虚拟像素技术对LED直显的作用

“LED直显已经可以批量制造P0.4间距，乃至更小间距的产品。但是，成本却成为这些产品‘应用落地’的障碍！”面对这样的“技术捅破天花板、成本也飞上天花板的现实”，行业有哪些解决方案呢？

11月16日，全球顶级LED光显大厂洲明召开年度新品发布会，一口气推出一系列崭新的COB、MiP、AM驱动、动态像素（即虚拟像素）等新技术产品，全力推动P0.7-1.5市场主力需求规格的小间距、微间距LED显示产品“应用标准”和“供给多样性”的大升级。

其中，虚拟像素（动态像素）技术的广泛引入，更是引发了行业对LED直显未来发展趋势的重新审视：对此，行业专家表示，LED微间距直显的性能、技术与经济性“不可能三角”的破解，似乎找到了新方向。

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P0.9/1.2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”

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。

“几乎不变的成本，多一倍、乃至多两倍的视觉清晰度，虚拟像素技术将是LED显示不可多得的‘高质量普及’法宝！”行业专家表示，虚拟像素技术对于LED直显这种在微间距时代工艺难度和成本几何级数增加的显示门类，有着巨大的战略意义。

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。

再例如，在手机使用的OLED显示面板上，更是存在着钻石排列、类钻石排列、P排、delta排列、珍珠排列、蓝钻排列、蜂巢排列等等多种不同的RGGB像素技术在应用。其中，钻石排列是成本与分辨率、斜线锯齿抑制等显示效果的“理想组合”，也是三星OLED显示的“最核心”的专利武器。围绕该专利技术，三星已经发起多起针对竞争对手的诉讼请求。

OLED屏幕上这种子像素排列技巧，不仅通过像素算法提升分辨率，更是实现了对OLED子像素的“灼屏（即屏幕色调黄化问题）”保护：这是亮度、寿命、成本的平衡技术。据悉，钻石排列能够实现逻辑像素等效80%物理像素的PPI视觉清晰度效果。另据媒体报道称，京东方蜂巢排列的逻辑PPI密度据称可高达700PPI，将超越三星钻石排列。

由以上分析可以看出，虚拟像素这种技术思路是现代显示产业广泛使用的一种“普适性”技术。得到如此大范围的支持，这绝不是简单用“取巧”可以解释的。虚拟像素技术本质是对人眼视觉暂留性的科学利用，是充分利用工艺技术进步与视觉认知科学成果的显示产品创新。

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。

因为，在超高清显示时代、4K/8K分辨率，必然面临成本上升、工艺难度几何级数增加的问题。同时，在可预见的观看距离，如手机屏幕一尺远、电视机屏幕通常2-4米远、指挥调度中心屏幕5-10米远等“可视距离”上，一味强调物理像素密度的提升，远超人眼分辨极限，失去了“视觉清晰度价值”。两者权衡之下，更应从实际效果出发开发产品，这是虚拟像素技术“大流行”的原因。

虚拟像素：子像素渲染，不是没有“技术含量”

对于很多普通消费者而言，其对虚拟像素的理解往往停留在“不就是重新排列子像素”、“子像素的元色实现逻辑像素复用”吗？

这种观察点，只是看到了“加工成品上，表面物理变化”。事实上，实现不同排列的子像素加工和子像素渲染是非常有技术难度的。例如，洲明三灯虚拟像素技术就涉及到“不在横平竖直”的LED RGB晶体排列和集成工艺。这对产品的LED灯珠集成、表明光学处理等都提出了新的技术要求。

再例如，子像素复用和渲染算法是虚拟像素的“核心”，也是各个显示大厂或者专业研究企业“不外传的秘密”。通常，标准的多媒体内容采用的是横平竖直的RGB像素信号记录模式。在虚拟像素显示屏上，如论是DLP、LCD还是OLED，或者LED直显，都需要将其转化成特定排列方式、特定元色复用规则的新驱动信号——这种转化涉及内容信息等效下的，信息记录的空间与时间分布的重整，需要有高难度的数学、算法、和人眼视觉科学知识的支撑。当然，子像素更为复杂的渲染算法，也对显示屏信号处理系统的算力和驱动IC的时空性能提出了新需求。

“软的和硬的、屏幕，驱动和软件等都需要更新”。这是虚拟像素技术背后的“秘密”。即虚拟像素产品是一种全面的、涉及最底层工艺和技术的“产品创新”。

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。

审核编辑：黄飞