MINILED背光LCD和MICROLED直显混合拼接的超大尺寸显示系统的设计

  MINILED背光LCD和MICROLED直显混合拼接的超大尺寸显示系统的设计

  作者：易科臣,汪金辉,刘颖灿(深圳康佳电子科技有限公司,深圳 518057)

  ：针对目前在超大尺寸显示领域遇到的LCD拼接缝问题以及MINI/MICROLED直显的良率低，成本高等方面困难，本文介绍一种基于MINILED背光的LCD模组与MICROLED直显模组相融合，并采取图像切割算法配合完成的混合拼接显示系统，可在超大尺寸显示方面达到良好的显示效果。

  现如今，MINILEDMICROLED技术持续不断的发展，同时超大尺寸（150 寸以上）显示慢慢的受到关注。目前在超大尺寸显示领域，一种技术是LCD 拼接，一种是MINI/MICROLED直显。LCD 拼接存在拼接缝问题，这是由于LCD 本身玻璃存在黑边以及拼接时结构因素导致，因而没办法做到较好的显示效果。而MINI/MICROLED直显则存在良率低，成本高，功耗高等多方缺点，难以实现大显示面积的量产以及商业化。目前，针对超大尺寸显示技术中存在的拼接缝的问题，尚未提出有效的解决方案。

  本设计采用MINILED背光的LCD 和MICROLED直显混合拼接的方式来实现超大尺寸、无缝拼接、低成本的显示。有别于传统的LCD拼接出现的拼接缝问题， 本设计将在拼接缝区域采取MICROLED填充显示，通过SOC/FPGA算法切割图像，并重新按像素点分配图像来补充LCD拼接缝的显示内容，以此来实现大尺寸无缝拼接显示。整体显示方案框架如图1 所示，可随意拼接以及扩展。

  LCD显示区域采用传统成熟方案，搭配MINILED背光实现多分区显示，提高显示区域亮度。如图2 所示LCD面板在有MINILED背光区域是可视图像区，而在背光灯两边的结构件及电路区域则没有图像显示，在视觉上等同于一条黑边的效果。在超大尺寸的拼接显示系统中，每两两LCD 拼接后就会因为该黑边及拼接结构件导致的拼接缝问题，给观看者造成图像断裂或者缺失的不良视角效果。

  本设计在上下或者左右两块LCD 拼屏之间的拼接区域A/B，采用MICROLED 直显显示模组进行填充，如图3 所示。同时可将MICROLED 模组填充区域分为纵向A 系列以及横向B 系列，如图1。并可结合实际拼接LCD 数量的不同，分别依次将纵向拼接区域由左向右定义为A1、A2、A3……，将横向拼接区域由上向下定义为B1、B2、B3……等。显示模组贴装于对应拼接区域的LCD 面板及拼接结构件表面。由于MICROLED显示模组厚度仅2mm 左右，相对与LCD 面板的视觉不平整度并不明显，再加上本应用为超大尺寸显示方案，观看距离通常在8 m 以上，两种拼接显示材料的不平整度相对观看距离小于0.25% 的误差，基本能忽略不计，不可能影响观看效果。

  原始图像数据由FPGA 处理后，切割成所需要的显示区块内容，分别通过HDMI/DP或者其他数据传输形式，传输给对应显示模组，以此来实现图像高质量显示。FPGA需要具备强大的运算能力及多输出接口，图像切割与重组系统框图如图4。

  FPGA 处理算法与显示图像分辨率、LCD 面板的拼接数量、LCD 面板可视图像区域与拼接区宽度相关。本文以4k（3 840×2 160）的显示图像分辨率为例进行说明，定义LCD 面板拼接数量横向有n块，纵向有m块（n和m均为非零自然数），LCD 面板可视图像区长度为l，宽度为h，拼接区长度为a，宽度为b，以拼接后整体显示模组的左上角为原点计算，图像切割后任意LCD面板及MICROLED模组（LCD 面板拼接区处填充）的起始和截止像素对应切割前原图像的像素点符合以下算法。某LCD 面板或MICROLED 模组（LCD 面板拼接区处填充）位于整体拼接模组的横向第i个，及纵向第j个（i和j均为非零自然数），那么在FPGA 算法中，该LCD 面板模块横向的起始像素PLs 对应切割前原图像水平像素为：

  该MICROLED 模组横向的起始像素PMs 对应切割前原图像水平像素为：

  该MICROLED模组横向的截止像素PMe 对应切割前原图像水平像素为：

  以上算法PLs、PLe、QLs、QLe 对应传输给LCD显示模组，PMs、PMe 对应传输给MICROLED 纵向显示模组A 系列，QMs、QMe 对应传输给MICROLED横向显示模组B 系列，完成FPGA 图像切割之后的重新拼接显示。

  本设计的重点是将LCD 与MICROLED 显示技术相结合，配合相关图像切割算法完成拼接显示，用于克服单独MICROLED 显示的高成本高功耗，以及单独LCD 拼接显示出现的拼接缝等影响视觉效果的问题。不但可以实现超大尺寸大屏低成本拼接显示，也可以推动MICROLED 进一步商业化诉求。