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5G来临,8K Micro LED超大屏正当其时

5G来临,8K Micro LED超大屏正当其时

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2018年12月,韩国三大运营商SK、KT与LG U+共同宣布,将在韩国部分地区推出5G商用服务,韩国也成为了全球第一个提供5G商用服务的国家。

在中国,中国工信部计划在2019年,向中国移动、中国联通、中国电信三大运营商颁发5G牌照。中国电信已在雄安、深圳、上海、苏州、成都、兰州等六个城市全部开通5G试点,并且已经在全国17城开展了5G试验网建设。中国移动将在2019年,让5G信号覆盖北京五环,还将在杭州、上海、广州、苏州、武汉五个城市开展5G规模外场试验。中国联通积极布局5G,将在北京、上海、广州、深圳、南京、杭州、雄安7个城市城区实现连续覆盖,在33个城市实现热点区域覆盖。

在国外,英国电信巨头EE于2019年5月22日宣布,将于5月30日在英国伦敦、曼彻斯特、爱丁堡等六个城市开通5G服务,开启英国首个5G商用网络。后续将以每月超过100个5G站点的建设速度,2019年内完成1500个5G站点部署,新增10个城市的5G覆盖。

随着5G在全球范围内开始部署,国内涉及5G的应用,包括交通、医疗、媒体、旅游、警务、生态、党建、车联网、教育、制造等行业的公司,已经开始与各电信运营商进行联合试验,争抢5G时代各种应用的制高点。

作为5G应用中最值得期待的8K电视,2019年3月,工信部、国家广播电视总局、中央广播电视总台印发《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》,明确提出到2022年,CMOS图像传感器、光学镜头、专业视频处理芯片、编解码芯片等核心元器件取得突破,8K前端核心设备形成产业化能力;符合HDR、宽色域、三维声、高帧率、高色深要求的4K电视终端全面普及,8K电视终端销量占电视总销量的比例超过5%。

随着一波波的利好来临,5G+8K的组合,成为了5G时代大家最值得期待的应用。8K视频最大的瓶颈,是需要传输的数据量太大,目前的4G的传输带宽不够。一个标准的2K高清图像的分辨率为1920×1080,像素点数量为200多万个。4K超高清图像的分辨率为3840×2160,像素点的数量约为830万个,是2K高清图像像素点的4倍。8K超高清图像的分辨率为7680×4320,像素点的数量为3300多万个,是2K高清图像像素点的16倍。8K显示的巨大数据量,需要更高的网络传输带宽。

 

图1: 2K、4K、8K显示屏的分辨率

 

8K视频在传输过程中,通常需要对视频进行编码解码,目前常用的视频编解码标准有国际电信联盟(ITU)的H.264、H.265标准,以及中国的AVS2标准。为了满足未来8K的需求,ITU的H.266标准、中国的AVS3也在紧锣密鼓地制定中。按照目前主流的H.265、AVS2标准,8K视频的传输速率至少要达到48-160Mbps。

 

表1: 不同编解码标准的比较

 

5G网络具有高带宽、大连接、低延时的网络特性,为8K、VR等超高清视频等应用提供了巨大的发展空间。按照8K视频传输需要200Mbps带宽的需求,5G网络完全能够满足8K视频高带宽的要求。ITU发布的5G标准,下行峰值速率可以达到20Gbps,上行峰值速率可以达到10Gbps,5G网络定义了eMBB(增强移动带宽)大带宽应用场景,为超大流量的8K超高清视频应用打下了坚实的基础。

 

8K超高清视频作为5G时代最令人向往的应用之一,8K视频需要具备高分辨率、高帧率、高色域、高色深、高动态范围等特性,才能体现出8K超高清视频的沉浸式客户体验。

 

表2: 8K超高清视频的特性

 

目前在100英寸以上超大屏幕显示的主要技术,包括基于COB的Micro LED微显示技术、SMD小间距显示技术、LCD液晶显示技术、激光投影电视技术等。

LCD液晶显示技术用于100英寸以上8K显示时,LCD液晶面板太大,不含外包装的整机尺寸,长超过了2米,宽超过了1米,无法满足运输、入户等基本需求,LCD液晶显示技术在色域方面存在先天劣势,一般液晶显示屏的色域范围为NTSC色域的65-75%,无法满足8K显示要求的ITU-R BT.2020色域范围。

激光投影电视技术采用了被动反射发光的方式,是一种被动发光的显示技术。通过激光短焦投影机投到抗光幕,可以获得100英寸以上的大屏幕显示。激光投影电视存在三个先天不足,导致无法达到其他显示技术的显示效果。一个是抗光幕与其他显示方式相比,对比度非常低,完全无法实现高动态范围HDR。另外一个是抗光幕反射后色域损失较大,无法达到8K显示需要的ITU-R BT.2020色域范围。第三个是投影显示的亮度较低。

SMD小间距显示技术,无法实现点间距P1.0以下的量产。同时,SMD小间距显示技术可靠性低,无法达到商业显示的高可靠性要求。

基于COB技术的Micro LED微显示,是目前能够实现100英寸以上的超大屏幕技术中,已经具备实现8K超高清显示特性的唯一技术。首先在显示分辨率上,高分辨率可以提供丰富的画面层次与细腻的画面细节,目前市场上雷曼推出了量产的,基于COB技术的Micro LED微显示P0.9面板,可以实现8K的显示分辨率7680×4320,屏幕尺寸做到了330英寸,当在最佳观看距离欣赏基于COB技术的Micro LED微显示8K视频时,可以获得非常震撼的沉浸式体验。

基于COB技术的Micro LED微显示8K屏,在帧率上可以做到100—120Hz,可以大幅改善视频在剧烈运动时的图像模糊现象。在色深方面,基于COB技术的Micro LED微显示8K屏,可以达到8K视频要求达到的12bit色深,可以大幅提升明暗画面的平滑过渡,呈现高品质的明暗画面细节。在高动态范围HDR上,基于COB技术的Micro LED微显示8K屏可以实现大于10000:1的高对比度,配合支持HDR的电路设计,让图像画面黑的地方更黑,亮的地方更亮,可以同时看到黑暗处与高亮处的画面细节,大幅提高了画面的立体感与层次感。

 

在色域方面,基于COB技术的Micro LED微显示的色域范围比NTSC、DCI-P3、ITU-R BT.709都更宽广,仅比ITU-R BT.2020色域范围略小。

图2:基于COB技术的Micro LED微显示色域与几个色域标准的范围比较

 

从下表中可以看到,雷曼基于COB技术的Micro LED微显示色域为100%时,ITU-R BT.709的色域范围只有Micro LED微显示的62.89%,NTSC的色域范围只有Micro LED微显示的79.11%,DCI-P3的色域范围只有Micro LED微显示的91.38%。

  

 

   表3: 雷曼基于COB技术的Micro LED微显示色域与标准色域实测数据比较

 

唯一比基于COB技术的Micro LED微显示色域范围更高的是ITU-R BT.2020色域,是基于Micro LED微显示色域的118.92%,ITU-R BT.2020标准也是8K视频要求的色域范围。目前基于COB技术的Micro LED微显示的色域范围,如果要接近或达到ITU-R BT.2020标准的色域范围,相对来说是比较容易实现的,从Micro LED微显示的彩色显示原理可以清楚看到,基于COB技术的Micro LED微显示,采用红、绿、蓝三色LED芯片混光来实现彩色显示,从图2可以看到,LEDMAN COB的色域三角形,与ITU-R BT.2020的色域标准相比,主要是LED绿光芯片的波长范围有些差异,可以通过与芯片厂家协同开发,调整红、绿、蓝三种LED芯片的波长范围及其他参数,就可以做到尽量覆盖ITU-R BT.2020的色域范围,相对来说是比较容易实现。因此基于COB技术的Micro LED微显示可以实现接近或达到ITU-R BT.2020的色域范围,色域越大,能够表现的颜色更丰富,更能还原自然界千姿百态的颜色。

通过以上的分析我们可以看到,在5G来临的前夜,为我们在下一代的5G网络上实现各种高带宽、大连接、低延时的各类应用,提供了巨大的想象空间,特别是8K视频,与5G可以说是珠联璧合,而基于COB技术的Micro LED微显示作为8K超大屏幕显示的急先锋,可以说是正当其时。

基于COB技术的Micro LED微显示8K超大屏幕拥有非常宽广的应用。在专业显示领域,基于COB技术的Micro LED微显示8K超大屏幕,可以用于政府、军队、交通、电力等部门的指挥监控应用,包括指挥中心、调度中心、控制中心、监控中心等。在广电传媒领域,可以应用于视频演播等。在视频会议系统领域,可以用于企业、政府、军队等部门的会议室、报告厅。在商业显示领域,可以应用于零售、酒店、商务会议等商用显示、智能终端一体机等。在家用显示领域,可以为家庭提供100英寸以上超高清电视。

 雷曼光电作为基于COB技术的Micro LED微显示领域的领军企业,经过15年的技术积累,通过不断技术创新,不断超越自我,从2018年发布基于COB技术的Micro LED微显示产品以来,先后量产了P1.9、P1.5、P1.2、P0.9的基于COB技术的Micro LED微显示面板产品,获得了客户的高度认可,为迎接8K显示时代的到来做好了充分的准备。