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天时地利人和,国产AMOLED显示芯片的奋起之路
发布时间:2019-12-02
 

“很多人或许都没有真正理解眼镜所应有的形态和合理使用方式。我们和眼镜公司、面板厂、手机终端厂紧密合作,给眼镜加上微显示芯片,会展现出让人惊讶的效果。”顾晶身着白色长袖,嘴角不时露出微笑,说到兴奋之处,他会拿着自己的手机在上面的AMOLED屏幕比划,两眼放光,变换手势向DeepTech解释显示与信号之间的传递关系。

顾晶是云英谷科技的创始人,公司成立于2012年,那时AMOLED面板还没有在中国大规模投产,而在此之前顾晶就瞄准了与面板设计相关的显示驱动技术,毅然回国创业。在AMOLED爆发的时候,云英谷推出了多款芯片,包括用于AMOLED显示的驱动芯片和用于新一代眼镜的微显示芯片。简单来说,驱动芯片的作用是使手机屏幕在运行状态时显示内容;微显示芯片是将一个几百英寸的巨屏缩小至指甲盖大小。

国产显示技术借OLED东风强势崛起,技术、团队与产业链支持缺一不可

2016年,中国开启了AMOLED产业投资风潮。与相对成熟的液晶面板制造相比,AMOLED显示要求算法和制造工艺随之变化,这为年轻公司进入显示驱动芯片设计和面板制造领域提供了新的机遇。在短短4年的时间,年轻的云英谷在竞争激烈的芯片产业站稳了脚跟。索尼2016年发布的Z5 premium使用了云英谷的专利显示技术,其4K分辨率是当时最高的。2018年12月,其开发的驱动芯片点亮了AMOLED显示屏,拥有独家专利。

以子像素渲染技术为例,云英谷早在2013年就获得了美国专利局的授权。子像素渲染技术是通过将红、绿、蓝三个子像素排列的顺序按照一定的规则改变,同时匹配相应的算法,由此实现在不增加工艺复杂度的同时,提升显示的分辨率与清晰度。目前,能够将子像素渲染技术推向量产的公司主要是韩国的三星电子和云英谷。三星电子开发了名为Pentile的子像素渲染技术,用在了几乎所有的旗下高端手机AMOLED显示屏上,而索尼的中高端4K手机则使用了云英谷名为Rainbow-RGB的子像素渲染技术,中国多家AMOLED面板厂所用的子像素排布也使用了云英谷的专利技术。


天时地利人和,国产AMOLED显示芯片的奋起之路

图 | 云英谷显示技术应用在了索尼Z5 Premium(来源:云英谷)

过硬的技术不仅保证了显示质量,还可以在功耗、良率和成本等多个方面服务于面板。云英谷的显示驱动技术兼顾了高品质显示和低功耗的需求,公司研发的显示驱动芯片所具备的动态电量控制机制能节省15%—20%的AMOLED模组电量消耗;同时,其DEMURA技术方案能够在量产过程有效监测面板上各区域间的亮度差与色差,并通过算法进行补偿,以提升模组出厂良率。

和面板厂的合作,只是云英谷深耕产业链上下游的一个剪影。要将芯片做进手机产业链,没有深厚的产业背景是不行的,只有同时打通了屏厂、手机终端厂,一家年轻的企业才有可能在这个巨头林立的市场分得一杯羹。实际上,云英谷的股东同时包括了产业链上的多家巨头,比如京东方、维信诺、高通等,国家半导体大基金参与的深圳鸿泰半导体基金及北极光、中信、祥峰资本等知名风投基金也同时投资了云英谷。

“创业搞芯片可不是一件容易事,门槛很高”。顾晶感慨道:“要有独特的技术,但光有技术远远不够,还需要有丰富量产经验的芯片设计团队,有了技术和团队,大厂或许才会给你一个机会试一试。同时,由于芯片开发周期很长,需要得到产业链上的主流厂商的长期支持,甚至成为你的股东,才有可能做大做强。”顾晶先后毕业于清华大学和哈佛大学,是国家“千人计划”和特聘专家,光他个人名下就拥有30多个专利。公司吸引来的团队骨干则来自于英特尔等国内外大厂。

“为什么芯片创业这么难?是因为芯片产业链一环扣一环,没有信誉和背书,是做不起来的。芯片设计厂、芯片制造厂、面板厂、代工厂、终端厂,只要一个环节出了问题,就会造成无法挽回的后果。”

不仅仅是交货和出货进度的问题,产业链上下游的部件最后集中在一部手机上,每个部件都会相互影响,如果一个部件出了问题,会拖累整个手机的表现。显示驱动芯片在整个手机中,上承主控芯片,将主控芯片发出的数字信号处理为模拟信号,发送至面板,点亮整个手机屏,这样一个关键部件,如果出了问题,将极大地损伤手机品牌。

凭借高通、京东方等产业链上下游大玩家的支持和背书,经过7年时间的积淀,某手机品牌厂商今年将搭载云英谷研发成功的首款AMOLED显示驱动芯片,这对中国大陆公司而言是零的突破。在显示技术埋头深耕多年,云英谷终于到了摘果实的时候。

微显示芯片赋能AR、VR,芯片厂、面板厂、终端厂三方共建良性行业生态

你有试戴过AR、VR设备么?如果试戴过,你应该可以体会到看着模糊而又左右晃动的视频是一种什么样的感觉。这个问题其实早已存在,AR、VR的头戴装置厂商为了优化用户体验,已经开始采用响应速度快、刷新率高、对比度高、低功耗的AMOLED屏幕,但是在VR设备上普及有一个关键的问题没有解决——单位尺寸内的屏幕分辨率(俗称ppi,即每英寸屏幕的像素总数)一直难以突破很高的水平,从而使得人眼通过VR设备视觉感知到的画面清晰度始终存在明显的颗粒感。

天时地利人和,国产AMOLED显示芯片的奋起之路

图 | 一些VR设备观看的视频仍有明显颗粒感(来源:太平洋电脑网)

三星在2016年发布了用于VR设备的4K显示屏,但是其投射到人眼视网膜的等效视觉160ppi左右,比学术界所定义的人眼可分辨像素ppi值326还差一半的水平。

在整个AMOLED显示屏生产工艺环节中,像素驱动补偿电路的面积大小是影响ppi的一个重要因素,每个子像素所需要的补偿电路面积越小,其显示屏的ppi则能做得越高。对此,云英谷开发了名为Prime-Bridge(擎桥)的技术解决方案,从像素驱动补偿电路方面入手,进行设计创新,在不改变补偿电路特性及图像画质显示效果的情况下,大幅减少了单一像素所需TFT(薄膜晶体管)的数量,从而节省整个像素驱动电路面积,这样的设计方案可以将显示屏ppi提升一倍。

天时地利人和,国产AMOLED显示芯片的奋起之路

图 | 像素补偿电路在AMOLED面板构造中所处的位置区域(来源:云英谷)

顾晶表示,在擎桥等微显示技术的有力支撑下,2018年5月,京东方与云英谷合作,在美国SID(国际信息显示学会)年会上展示了0.39英寸的FHD(全高清,分辨率达到了1920*1080)微显示屏/芯片,ppi(像素密度,每英寸所拥有的像素数量)达到5640,创造了世界纪录。尽管微显示芯片很小,但通过光学系统投射出的显示屏却能达到影院级的数百英寸。也就是说,通过一个指甲盖大小的微显示屏,人眼能够体验到相当于电影屏幕大小的视觉效果,这意味着对微显示芯片质量的要求要远远超过普通手机上使用的驱动芯片的要求。顾晶对DeepTech表示,云英谷的这颗创造世界纪录的微显示芯片已经顺利量产,云英谷也是中国唯一量产微显示芯片的公司。

考虑到微显示屏只有指甲盖那么大,一般来说离用户的眼睛只有几厘米不到,有可能使用户更加近视。对于这个问题,顾晶耐心地解释道:“我们说的那个指甲盖大小的微显示屏和光学系统是两码事,光学系统把微显示屏投射在视网膜上,成像在无穷远处,可以让眼睛长期处于放松状态。”

还有一个问题就是,我们买了AR、VR装备,但是能看到的视频却寥寥无几,没有了丰富多彩、适配于微显示屏的视频资源,AR、VR装置岂不是闲置率很高?对于这个问题,顾晶认为,独立的AR、VR眼镜做起来是比较费力的,没有把手机厂拉进来共建软、硬件生态很难有起色。只有当手机厂牵头做这个事情,手机和AR、VR装置的接口适配、用户能从AR、VR设备体验到的软件和内容等问题,才能有相对快速和圆满的解决方案。

在顾晶的设想中,未来的AR、VR应该是一副轻巧的眼镜,配合现有的手机生态,使人在长时间娱乐办公的情况下还能保持眼睛不疲劳,用于沉浸式地游戏、办公、影视及混合现实等,这个产品有多大的想象空间?

创业7年,用显示技术同时驱动大屏和小屏,应用在手机、AR、VR等多种装置,国产显示技术要起飞了。