易科臣 汪金輝 劉穎燦

摘 要：針對(duì)目前在超大尺寸顯示領(lǐng)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(tǒng)，可在超大尺寸顯示方面達(dá)到良好的顯示效果。

關(guān)鍵詞：MICROLED；LCD；混合拼接；超大尺寸；切割圖像

1 現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，MINILED/MICROLED 技術(shù)不斷發(fā)展，同時(shí)超大尺寸（150 寸以上）顯示越來越受到關(guān)注。

目前在超大尺寸顯示領(lǐng)域，一種技術(shù)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(shí)結(jié)構(gòu)因素導(dǎo)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(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)大顯示面積的量產(chǎn)以及商業(yè)化。目前，針對(duì)超大尺寸顯示技術(shù)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(shè)計(jì)采用MINILED背光的LCD 和MICROLED直顯混合拼接的方式來實(shí)現(xiàn)超大尺寸、無縫拼接、低成本的顯示。有別于傳統(tǒng)的LCD 拼接出現(xiàn)的拼接縫問題， 本設(shè)計(jì)將在拼接縫區(qū)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(diǎn)分配圖像來補(bǔ)充LCD 拼接縫的顯示內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)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(kuò)展。

3 模組拼接與填充

LCD 顯示區(qū)域采用傳統(tǒng)成熟方案，搭配MINILED背光實(shí)現(xiàn)多分區(qū)顯示，提高顯示區(qū)域亮度。如圖2 所示LCD 面板在有MINILED 背光區(qū)域是可視圖像區(qū)，而在背光燈兩邊的結(jié)構(gòu)件及電路區(qū)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(tǒng)中，每兩兩LCD 拼接后就會(huì)因?yàn)樵摵谶吋捌唇咏Y(jié)構(gòu)件導(dǎo)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(shè)計(jì)在上下或者左右兩塊LCD 拼屏之間的拼接區(qū)域A/B，采用MICROLED 直顯顯示模組進(jìn)行填充，如圖3 所示。同時(shí)可將MICROLED 模組填充區(qū)域分為縱向A 系列以及橫向B 系列，如圖1。并可根據(jù)實(shí)際拼接LCD 數(shù)量的不同，分別依次將縱向拼接區(qū)域由左向右定義為A1、A2、A3……，將橫向拼接區(qū)域由上向下定義為B1、B2、B3……等。顯示模組貼裝于對(duì)應(yīng)拼接區(qū)域的LCD 面板及拼接結(jié)構(gòu)件表面。由于MICROLED顯示模組厚度僅2mm 左右，相對(duì)與LCD 面板的視覺不平整度并不明顯，再加上本應(yīng)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(duì)觀看距離小于0.25% 的誤差，基本可以忽略不計(jì)，不會(huì)影響觀看效果。

4 圖像切割與重組

原始圖像數(shù)據(jù)由FPGA 處理后，切割成所需要的顯示區(qū)塊內(nèi)容，分別通過HDMI/DP 或者其他數(shù)據(jù)傳輸形式，傳輸給對(duì)應(yīng)顯示模組，從而實(shí)現(xiàn)圖像高質(zhì)量顯示。FPGA 需要具備強(qiáng)大的運(yùn)算能力以及多輸出接口，圖像切割與重組系統(tǒng)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(shù)量、LCD 面板可視圖像區(qū)域與拼接區(qū)寬度相關(guān)。

本文以4k（3 840×2 160）的顯示圖像分辨率為例進(jìn)行說明，定義LCD 面板拼接數(shù)量橫向有n 塊，縱向有m塊（n 和m 均為非零自然數(shù)），LCD 面板可視圖像區(qū)長度為l，寬度為h，拼接區(qū)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(diǎn)計(jì)算，圖像切割后任意LCD 面板及MICROLED 模組（LCD 面板拼接區(qū)處填充）的起始和截止像素對(duì)應(yīng)切割前原圖像的像素點(diǎn)符合以下算法。某LCD 面板或MICROLED 模組（LCD 面板拼接區(qū)處填充）位于整體拼接模組的橫向第i 個(gè)，及縱向第j 個(gè)（i 和j 均為非零自然數(shù)），那么在FPGA 算法中，該LCD 面板模塊橫向的起始像素PLs 對(duì)應(yīng)切割前原圖像水平像素為：

以上算法PLs、PLe、QLs、QLe 對(duì)應(yīng)傳輸給LCD顯示模組，PMs、PMe 對(duì)應(yīng)傳輸給MICROLED 縱向顯示模組A 系列，QMs、QMe 對(duì)應(yīng)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(jié)束語

本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于將LCD 與MICROLED 顯示技術(shù)相結(jié)合，配合相關(guān)圖像切割算法完成拼接顯示，用于克服單獨(dú)MICROLED 顯示的高成本高功耗，以及單獨(dú)LCD 拼接顯示出現(xiàn)的拼接縫等影響視覺效果的問題。

不僅可以實(shí)現(xiàn)超大尺寸大屏低成本拼接顯示，也可以推動(dòng)MICROLED 進(jìn)一步商業(yè)化訴求。