虚拟像素技术,破解LED微间距"不可能三角"的新法宝?

我们的光世界 2023-11-22
2238 字丨阅读本文需 5 分钟

众所周知,LED显示屏的像素点间距越小,分辩率就越高,画面显示就越清晰。基于此,便可以通过缩小像素点间距来获得更清晰的画质。然而事情无绝对,任何产品发展到一定时,都会出现“天花板”效应,LED显示屏也莫不例外。随着技术的发展,LED显示屏像素点间距已经突破至P1.0以下,再往下则面临着各种难以克服的问题。因此,为了实现LED显示屏更好的画质,应该从其它方向进行突破。

虚拟像素(动态像素)技术的广泛引入,引发了行业对LED直显未来发展趋势的重新审视。虚拟像素技术可以在不增加LED显示屏硬件成本条件下,将显示屏的等效像素增加到近4倍的效果。其方法是通过2红1绿1蓝的排列方式设计好模组,再依次重复使用其中一个像素点,使其达到同等显示效果。而通过虚拟像素技术,便可以在相同环境下,提高显示屏性能,增强显示效果,给人们更好的视觉享受。

LED微间距的“不可能三角”

LED直显产业发展有两个主要趋势。其一是,适应超清显示需求,向更小间距指标进化。例如,4K/8K级别分辨率的显示一体机、micro LED直显彩电等,都需要将像素的间距压缩到P0.5级别,或者更低。在一些工程大屏显示应用中,如虚拟仿真、工业设计等,也需要显示系统拥有更为精细的分辨率。

其二是,显示核心工艺技术以巨量转移为核心的进步。不仅是采用mini/micro LED技术的COB直显超微间距产品需要“巨量转移工艺”。在P0.9/p1.2这样的今天高端主流分辨率应用上,MiP封装结构,也需要巨量转移工艺——只不过后者是以“像素为基本单元”的巨量转移工艺。可以说,巨量转移是小间距向极限化、微间距发展的必然“核心工艺”要求。

在以上两大方面的共同支持下,目前行业能够提供“差异化”的高端直显LED产品供给:如P0.9产品,就既有PM驱动也有AM驱动产品;既有COB/IMD等传统封装产品,也有MiP新兴封装技术产品。可谓供给非常多样化。但是,这些产品虽然在成本上有些差异,却基本都属于“高价位”产品。

即,巨量转移、mini/micro LED、各种新兴封装和驱动,与超高清需求的结合、更低间距的要求碰撞,形成的火花就是“高成本”:如何既满足超高清需求、又充分利用现有成熟技术、还保障一定的经济性;或者说是让具有一定经济性的产品也能更好的满足超高清的未来显示需求,就成了行业供给侧的“核心矛盾”之一。

虚拟像素:低成本、成熟工艺和更高清晰度的“神功”

首先,来了解一下什么是实像素,什么是虚拟像素?

实像素是指显示屏上的物理像素点数和实际显示的像素点数是1:1的关系,显示屏实际有多少点,只能显示多少点的图像信息。

虚拟像素就是指显示屏上的物理像素点数和实际显示的像素点数是1:N(N=2、4)的关系,它能显示的图像像素比显示屏的实际像素多2倍或者4倍。也就是虚拟像素LED显示屏的分辨率是实像素LED显示屏的2倍或者4倍。

虚拟像素按照虚拟的控制方式可分为:软件虚拟和硬件虚拟;按照倍数关系分为:2倍虚拟和4倍虚拟,按照一个模组上的排灯方式分为:1R1G1B虚拟和2R1G1GB虚拟。

虚拟像素技术以较低的成本获得更高的分辨率,更清晰的视觉效果。

11月16日的发布会上,洲明现场发布了UMiniP 0.93/1.2等两款虚拟像素产品。不过,洲明PPT介绍称,虚拟像素技术将应用在从P0.9到P3.1间距的宽阔产品线上。

同时,洲明介绍称其虚拟像素包括“三灯虚拟像素”、“四等灯虚拟像素”两种规格。其中,三灯虚拟像素两个逻辑像素点采用一组RGB物理灯珠,不会增加灯珠成本、也不会增加微工艺集成的难度,但是可以提升一倍的逻辑像素量。

而四灯虚拟像素技术,采用一组RGGB的四颗物理灯珠实现四个逻辑像素。虽然物理灯珠增加四分之一、集成工艺精度等级相应提升,但是按单一逻辑像素的物理投入成本看,比三灯虚拟像素还要更小一些。无论是三灯还是四灯虚拟像素技术,基本都能实现“逻辑间距只有物理间距的一半”左右。这将带给行业产品市场巨大的“体验升级”空间。

例如,在LED一体机市场最火的136英寸尺寸上,采用P1.56间距工艺和灯珠是“成本上最优的方案”。但是,这一5平米面积的显示大屏,分辨率只有2K级别,不仅不适配4K等高质量信号显示,而且可能在合理观看距离上有较为明显的“画面颗粒化”问题。

洲明这一物理规格的产品,采用虚拟像素技术后,在有限的成本增加下,分辨率上的逻辑像素量能提升到4K分辨率。虽然逻辑像素的清晰度依然不能完全取代物理4K像素的“视觉清晰度”效果,但是依然成倍的提升了画面可感知的视觉清晰度,为LED直显大屏在“成本可控、可靠成熟工艺下,实现更高质量的画质”提供了强有力武器。

不仅是LED显示钟爱,虚拟像素技术是“超清显示主流”路线

“投机取巧、还是技术进步?”这是关于虚拟像素产品一经推出,就引发的很多业内外人士的共同“疑问”。对此问题,至少有两个角度可以给出“科学答案”:

第一, 虚拟像素是一个普遍的、高标准的应用技术。例如,在投影机和激光电视显示上,4K产品超过95%采用虚拟像素技术、8K产品更是基本都采用虚拟像素技术。同时,亦有大量的2K智能投影机是采用了虚拟像素技术。目前,投影机的虚拟像素技术主要有2倍和4倍的逻辑像素提升方案。

例如,液晶显示产品上RGBW四色4K屏幕是一种比较普遍的,也更适合于中等尺寸屏幕的4K显示技术——不过,以白色子像素为虚拟像素元素之一的做法,虽然能实现更好的成本性,却在清晰度提升上不如直接使用三原色像素点作为虚拟像素子像素的技术。这种技术还受到液晶分子刷速度的拖累,导致其逻辑像素较物理像素的提升量只有三分之一。

第二,有一句脍炙人口的广告词叫做“不看广告看疗效”。虚拟像素技术固然和物理像素技术有“差异”,但是虚拟像素技术至少可以实现逻辑像素量相当于物理像素量6-8成的效果——而实现逻辑像素量的虚拟像素技术的“物理像素”规模,可能只有逻辑像素量的三分之一、四分之一。反过来看就是,一份物理硬件投入和成本,实现2.5-3.5倍左右的清晰度效果。

所以,无论从虚拟像素技术的应用广度看,还是从实际效果看,这都是一种“很好的创新”,甚至是未来显示技术的必然路径之一。

综上述,虚拟像素技术为LED直显在微间距时代“成本可控下的超高清显示”提供了可行路径。其也是对其它显示技术门类近年来进步成果的成功借鉴。行业人士认为,“又好又省”的虚拟像素技术,必然推动全球LED直显应用加速进入更高普及质量的新时代。

文章来源: 投影时代,MEETLINK视联,视爵光旭LED大屏

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