近年來(lái),隨著FAST LCD技術(shù)的發(fā)展,液晶顯示刷新速度越來(lái)越快。普及性電競(jìng)顯示產(chǎn)品突破240HZ、高端產(chǎn)品直上750HZ。這種高速刷新技術(shù)的發(fā)展,也推動(dòng)了“場(chǎng)序”,或者稱為“色序”、“時(shí)序”液晶顯示技術(shù)的發(fā)展,并惠及大屏LCD顯示、1LCD投影、1LCOS投影、AR與車載等顯示品類。
場(chǎng)序顯示的本質(zhì)是時(shí)間復(fù)用
傳統(tǒng)液晶顯示器實(shí)現(xiàn)彩色的方式是,由不同的水平排列在屏幕上的子像素分別處理紅綠藍(lán)三原色。無(wú)論是液晶TV或者1LCD采用的彩色濾光膜;還是3LCD投影或者3LCOS投影采用的三片式光閥分別處理三原色,都是這種“空間”復(fù)用原理。
而場(chǎng)序顯示則是“時(shí)間復(fù)用”:即同一個(gè)像素點(diǎn)區(qū)域,第一個(gè)時(shí)間片顯示紅色,作為紅色子像素、第二個(gè)時(shí)間片顯示綠色,作為綠色子像素、第三個(gè)時(shí)間片顯示藍(lán)色,作為藍(lán)色子像素……這個(gè)過(guò)程高頻度重復(fù),超過(guò)人眼-腦的時(shí)間分辨率,人類感知到的就是三原色的混色多彩效果。
通過(guò)以上過(guò)程可以看到,場(chǎng)序這種色彩順序顯示技術(shù),至少要滿足一個(gè)條件:即液晶屏刷新速度足夠高,至少要達(dá)到傳統(tǒng)產(chǎn)品的3倍以上。事實(shí)上,為了更好的消除色彩分離和不同視角的彩虹感,需要更高的刷新率才行。所以,場(chǎng)序液晶顯示不是“新原理”,卻只能是在近年來(lái)FAST LCD高刷技術(shù)普及之后才能“提上日程”。
另一方面,場(chǎng)序顯示至少有一個(gè)好處,那就是“子像素”結(jié)構(gòu)減少到原來(lái)的三分之一。或者說(shuō)是將子像素從空間上,搬入到時(shí)間中。這種技術(shù)對(duì)于提升顯示分辨率有好處,也可以簡(jiǎn)化液晶屏的生產(chǎn)難度,以及IC驅(qū)動(dòng)復(fù)雜性——但是,對(duì)IC驅(qū)動(dòng)的高刷新率要求也提升了。
對(duì)于場(chǎng)序顯示這一原理,在顯示行業(yè)已經(jīng)有成熟的應(yīng)用:那就是1DLP投影顯示技術(shù)。其就是通過(guò)時(shí)間片復(fù)用,依托DLP的DMD核心光閥高刷新能力,實(shí)現(xiàn)的彩色高分辨率顯示。這種技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)之一即為“低成本”特性。比較任何三片式光閥體系,1DLP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔程度和緊湊程度都更高。
場(chǎng)序顯示的核心是“場(chǎng)序光源”
對(duì)于液晶場(chǎng)序顯示的發(fā)展,比對(duì)DLP投影技術(shù)可以看到,一個(gè)場(chǎng)序化的光源是與高刷顯示面板本并列的重要技術(shù)方面。
DLP投影技術(shù)通過(guò)彩色濾光片的色輪旋轉(zhuǎn),將白光轉(zhuǎn)化成紅綠藍(lán)時(shí)序光源。這種方案,也適用于1LCD或者1LCOS的場(chǎng)序投影顯示。但是考慮到LCD或者LCOS必須處理偏振光,其光源需要增加偏振處理,理論上光閥面板比DLP系統(tǒng)效率低50%。
但是,在大尺寸LCD顯示,例如TV上,色輪技術(shù)無(wú)法適用。這時(shí)候的場(chǎng)序光源就變成了RGB-LED。即RGB三原色背光源在時(shí)序控制芯片驅(qū)動(dòng)下,高頻次開(kāi)關(guān)。——這種方式類似于LED直顯大屏,不區(qū)分像素結(jié)構(gòu),只顯示紅綠藍(lán)純色畫面。
到此,讀者也許已經(jīng)發(fā)現(xiàn),大屏LCD的場(chǎng)序顯示,需要的背光源要比傳統(tǒng)液晶電視的顯示方案,更為復(fù)雜。至少,這不是一個(gè)白光光源能夠解決的問(wèn)題。且因?yàn)閳?chǎng)序驅(qū)動(dòng)需要極高的刷新率,所以背光源的芯片也要能應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間高頻次開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定工作需求。如果說(shuō),大屏LCD的場(chǎng)序顯示,在液晶屏上對(duì)子像素作了明確的減法,那么其在背光源上就是作了明確的加法。就目前產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況而言,背光源的復(fù)雜化,對(duì)成本影響更為明確。
場(chǎng)序顯示的競(jìng)爭(zhēng)力,在于發(fā)揮差異化優(yōu)勢(shì)
在大尺寸液晶的場(chǎng)序顯示產(chǎn)品上,友達(dá)光電強(qiáng)調(diào),其研發(fā) 65 英寸 8K FSC 色序型顯示器,采用新型液晶材料,融合超高頻刷新率、主動(dòng)式RGB LED背光技術(shù)和AI優(yōu)化的色分離算法。——這部分重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了場(chǎng)序顯示對(duì)液晶刷新率的高要求,以及背光源的更新。
此外,友達(dá)更是直言,場(chǎng)序顯示的技術(shù)創(chuàng)新,主要面對(duì)實(shí)現(xiàn)低色分離和卓越的色域表現(xiàn),成功解決過(guò)去FSC顯示器影像閃爍、視覺(jué)疲勞等問(wèn)題。這部分的含義即是指出,場(chǎng)序顯示很容易存在色彩分離和閃爍,這種畫質(zhì)劣化會(huì)導(dǎo)致視覺(jué)疲勞。解決這些問(wèn)題主要依靠色分離算法的升級(jí),以及更高的刷新率。
最重要的,友達(dá)指出,相較其他同尺寸顯示器,場(chǎng)序液晶顯示尺寸愈大愈省電,可助力推進(jìn)數(shù)字顯示低碳轉(zhuǎn)型。對(duì)于這一低碳優(yōu)勢(shì),其核心在于RGB LED背光在一瞬間只提供單一原色,而非傳統(tǒng)白色背光源那樣提供白光,即三種原色。其理論上動(dòng)態(tài)節(jié)能可達(dá)5-6成。對(duì)于大型顯示系統(tǒng)而言,是一個(gè)顯著的進(jìn)步。同時(shí),因?yàn)椴恍枰噬珵V光片這一結(jié)構(gòu)層,其產(chǎn)品厚度也會(huì)降低、彩色濾光片自身的約5-10%的透射亮度損失也會(huì)消失。
即大尺寸液晶的場(chǎng)序顯示主要競(jìng)爭(zhēng)力不是畫質(zhì),而是節(jié)能特性。甚至是犧牲一定的畫質(zhì)和感官體驗(yàn)下,極限提升節(jié)能性能。
在微型顯示,如1LCD或者1LCOS產(chǎn)品上,因?yàn)槭俏@示,所以RGB LED光源的結(jié)構(gòu)會(huì)更簡(jiǎn)單,甚至只有RGB三顆燈珠而已。特別是對(duì)于LCOS技術(shù),其采用硅基CMOS背板和反射結(jié)構(gòu)層后,較一般液晶面板,同尺寸成本提升巨大。如果能夠通過(guò)1LCOS場(chǎng)序顯示,無(wú)論是RGB光源直接驅(qū)動(dòng)還是色輪轉(zhuǎn)化方案,都能較3LCOS節(jié)省光閥成本。
另外,RGB光源直接實(shí)現(xiàn)三原色場(chǎng)序顯示,其動(dòng)態(tài)節(jié)能特性,有助于降低整體投影系統(tǒng)的熱功耗:或者更為安靜節(jié)能,或者在同等功耗下提升亮度輸出。對(duì)于目前,入門級(jí)投影產(chǎn)品而言,場(chǎng)序顯示有很大的推動(dòng)體驗(yàn)優(yōu)化和設(shè)計(jì)進(jìn)化的空間。
不過(guò),如果以家庭影院、視聽(tīng)娛樂(lè)為目標(biāo),1LCD或者1LCOS的場(chǎng)序顯示、或者是場(chǎng)序TV產(chǎn)品,必然要保證色彩等畫質(zhì)效果。這對(duì)產(chǎn)品整體刷新率要求會(huì)更高。即場(chǎng)序顯示,對(duì)液晶層的核心需求就是“超級(jí)高刷”。以60HZ的邏輯幀率看,實(shí)現(xiàn)較好的消滅色分離和圖像閃爍,需要360HZ以上的FAST LCD刷新能力。
例如,顯示器領(lǐng)域,螞蟻電競(jìng) ANT27VQ MAX(360Hz,2024年1月推出)、KOORUI G7(750Hz,近期展示)等高刷產(chǎn)品,證明了液晶在突破刷新率瓶頸上的新極限,這種技術(shù)亦能滿足場(chǎng)序顯示的高品質(zhì)需求。所以,從技術(shù)準(zhǔn)備角度看,無(wú)論是液晶刷新率,還是LED的三色光源,現(xiàn)在都已經(jīng)為場(chǎng)序顯示產(chǎn)品真正試水市場(chǎng)打開(kāi)了創(chuàng)新之門。
成都九天畫芯科技有限公司開(kāi)發(fā)的FSHD新型顯示技術(shù),采用自主研發(fā)的FSHD 時(shí)序驅(qū)動(dòng)架構(gòu)、硬件級(jí)RGB三色直射LED光源、聯(lián)合京東方定制無(wú) CF 膜 4K 液晶面板、國(guó)產(chǎn) 28nm 制程 TCON 芯片,實(shí)現(xiàn)了180Hz 超高刷新率,2000:1 原生對(duì)比度,100% NTSC 廣色域的產(chǎn)品性能,并做到了核心材料到終端產(chǎn)品本土供應(yīng)鏈與技術(shù)閉環(huán)。
九天畫芯認(rèn)為場(chǎng)序LCD會(huì)是低成本投影顯示市場(chǎng)的一個(gè)未來(lái)有力競(jìng)爭(zhēng)者,甚至成為今天主流的1LCD技術(shù)的升維替代者。目前FSHD技術(shù)在解決單片式LCD投影的亮度瓶頸和4K化難點(diǎn)上,已經(jīng)有突破性的成效。2024年3月份,央視《焦點(diǎn)訪談》和《東方時(shí)空》對(duì)九天畫芯和FSHD技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行了報(bào)道。
劍走偏鋒,亦或重塑顯示未來(lái)?
場(chǎng)序液晶顯示如同一把新利劍——這項(xiàng)曾被視作“偏門”的技術(shù),正悄然通過(guò)FAST液晶與RGB背光的雙重崛起,構(gòu)筑新的顯示范式。不過(guò),創(chuàng)新探索之余,場(chǎng)序顯示能否在畫質(zhì)上匹敵傳統(tǒng)技術(shù)、能否將成本壓縮到市場(chǎng)接受點(diǎn)、能否解決市場(chǎng)消費(fèi)認(rèn)同問(wèn)題,都還需要時(shí)間檢驗(yàn)。
或許,場(chǎng)序顯示永遠(yuǎn)無(wú)法取代所有傳統(tǒng)LCD屏幕,但在高能效大屏、超緊湊投影、輕量化AR等場(chǎng)景中,它有希望蛻變成“精準(zhǔn)的市場(chǎng)手術(shù)刀”——在現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸天花板上,切割出自己的疆域。場(chǎng)序革命的故事剛剛開(kāi)始,值得行業(yè)同仁高度關(guān)注。