Micro LED簡介MicroLED是新一代顯示技術，比現有的OLED技術亮度更高、發光效率更好、但功耗更低。2017年5月，蘋果已經開始新一代顯示技術的開發。2018年2月，三星在CES2018上推出了MicroLED電視。Micro LED功能特性microLED比現有的OLED技術亮度更高、發光效率更好、但功耗更低。microLED出色的特性將使得它可以在電視、iPhone、iPad上應用。Micro LED歷史說起Micro LED，先得從顯示TFT-LCD背光模組應用說起。在1990年代TFT-LCD開始蓬勃發展時，因LED具有高色彩飽和度、省電、輕薄等特點，部分廠商就利用LED做背光源。然而因成本過高、散熱不佳、光電效率低等因素，並未大量應用于TFT-LCD產品中。直到2000年，藍光LED芯片刺激熒光粉制成白光LED技術的制程、效能、成本開始逐漸成熟；當進入2008年，白光LED背光模組呈現爆發性的成長，

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幾年間幾乎全面取代了CCFL，其應用領域由手機、平板電腦、筆電、台式顯示器乃至電視等等。然而，因TFT-LCD非自發光的顯示原理所致，其open cell穿透率約在7%以下，造成TFT-LCD的光電效率低落；且白光LED所能提供的色飽和度仍不如三原色LED，大部分TFT-LCD產品約僅72%NTSC；再則，

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于室外環境下，TFT-LCD亮度無法提升至1000nits以上，致使影像和色彩辨識度低，為其一大應用缺陷。故另一種直接利用三原色LED做為自發光顯示點畫素的LED Display或Micro LED Display的技術也正在發展中。micro led技術原理MicroLEDDisplay的顯示原理，是將LED結構設計進行薄膜化、微小化、陣列化，其尺寸僅在1~10μm等級左右；後將MicroLED批量式轉移至電路基板上，其基板可為硬性、軟性之透明、不透明基板上；再利用物理沉積制程完成保護層與上電極，即可進行上基板的封裝，完成一結構簡單的MicroLED顯示。而要制成顯示器，其晶片表面必須制作成如同LED顯示器般之陣列結構，且每一個點畫素必須可定址控制、單獨驅動點亮。若透過互補式金屬氧化物半導體電路驅動則為主動定址驅動架構，MicroLED陣列晶片與CMOS間可透過封裝技術。黏貼完成後MicroLED能藉由整合微透鏡陣列，提高亮度及對比度。MicroLED陣列經由垂直交錯的正、負柵狀電極連結每一顆MicroLED的正、負極，透過電極線的依序通電，透過掃描方式點亮MicroLED以顯示影像。MicroLED典型結構是一PN接面二極管，由直接能隙半導體材料構成。當對MicroLED上下電極施加一正向偏壓，致使電流通過時，電子、空穴對于主動區復合，發射出單一色光。MicroLED光譜主波長的FWHM約20nm，可提供極高的色飽和度，通常可》120%NTSC。而且自2008年以後，LED光電轉換效率得到了大幅提高，100lm/W以上已成量產標準。因此對于MicroLED顯示的應用，因其自發光的顯示特性，搭配幾乎無光耗元件的簡易結構，就可輕易實現低能耗或高亮度的顯示器設計。這樣可解決目前顯示器應用的兩大問題，一是穿戴型裝置、手機、平板等設備的80%以上的能耗在于顯示器上，低能耗的顯示器技術可提供更長的電池續航力；二是環境光較強致使顯示器上的影像泛白、辨識度變差的問題，高亮度的顯示技術可使其應用的範疇更加寬廣。Micro LED優勢高亮度、低功耗、超高解析度與色彩飽和度。MicrolED最大的優勢都來自于它最大的特點，微米等級的間距，每一點畫素（pixel）都能定址控制及單點驅動發光。比起其他LED，發光效率上，目前MICROLED最高，且還在大幅提升空間；發光能量密度上，MICROLED最高，且還有提升空間。──前者，有利于顯示設備的節能，其功率消耗量約為LCD的10％、OLED的50％；後者則可以節約顯示設備有限的表面積，並部署更多的傳感器，目前的理論結果是，MICROLED和OLEDD比較，達到同等顯示器亮度，只需要後者10%左右的塗覆面積。與同樣是自發光顯示的OLED相較之下，亮度比其高30倍，且分辨率可達1500PPI（像素密度），相當于AppleWatch採用OLED面板達到300PPI的5倍之多。壽命長。由于Micro-LED使用無機材料，且結構簡易，幾乎無光耗，它的使用壽命非常長。這一點是OLED無法相比的，OLED作為有機材料、有機物質，有其固有缺陷──即壽命和穩定性，

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難以媲美無機材料的QLED和MICROLED。能夠適應各種尺寸。成本降低空間大。目前微投影技術以數位光線處理（DigitalLightProcessing，DLP）、反射式硅基板液晶顯示（LiquidCrystalonSilicon，LCoS）、微機電系統掃描（MEMSScanning）參種技術為主，但這參種技術都須使用外加光源，使得模組體積不易進一步縮小，成本也較高。相較之下，小間距LED顯示屏為什麼需要拼接器？拼接器的一個關鍵應用是可以輸出多路DVI信號，對矩陣排列的多個顯示屏進行拼接顯示，使之成為邏輯上的一個完整的顯示區域。對于LED顯示屏而言，我們可以將一台LED控制器所驅動的顯示區域定義為一個獨立的LED顯示屏，當前的LED控制器採用DVI/HDMI作為信號輸入接口，支持最大的輸入分辨率為1920×1200@60Hz，最大帶寬為165MHz，所驅動的LED顯示屏最大物理分辨率為1920×1200。隨著LED小間距產品的顯示面積越來越大，幾十平方米的項目屢見不鮮，LED顯示屏的物理分辨率往往會超過1920×1200，即每一塊超大規模的LED顯示屏，都是由若幹個LED控制器所驅動的若幹個獨立的顯示區域組成的，對于拼接器的應用而言，只需要對應LED控制器的數量提供若幹個DVI輸出接口，並對整個LED屏幕進行拼接顯示即可。小間距LED圖像拼接處理器的要求（1）證輸出同步性，避免拼接畫面不同步現象；（2）優化圖像處理算法，使經過縮放處理的圖像保持高清晰度；（3）自定義輸出分辨率，應對LED顯示屏物理分辨率不規則的特點。小間距LED顯示屏拼接器的關鍵技術（1）信號的輸出同步性拼接器的多路DVI信號輸出，必然存在信號的同步性問題。不同步的信號輸出到LED顯示屏上，在拼接處就會出現畫面撕裂現象，在播放高速運動的圖像時尤為明顯。如何保證信號的輸出同步性，成為衡量一個拼接系統成敗的關鍵。（2）圖形處理算法我們知道，點對點的圖像顯示效果是最好的，經過縮小處理後的圖像，如果僅採用普通的圖形處理技術或通用的FPGA圖形處理算法，圖像的邊緣會出現鋸齒，甚至會出現像素缺失，圖像的亮度也會下降。而高端的圖像處理芯片或利用復雜圖形處理算法的FPGA系統會最大限度的保證縮小後圖像的顯示效果。因此，好的圖形處理算法是一款應用于小間距LED顯示屏的拼接器的關鍵技術。（3）非標準分辨率的輸出小間距LED顯示屏是由一塊一塊相同規格的顯示單元矩陣拼接而成，每個顯示單元尺寸和物理分辨率是固定的，但是拼接起來的整個大屏幕，往往不是一個標準的物理分辨率。比如，顯示單元的分辨率為128×96，只能拼成1920×1152，卻拼不出1920×1080。在超大規模的拼接系統裡，每台LED控制器所驅動的LED顯示區域可能不是標準的分辨率，這個時候，拼接器具有非標準分辨率的輸出就顯得關鍵，它可以幫助我們快速找到合適的拼接方式，從而合理的分配資源，有效節約LED控制器和傳輸設備的使用數量。應用于小間距LED顯示屏的拼接器種類目前拼接器可分為四類，即嵌入式純硬件架構、PCI-E總線架構、分布式網絡架構、混合架構。（1）嵌入式純硬件架構整機結構通常會採用“背板+信號採集板+主控板+信號輸出板”的設計，信號採集板進行諸如視頻採集、縮放、疊加、格式轉換等信號處理工作，通過背板總線將經過處理的信號傳送給主控板的FPGA信號處理系統，通過嵌入式ARM系統實現對主控FPGA配置、與上位PC機通信、系統間的數據交換等功能，通過信號輸出板將信號輸出給顯示終端。純硬件架構拼接器的結構相對簡單、不容易出現系統故障；採集板和輸出板可熱插拔，易于更換；可實現多路、多格式信號的採集和處理；背板交換式技術和輸出板卡統一時鐘技術確保了多路信號輸出的同步性；每一路DVI輸出信號的分辨率均可自定義，符合LED顯示屏的拼接特點。諸多特點使純硬件架構迅速成為當今拼接器領域的主流產品之一。但是，由于採用了FPGA作為核心的圖像處理單元，算法的優劣決定了一款拼接器處理效果的好壞，尤其是圖像縮放的算法，如何進行優化以達到更清晰的顯示效果，已經成為判定純硬件拼接器產品價值的重要指標。（2）PCI-E總線架構通常總線架構的拼接器採用PCI Express技術，

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可用數據帶寬高達上百Gbps。主機配備高性能的CPU及大容量內存，可根據應用領域的不同預裝不同的操作系統（如64位的Windows7），並可直接運行各種應用程序。拼接器配備多張高性能的圖形輸出卡，每張輸出卡擁有超高的內部帶寬及顯存，並且所有的輸出圖像都被同步以消除顯示單元間的圖像撕裂。同時還配有多張輸入卡，支持多種信號格式，並能夠對輸入信號進行圖像處理。PCI-E總線架構拼接器就是一台高性能的計算機，

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所有組件都選用各大硬件廠商最先進和成熟的技術，比如CPU可選用Intel，顯卡可選用英偉達。所有計算機領域的高新技術也能夠被快速的融合進來。這使得PCI-E總線架構拼接器在運算速度、圖像處理、操作方式等方面具有無法比擬的優勢。PCI-E總線架構拼接器門檻很低，對于簡單的應用，一台工控機，加上一個專業的多通道輸出顯卡即可實現。另一方面，如何解決系統穩定性問題，如何設計一款直觀且功能強大的控制軟件，

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如何解決高總線帶寬下數據傳輸的各種問題等，都需要強大的研發團隊和雄厚的資金基礎，同時需要經驗的積累。就是說，高端的PCI-E總線架構拼接器不但需要滿足信號採集、處理、拼接等最基本的應用，在系統穩定性、軟件易用性等方面的設計等方面都需要更多的投入，才能使拼接器滿足各種嚴苛的應用環境。但是要注意，總線架構拼接器大多採用Windows操作系統，一旦受到病毒攻擊可能致使系統癱瘓，停止顯示。而且，由于採用了定制的圖形顯卡，各輸出通道的分辨率一般需要符合VESA（視頻電子標準協會）標準，不能定義非標準的分辨率輸出，也不能定義每個通道不同的分辨率。（3）分布式網絡架構分布式網絡架構拼接器通常採用節點式硬件結構，每個輸入、輸出節點獨立分開，通過雙絞線接入中心交換機，對數據進行交互傳輸。其核心是一套先進的視頻編解碼技術，通過各種信號輸入節點，將採集到的DVI、VGA、YPbPr、CVBS、3G-SDI等信號進行處理和編碼，通過專用的網絡通訊協議，將編碼後的視頻流經中心交換機傳輸到輸出節點解碼，並轉換為DVI數字信號輸出到顯示終端。輸出節點的同步性成為了該系統應用的關鍵。一種辦法是通過網絡直接發送同步碼，實現多台輸出節點的同步輸出。但是由于網絡誤碼率的存在，

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這種方式運行一段時間後，還是會出現輸出不同步現象。另一種辦法是通過SYNC接口將多台輸出節點進行物理連接，選擇一台輸出節點作為主機，向其他輸出節點主動發送同步碼，從而使所有輸出節點同時接收到同步信號，實現真正的幀同步輸出，確保顯示圖像完整，屏幕拼接處無撕裂。目前分布式網絡架構拼接系統的應用越來越多，由于其分布式的特點，便于整個建築裡的綜合布線和不同區域的多個顯示終端集中管理。配合先進的可視化軟件的幫助，可向用戶提供人性化、可視化、綜合化的服務。但是，受限于帶寬和編解碼技術，分布式網絡架構目前還不支持雙鏈路DVI數字信號和HDMI信號的接入。同時，由于編碼、處理、解碼、信號同步輸出等環節均需要幀緩存，因此在數據的實時性方面與其它幾種拼接技術相比存在差距。另外，在需要顯示的點對點數超過1920×1200分辨率的圖像時（需要兩台以上的信號輸入節點），無法保證多路同步源輸入信號的再同步輸出。（4）混合架構混合架構，一般指以上三種拼接技術之中的兩種或兩種以上相結合的拼接器或拼接系統。比如PCI+硬件背板總線架構拼接器，它的系統控制和圖像處理分別獨立實現。PCI總線負責系統控制，並在後台運行操作系統；硬件背板總線負責視頻圖像處理，系統允許對大量的高分辨率輸入信號進行同步處理，同時仍能在全幀速下保持實時的操作性能和最佳的圖像質量，同時確保輸出信號的同步性。針對重要應急場所，可以確保永不黑屏，即便PCI總線負責的操作系統發生故障或病毒感染，通過專用的背板圖形處理總線，也能夠確保任何時刻顯示外來視頻圖像。通過混合架構，

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可以綜合應用，取長補短，極大地增加了系統的穩定性。這也是今後拼接技術的發展方向，具有更為廣闊的應用空間。，