Taiwan Innolux entwickelt ein ultrahochauflösendes 4K-LCD-Display mit 2117 ppi für VR

(Nweon, 25. Oktober 2023) Die Virtual-Reality-Anzeigetechnologie entwickelt sich rasant weiter, Auflösung und Pixeldichte steigen weiter. Obwohl die maximale Auflösung aktueller VR-Headsets für Verbraucher nur etwa 1200 PPI beträgt, entwickeln Forscher von Innolux ein ultrahochauflösendes 4K-LCD-Display mit 2117 PPI.

Innolux stellte in einem neuen Forschungspapier sein Display mit einem PPI von 2117 vor. Das Team behauptet, dass dadurch das visuelle VR-Erlebnis den Fliegengittertüreffekt beseitigen kann und die Details sehr klar sind, was das Gefühl des Eintauchens deutlich verstärkt.

Also, wie machen sie das technisch, denn die Herstellung eines Displays mit so kleinen Pixeln geht über die Grenzen der Produktionsausrüstung hinaus? Um die Einschränkungen der Lithografie zu beseitigen, implementierte das Team clevere Subpixel-Rendering-Techniken und -Algorithmen, die Pixelgröße und -abstand optimierten und die Subpixelgröße auf 6,0 μm × 12,0 μm erhöhten. Wie im Bild oben gezeigt. Beim Vergleich der Bilder (a) und (b) fällt auf, dass Bild (b) einen größeren Pixelabstand in horizontaler Richtung aufweist.

In der horizontalen Dimension kann das Originalbauteil also eine größere Breite und einen größeren Abstand aufweisen, wodurch die Produktionsgrenze von 1 μm Linienbreite und Linienabstand überschritten wird. Auf diese Weise konnte das Team die erforderlichen Linien-/Abstandsbreiten erreichen und ein LCD mit ultrahoher Auflösung von 2117 PPI herstellen.

Aber die Pixeldichte allein garantiert keine Leistung. Damit haben die Forscher das Problem des Öffnungsverhältnisses gelöst, das dadurch verursacht wird, dass sperrige TFTs viel Platz in jedem Pixel einnehmen. Durch sorgfältiges Design und Prozessverbesserung wird die TFT-Größe reduziert und das Öffnungsverhältnis auf etwa 19 % optimiert, während die Lichtdurchlässigkeit und Helligkeit deutlich verbessert werden.

Dann haben sie die ITO-Elektrode weiter geschickt optimiert, um innerhalb der strengen Einschränkungen winziger Pixel eine höhere Flüssigkristalleffizienz zu erreichen und so den Lichtdurchsatz um beeindruckende 70 % zu steigern. Gleichzeitig eliminierten die Forscher Farbverschiebungen bei weiten Betrachtungswinkeln durch eine optische Abschirmschicht.

Mit zunehmender Auflösung ist ein zentrales Problem der damit verbundene exponentielle Anstieg des Stromverbrauchs. Um dieses Problem zu lösen, implementierte Innolux einen Dual-Voltage-Antrieb, um das Energieversorgungsniveau an die funktionalen Anforderungen anzupassen und so viel Energie zu sparen. Darüber hinaus reduzieren auch andere Strategien wie die Senkung der Ansteuerfrequenz, eine innovative Schaltungsarchitektur und die Reduzierung parasitärer Kapazitäten den Strombedarf.

Da es sich um ein LCD handelt, ist es mit zunehmender Auflösung immer noch eine Herausforderung, einen hohen Dynamikumfang und Kontrast zu erreichen, der mit OLED-Displays vergleichbar ist. Hier kommt der Integration von Mini-Hintergrundbeleuchtung eine Schlüsselrolle zu. Seine hohe Farbreinheit, sein schmales Emissionsspektrum und die Quantenpunkt-Farbkonvertierung erweitern den Farbraum und decken den DCI-P3-Standard vollständig ab. Lokales Dimmen verschärft den Übergang zwischen Hell und Dunkel. Weitere Innovationen bei der Hintergrundbeleuchtung haben zu unglaublich dünnen Komponenten von 0,9 mm geführt, ideal für VR-Wearables.

Das Endergebnis der interdisziplinären Weiterentwicklung der Anzeige ist ein 2,56-Zoll-4K x 4K-LCD mit 2117 PPI. Das Team behauptet, dass ihre Leistung eine „Branchenneuheit“ sei und weist darauf hin, dass sie VR-Benutzern überragende visuelle Details und Immersion bietet. Doch was bedeutet das für die Display-Industrie und den VR-Markt?

In den letzten Jahren war die LCD-Technologie einer starken Konkurrenz durch MicroLED und MicroOLED ausgesetzt, insbesondere im High-End-Markt. Der Prototyp von Innolux zeigt, dass LCD immer noch eine äußerst praktikable Option sein kann, die die Fähigkeiten ihrer Konkurrenten erreichen oder sogar übertreffen kann. Verglichen mit dem hohen Preis neuer Technologien kann LCD eine fortschrittlichere Mainstream-Lösung bieten.

Natürlich erkennt Innolux an, dass Mikrodisplays hinsichtlich der kompakten Formparameter, die für modische Designs erforderlich sind, immer noch Vorteile haben. Forscher glauben jedoch, dass jede Technologie unterschiedliche Bereiche bedienen könnte. In Bezug auf Auflösung, Dynamikbereich und Pixel-Reaktionsgeschwindigkeit bietet LCD noch viel Raum für Innovationen.

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Wenn die Verbrauchernachfrage nach immersiveren und visuell reichhaltigeren VR-Erlebnissen weiter wächst, müssen sich die Displays schnell weiterentwickeln. Das 2000+ PPI-LCD-Display von Innolux ist ein vorläufiger Schritt in Richtung zukünftiger Displays. Es erweitert das derzeit Erreichbare und bringt uns einem wahren Metaversum näher. Aber das ist natürlich nur ein kleiner Meilenstein auf dem langen Weg, der vor uns liegt.

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