揭秘 Apple Pro Display XDR 576分区设计
此外,一个几何优化的反射片连接在LED之间,以重新引导所有的光线朝向面板,以获得更好的均匀性。LED和反射片的结合形成了一个“空腔”,光被重新折射与分布(图 4);本质上,点光源(LED)通过将更多的能量从尾部拉到中心峰值区域来转换为优化的PSF。
3.2. 带反射涂层的扩散板
在扩散板的底面使用了角选择性反射涂层(图5a),这提供了额外的光混合,并优先透射比斜入射光更多的法向入射光,
同时通过将大部分光限制在每个区域内来限制PSF宽度的增加。多层薄膜涂层将大约80%的蓝光反射回腔内(图5b),
这使得气隙和扩散板厚度都得以减小。
3.3. 颜色转换膜
为了将蓝光LED发出的光转换成白光,采用了含广色域荧光粉的膜片来进行颜色转换,膜片包含红色和绿色材料,混合和封装在两个基材之间。
在底面,多层光学膜(MOF)有助于最小化色偏,这是由与磷光体各向同性再发射的光学距离不同引起的。
蓝光在荧光粉层内传播的距离越长,就会越多地转换为红光和绿光, 从而产生黄移。波长选择性MOF设计为最小化红光和绿光的远场传播,只允许蓝光通过,从而为近场和远场提供高效和良好平衡的RGB光(图6)。
3.4. 光均化膜
蓝框mura一直是带荧光粉膜的背光系统的一个挑战,因为光的回收在中心和边缘区域是不同的。
传统上,蓝框mura是通过调整LED驱动条件来补偿差异;然而,这种方法主要解决亮度差异。
Pro Display XDR除了对LED驱动条件进行优化外,还使用了光匀化膜来解决亮度和色差问题。微透镜阵列形成在面向的表面上远离LED。设计了微透镜几何形状,通过控制光的传播方向来改善颜色均匀性,通过角轮廓优化来实现颜色循环和亮度均匀性。此外,微透镜的尺寸、极性和密度从边缘向中心( 图7)进行空间调制,具有工程设计的梯度,以确保光学均匀性。
3.5. 浮动支撑柱
PSF的关键特性不仅在于显示器的校准,还在于它在整个显示器生命周期中的稳定性。LED与用于混光的扩散板之间气隙的均匀性对PSF的精度至关重要。
Pro Display XDR利用屏幕上的44个柱子进行精确的高度控制,以保持空气间隙值。
对于具有极端亮度的HDR显示器,内部温度可能根据内容而显著变化,导致诸如扩散板之类的部件的热膨胀和收缩。创新的浮动柱设计可以在大的温度波动期间保持整
个显示区域的光学气隙(图8)。
3.6. 局部调光算法与LED驱动
定制设计的TCON内部的专有算法独立地控制LED和像素值 ,将它们视为两个独立的显示器。接下来将从三个方面讨论该算法,以说明该算法是如何与硬件一起工作的,从而提供更好的FOS性能。
光晕是2D背光显示系统面临的一个挑战。在Pro Display
XDR上,算法检测到可能导致光晕风险时,则像素补偿具有恢复明亮细节的能力,而不是裁剪图像。
A、动态优化
在2D背光显示系统中,通过组合来自LED和LCD像素的内容来构建屏幕前图像。对于动态内容,抑制闪烁伪影是至关重要的。在Pro Display XDR上,闪烁的缓解如下:
1)通过量化闪烁风险来优化LED和LCD像素值;
2)设计L ED驱动以补偿与LCD的动态响应差异。
Pro Display XDR定制的LED驱动IC可以以超过LCD速率的10倍驱动LED 。通过将切换分为多个步骤,生成与LCD匹配的LED响应, 从而最大限度地减小动态响应差异。
B、PSF重建
每个LED的点扩展函数(PSF)是屏幕前图像重建的组成部分 ,因此校准和表征每个LED的PSF是至关重要的(图9)。在Pro Display XDR上,通过校准每个单独的LED PSF,将实际屏幕输出和重建的FOS之间的差异降至最低, 每个LED PSF存储在显示器的存储器中。由于PSF覆盖15个以上的亮度范围,精确测量它是一个挑战。
为了解决这个问题,采用了一个定制的HDR功能相机覆盖超过20个停止的动态范围,测量亮度超过10,000尼特来量测每个LED的PSF。每个LED的高精度PSF ,结合高精度LED驱动能力和本地10bit精度LCD面板,生成平滑准确的FOS图像。