西安诺瓦星云科技股份有限公司未来显示技术部总监许鸿益在2025中国国际Mini/Micro-LED产业技术峰会上发表《TBS芯片画质方案》主题报告。
客户和市场对芯片驱动IC的要求越来越高,对LED显示屏画质的要求也越来越高。诺瓦联手全资子公司一起研究先进的驱动IC技术,带来驱动IC解决方案,希望能够通过驱动IC技术实现画面质量提升。
诺瓦TBS驱动IC最重要的是有一个双核科技,能够带来画质提升。市面上常见的驱动IC是PWM单核驱动,诺瓦的驱动IC是除了这个以外还有PAM驱动,做到双核科技。
传统显示可能会遇到这样的问题:播放画面的时候会出现一些画面信息丢失,比如说高亮的部分亮度不够,导致高亮的像素点很暗,低灰合并的情况导致低灰的丢失、暗部的细节看起来不是很好,这都与驱动IC有关。
接下来介绍一下“PWM+PAM混合驱动”双核方案。
先来看PWM驱动IC的基本原理。通过控制驱动IC的各个通道脉冲打开时间的长短,来控制像素点的亮暗。当像素通道打开时间越长,亮度就会越高;把打开通道的时间比例逐渐降低,从100%降低到70%,亮度也会有一个对应的降低。直到把驱动IC每个通道的脉冲打开时间达到极限,以1%的亮度举例,整个画面显示会出现非常严重的黑线情况,也就是常说的扫描线,这不仅对人眼观看效果造成一定损失,更重要的是随着现在的XR、AI眼镜比较新的技术提升,扫描线会让我们无论在使用手机拍摄还是人眼观看的情况下,都会产生非常不好的观感。
为了解决这个问题,诺瓦联合全资子公司推出PWM+PAM混合方案,PAM驱动就是调节每个通道的电流增益的能力,通过PWM跟PAM混合的方式可以充分利用PWM的能力提升低灰的刷新率,可以比较有效解决低灰情况下刷新率不足导致的扫描线问题。通过这种方式,还能够弥补低灰。按照传统方案,为了提高刷新率可能会需要提高低灰通道的打开时间,从而让低灰的亮度变高,加入PAM后,可以保证在低灰亮度一致的情况下,和原本比较低的亮度情况下,有效提高低灰刷新率。
另一个优势,通过PAM可以独立控制每个像素的明暗。传统的PWM方式当脉宽时间打开100%时,亮度就不能往上冲了,现在加上电流调制的能力,可以把电流增益往上拉,从而使高亮的部分亮度更高,整个画面明暗对比度更好,彰显更多画面细节。
加入PAM驱动IC后,在需要低亮显示画面的情况下,能做到低灰的画面不是真正的发灰,而是真正的黑得比较好,整体对比度相较于没有PAM驱动的架构,也有一个跃升,整个对比度看上去也会让终端客户第一眼觉得这个显示屏效果更好,同时,扫描线的现象也有一定的减轻。
来看刷新率实测。传统驱动IC可能在起灰的时候刷新率是60赫兹逐步攀升,TBS驱动IC(TBS5367驱动产品低灰刷新率测试)刷新率可以做到480赫兹,是同类产品的8倍效果,16灰阶且接近1nit的时候可以做到1560刷新,最高可以做到15360赫兹刷新,目前整个刷新率的提升速度以及低灰起灰刷新速度,在行业里面比较有优势。
传统PWM驱动IC有低灰色温偏移现象,可能出现几千甚至几百的色温偏移,加入PAM结构以后,可以做到±50K的色温偏移,不管是影院屏还是XR高端拍摄,都是非常符合需求的。这样比较准的色温可以更好还原出我们想要表达的素材本身的效果,让所有颜色都在呈现它应该呈现的样子。
加入PAM架构以后还可以做到像素级的动态节能。传统驱动IC在黑屏时或者只有某几个像素点想要亮的时候,电流增益处在比较高的状态,加入PAM架构后,驱动IC可以让需要亮的灯柱电流增益保持到较高的水准,其他的像素点驱动IC通道都保持比较低的电流增益输出水平,达到黑屏的低功耗效果。目前实测的数据,在600nit情况下,白屏功耗差不多是在62.9瓦,可以比竞品差不多低8.5%左右,累计视频功耗低20%,黑屏功耗低40%左右。
所有显示画面,拆分来看都是一个个像素点组成,加入PAM架构配合诺瓦的发送、接收全链路方案,可以在PWM基础上实时调节,也就是逐帧逐像素调节每颗LED灯珠的驱动电流,释放每一颗发光芯片的潜力,提升把画面对比度。
除了驱动IC解决方案,诺瓦一直在行业深耕,还提出了一些其他解决方案助力整个显示屏有更好的效果,包括:
5G带宽方案,可以有效减少网线的数量,不管是施工难度、维护难度、整洁程度都有比较好的提升;
22bit+、精细灰度算法,64倍灰度提升,有效解决灰阶跳变、低灰偏色等问题,提升低灰显示画质;
色彩管理功能,保证各个色域的饱满度,有效率较高;
全灰阶校正,有效提升中灰和低灰的亮色度均匀性;
色彩调节,一般用于XR拍摄;
热力补偿技术,不管是户外还是户内,有很多亮度会逐渐提高,包括驱动IC解决方案,可能也会在局部造成偏青偏色的现象,用上诺瓦的热力补偿的方案,可以有效解决因发热导致的偏青偏红的问题;
除此之外还有动态引擎、高位深高刷新,可以在低灰的时候把刷新率提升更高。
综上,然后搭配诺瓦的发送卡、接收卡控制链路,以及TBS控制芯片,可以实现更好的显示效果。
整个全链路的效果最大的优势是高切接、高bit数、高刷新、高动态范围,我们希望能够在低灰的时候告别人眼观看的闪烁感,让暗部细节跃然于眼前。诺瓦目前做的效果,实测出来的数据是峰值亮度可以在1600nits以上,起灰亮度仅仅≤0.005nits,动态对比度320000:1。这可以用在LED影院、LED家庭影院、LED会议一体机等非常多的应用场景。
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