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5G來臨,8K Micro LED超大屏正當其時

5G來臨,8K Micro LED超大屏正當其時

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2018年12月,韓國三大運營商SK、KT與LG U+共同宣布,將在韓國部分地區推出5G商用服務,韓國也成為了全球第一個提供5G商用服務的國家。

在中國,中國工信部計劃在2019年,向中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商頒發5G牌照。中國電信已在雄安、深圳、上海、蘇州、成都、蘭州等六個城市全部開通5G試點,并且已經在全國17城開展了5G試驗網建設。中國移動將在2019年,讓5G信號覆蓋北京五環,還將在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢五個城市開展5G規模外場試驗。中國聯通積極布局5G,將在北京、上海、廣州、深圳、南京、杭州、雄安7個城市城區實現連續覆蓋,在33個城市實現熱點區域覆蓋。

在國外,英國電信巨頭EE于2019年5月22日宣布,將于5月30日在英國倫敦、曼徹斯特、愛丁堡等六個城市開通5G服務,開啟英國首個5G商用網絡。后續將以每月超過100個5G站點的建設速度,2019年內完成1500個5G站點部署,新增10個城市的5G覆蓋。

隨著5G在全球范圍內開始部署,國內涉及5G的應用,包括交通、醫療、媒體、旅游、警務、生態、黨建、車聯網、教育、制造等行業的公司,已經開始與各電信運營商進行聯合試驗,爭搶5G時代各種應用的制高點。

作為5G應用中最值得期待的8K電視,2019年3月,工信部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺印發《超高清視頻產業發展行動計劃(2019-2022年)》,明確提出到2022年,CMOS圖像傳感器、光學鏡頭、專業視頻處理芯片、編解碼芯片等核心元器件取得突破,8K前端核心設備形成產業化能力;符合HDR、寬色域、三維聲、高幀率、高色深要求的4K電視終端全面普及,8K電視終端銷量占電視總銷量的比例超過5%。

隨著一波波的利好來臨,5G+8K的組合,成為了5G時代大家最值得期待的應用。8K視頻最大的瓶頸,是需要傳輸的數據量太大,目前的4G的傳輸帶寬不夠。一個標準的2K高清圖像的分辨率為1920×1080,像素點數量為200多萬個。4K超高清圖像的分辨率為3840×2160,像素點的數量約為830萬個,是2K高清圖像像素點的4倍。8K超高清圖像的分辨率為7680×4320,像素點的數量為3300多萬個,是2K高清圖像像素點的16倍。8K顯示的巨大數據量,需要更高的網絡傳輸帶寬。

 

圖1: 2K、4K、8K顯示屏的分辨率

 

8K視頻在傳輸過程中,通常需要對視頻進行編碼解碼,目前常用的視頻編解碼標準有國際電信聯盟(ITU)的H.264、H.265標準,以及中國的AVS2標準。為了滿足未來8K的需求,ITU的H.266標準、中國的AVS3也在緊鑼密鼓地制定中。按照目前主流的H.265、AVS2標準,8K視頻的傳輸速率至少要達到48-160Mbps。

 

表1: 不同編解碼標準的比較

 

5G網絡具有高帶寬、大連接、低延時的網絡特性,為8K、VR等超高清視頻等應用提供了巨大的發展空間。按照8K視頻傳輸需要200Mbps帶寬的需求,5G網絡完全能夠滿足8K視頻高帶寬的要求。ITU發布的5G標準,下行峰值速率可以達到20Gbps,上行峰值速率可以達到10Gbps,5G網絡定義了eMBB(增強移動帶寬)大帶寬應用場景,為超大流量的8K超高清視頻應用打下了堅實的基礎。

 

8K超高清視頻作為5G時代最令人向往的應用之一,8K視頻需要具備高分辨率、高幀率、高色域、高色深、高動態范圍等特性,才能體現出8K超高清視頻的沉浸式客戶體驗。

 

表2: 8K超高清視頻的特性

 

目前在100英寸以上超大屏幕顯示的主要技術,包括基于COB的Micro LED微顯示技術、SMD小間距顯示技術、LCD液晶顯示技術、激光投影電視技術等。

LCD液晶顯示技術用于100英寸以上8K顯示時,LCD液晶面板太大,不含外包裝的整機尺寸,長超過了2米,寬超過了1米,無法滿足運輸、入戶等基本需求,LCD液晶顯示技術在色域方面存在先天劣勢,一般液晶顯示屏的色域范圍為NTSC色域的65-75%,無法滿足8K顯示要求的ITU-R BT.2020色域范圍。

激光投影電視技術采用了被動反射發光的方式,是一種被動發光的顯示技術。通過激光短焦投影機投到抗光幕,可以獲得100英寸以上的大屏幕顯示。激光投影電視存在三個先天不足,導致無法達到其他顯示技術的顯示效果。一個是抗光幕與其他顯示方式相比,對比度非常低,完全無法實現高動態范圍HDR。另外一個是抗光幕反射后色域損失較大,無法達到8K顯示需要的ITU-R BT.2020色域范圍。第三個是投影顯示的亮度較低。

SMD小間距顯示技術,無法實現點間距P1.0以下的量產。同時,SMD小間距顯示技術可靠性低,無法達到商業顯示的高可靠性要求。

基于COB技術的Micro LED微顯示,是目前能夠實現100英寸以上的超大屏幕技術中,已經具備實現8K超高清顯示特性的唯一技術。首先在顯示分辨率上,高分辨率可以提供豐富的畫面層次與細膩的畫面細節,目前市場上雷曼推出了量產的,基于COB技術的Micro LED微顯示P0.9面板,可以實現8K的顯示分辨率7680×4320,屏幕尺寸做到了330英寸,當在最佳觀看距離欣賞基于COB技術的Micro LED微顯示8K視頻時,可以獲得非常震撼的沉浸式體驗。

基于COB技術的Micro LED微顯示8K屏,在幀率上可以做到100—120Hz,可以大幅改善視頻在劇烈運動時的圖像模糊現象。在色深方面,基于COB技術的Micro LED微顯示8K屏,可以達到8K視頻要求達到的12bit色深,可以大幅提升明暗畫面的平滑過渡,呈現高品質的明暗畫面細節。在高動態范圍HDR上,基于COB技術的Micro LED微顯示8K屏可以實現大于10000:1的高對比度,配合支持HDR的電路設計,讓圖像畫面黑的地方更黑,亮的地方更亮,可以同時看到黑暗處與高亮處的畫面細節,大幅提高了畫面的立體感與層次感。

 

在色域方面,基于COB技術的Micro LED微顯示的色域范圍比NTSC、DCI-P3、ITU-R BT.709都更寬廣,僅比ITU-R BT.2020色域范圍略小。

圖2:基于COB技術的Micro LED微顯示色域與幾個色域標準的范圍比較

 

從下表中可以看到,雷曼基于COB技術的Micro LED微顯示色域為100%時,ITU-R BT.709的色域范圍只有Micro LED微顯示的62.89%,NTSC的色域范圍只有Micro LED微顯示的79.11%,DCI-P3的色域范圍只有Micro LED微顯示的91.38%。

  

 

   表3: 雷曼基于COB技術的Micro LED微顯示色域與標準色域實測數據比較

 

唯一比基于COB技術的Micro LED微顯示色域范圍更高的是ITU-R BT.2020色域,是基于Micro LED微顯示色域的118.92%,ITU-R BT.2020標準也是8K視頻要求的色域范圍。目前基于COB技術的Micro LED微顯示的色域范圍,如果要接近或達到ITU-R BT.2020標準的色域范圍,相對來說是比較容易實現的,從Micro LED微顯示的彩色顯示原理可以清楚看到,基于COB技術的Micro LED微顯示,采用紅、綠、藍三色LED芯片混光來實現彩色顯示,從圖2可以看到,LEDMAN COB的色域三角形,與ITU-R BT.2020的色域標準相比,主要是LED綠光芯片的波長范圍有些差異,可以通過與芯片廠家協同開發,調整紅、綠、藍三種LED芯片的波長范圍及其他參數,就可以做到盡量覆蓋ITU-R BT.2020的色域范圍,相對來說是比較容易實現。因此基于COB技術的Micro LED微顯示可以實現接近或達到ITU-R BT.2020的色域范圍,色域越大,能夠表現的顏色更豐富,更能還原自然界千姿百態的顏色。

通過以上的分析我們可以看到,在5G來臨的前夜,為我們在下一代的5G網絡上實現各種高帶寬、大連接、低延時的各類應用,提供了巨大的想象空間,特別是8K視頻,與5G可以說是珠聯璧合,而基于COB技術的Micro LED微顯示作為8K超大屏幕顯示的急先鋒,可以說是正當其時。

基于COB技術的Micro LED微顯示8K超大屏幕擁有非常寬廣的應用。在專業顯示領域,基于COB技術的Micro LED微顯示8K超大屏幕,可以用于政府、軍隊、交通、電力等部門的指揮監控應用,包括指揮中心、調度中心、控制中心、監控中心等。在廣電傳媒領域,可以應用于視頻演播等。在視頻會議系統領域,可以用于企業、政府、軍隊等部門的會議室、報告廳。在商業顯示領域,可以應用于零售、酒店、商務會議等商用顯示、智能終端一體機等。在家用顯示領域,可以為家庭提供100英寸以上超高清電視。

 雷曼光電作為基于COB技術的Micro LED微顯示領域的領軍企業,經過15年的技術積累,通過不斷技術創新,不斷超越自我,從2018年發布基于COB技術的Micro LED微顯示產品以來,先后量產了P1.9、P1.5、P1.2、P0.9的基于COB技術的Micro LED微顯示面板產品,獲得了客戶的高度認可,為迎接8K顯示時代的到來做好了充分的準備。

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