MINILED背光LCD和MICROLED直顯混合拼接的超大尺寸顯示系統的設計

易科臣 汪金輝 劉穎燦

摘 要：針對目前在超大尺寸顯示領域遇到的LCD拼接縫問題以及MINI/MICROLED直顯的良率低，成本高等方面困難，本文介紹一種基于MINILED背光的LCD模組與MICROLED直顯模組相融合，并采取圖像切割算法配合完成的混合拼接顯示系統，可在超大尺寸顯示方面達到良好的顯示效果。

關鍵詞：MICROLED；LCD；混合拼接；超大尺寸；切割圖像

1 現狀

現如今，MINILED/MICROLED 技術不斷發展，同時超大尺寸（150 寸以上）顯示越來越受到關注。

目前在超大尺寸顯示領域，一種技術是LCD 拼接，一種是MINI/MICROLED 直顯。LCD 拼接存在拼接縫問題，這是由于LCD 本身玻璃存在黑邊以及拼接時結構因素導致，因而無法做到較好的顯示效果。而MINI/MICROLED 直顯則存在良率低，成本高，功耗高等多方缺點，難以實現大顯示面積的量產以及商業化。目前，針對超大尺寸顯示技術中存在的拼接縫的問題，尚未提出有效的解決方案。

2 整體方案

本設計采用MINILED背光的LCD 和MICROLED直顯混合拼接的方式來實現超大尺寸、無縫拼接、低成本的顯示。有別于傳統的LCD 拼接出現的拼接縫問題， 本設計將在拼接縫區域采取MICROLED 填充顯示，通過SOC/FPGA 算法切割圖像，并重新按像素點分配圖像來補充LCD 拼接縫的顯示內容，從而實現大尺寸無縫拼接顯示。整體顯示方案框架如圖1 所示，可隨意拼接以及擴展。

3 模組拼接與填充

LCD 顯示區域采用傳統成熟方案，搭配MINILED背光實現多分區顯示，提高顯示區域亮度。如圖2 所示LCD 面板在有MINILED 背光區域是可視圖像區，而在背光燈兩邊的結構件及電路區域則沒有圖像顯示，在視覺上等同于一條黑邊的效果。在超大尺寸的拼接顯示系統中，每兩兩LCD 拼接后就會因為該黑邊及拼接結構件導致的拼接縫問題，給觀看者造成圖像斷裂或者缺失的不良視角效果。

本設計在上下或者左右兩塊LCD 拼屏之間的拼接區域A/B，采用MICROLED 直顯顯示模組進行填充，如圖3 所示。同時可將MICROLED 模組填充區域分為縱向A 系列以及橫向B 系列，如圖1。并可根據實際拼接LCD 數量的不同，分別依次將縱向拼接區域由左向右定義為A1、A2、A3……，將橫向拼接區域由上向下定義為B1、B2、B3……等。顯示模組貼裝于對應拼接區域的LCD 面板及拼接結構件表面。由于MICROLED顯示模組厚度僅2mm 左右，相對與LCD 面板的視覺不平整度并不明顯，再加上本應用為超大尺寸顯示方案，觀看距離通常在8 m 以上，兩種拼接顯示材料的不平整度相對觀看距離小于0.25% 的誤差，基本可以忽略不計，不會影響觀看效果。

4 圖像切割與重組

原始圖像數據由FPGA 處理后，切割成所需要的顯示區塊內容，分別通過HDMI/DP 或者其他數據傳輸形式，傳輸給對應顯示模組，從而實現圖像高質量顯示。FPGA 需要具備強大的運算能力以及多輸出接口，圖像切割與重組系統框圖如圖4。

FPGA 處理算法與顯示圖像分辨率、LCD 面板的拼接數量、LCD 面板可視圖像區域與拼接區寬度相關。

本文以4k（3 840×2 160）的顯示圖像分辨率為例進行說明，定義LCD 面板拼接數量橫向有n 塊，縱向有m塊（n 和m 均為非零自然數），LCD 面板可視圖像區長度為l，寬度為h，拼接區長度為a，寬度為b，以拼接后整體顯示模組的左上角為原點計算，圖像切割后任意LCD 面板及MICROLED 模組（LCD 面板拼接區處填充）的起始和截止像素對應切割前原圖像的像素點符合以下算法。某LCD 面板或MICROLED 模組（LCD 面板拼接區處填充）位于整體拼接模組的橫向第i 個，及縱向第j 個（i 和j 均為非零自然數），那么在FPGA 算法中，該LCD 面板模塊橫向的起始像素PLs 對應切割前原圖像水平像素為：

以上算法PLs、PLe、QLs、QLe 對應傳輸給LCD顯示模組，PMs、PMe 對應傳輸給MICROLED 縱向顯示模組A 系列，QMs、QMe 對應傳輸給MICROLED橫向顯示模組B 系列，完成FPGA 圖像切割之后的重新拼接顯示。

5 結束語

本設計的關鍵在于將LCD 與MICROLED 顯示技術相結合，配合相關圖像切割算法完成拼接顯示，用于克服單獨MICROLED 顯示的高成本高功耗，以及單獨LCD 拼接顯示出現的拼接縫等影響視覺效果的問題。

不僅可以實現超大尺寸大屏低成本拼接顯示，也可以推動MICROLED 進一步商業化訴求。