED直顯在微間距時代“成本可控下的超高清顯示”提供了可行路徑。其也是對其它顯示技術門類近年來進步成果的成功借鑒。行業人士認為,“又好又省”的虛擬像素技術,必然推動全球LED直顯應用加速進入更高普及質量的新時代。

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