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淺析LED顯示屏關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展前景
中國投影網(wǎng)投影資訊  2010-8-4 8:34:14 編輯:影子 [ ]
  隨著公共場合信息的增多,建立性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的大面積信息宣傳媒體一直是技術(shù)人員所關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。根據(jù)應(yīng)用場合的不同,要求的顯示性能以及對顯示系統(tǒng)成本的要求的不同,人們可以選擇不同的顯示媒體。考慮到用于戶內(nèi)外的大屏幕顯示媒體對顯示設(shè)備的顏色、亮度、視頻效果、可靠性、壽命等性能要求比較苛刻。

  一般來講,用戶既要求顯示系統(tǒng)能夠顯示出接近于自然色彩的真彩畫面,并且還要求具有較高的顯示亮度,無論是在白天還是在晚上,晴天還是陰天,都能夠讓觀眾清楚的看到其內(nèi)容、能夠根據(jù)外部自然光強(qiáng)度的變化自動(dòng)地對其顯示正在播放的視頻節(jié)目、具有較高的可靠性和性能價(jià)格比、易于維護(hù)。綜合上述諸多的因素,通過對磁翻版、真空像素管、電視墻、LED顯示屏的比較,發(fā)現(xiàn)LED作為顯示像素可以很好的滿足上述要求,是一種很好的戶內(nèi)外顯示屏媒體。

  因此,利用LED器件制造大型平板顯示屏系統(tǒng)成為LED器件應(yīng)用的重要領(lǐng)域,進(jìn)而推動(dòng)了大型顯示屏系統(tǒng)發(fā)展并形成一種產(chǎn)業(yè)。用LED器件組成顯示屏的最大特點(diǎn)在于其制造不受面積限制,可以達(dá)到幾十甚至幾百平方米以上,應(yīng)用于室內(nèi)外的各種公共場合顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、視頻圖像等各種信息,成百上千人同時(shí)駐足觀看,具有較強(qiáng)的廣告渲染力和震撼力,對都市的社會(huì)活動(dòng)有較強(qiáng)的氣氛渲染作用,美化和豐富了人們的生活環(huán)境。

  目前,LED顯示屏的生產(chǎn)制造數(shù)量比較多,其技術(shù)也相對成熟。各個(gè)企業(yè)制造的顯示屏的結(jié)構(gòu)、原理基本相似,如何提高顯示屏的技術(shù)性能、降低成本是各個(gè)企業(yè)競爭的關(guān)鍵所在,F(xiàn)在,市場上銷售的LED顯示屏的價(jià)格基本相同,但是,不同的企業(yè)生產(chǎn)的顯示屏的質(zhì)量不同,其原因是多方面的,包括有LED顯示模塊的質(zhì)量、亮度、亮度均勻性、封裝等技術(shù)的差異,數(shù)據(jù)的通訊傳送方式、抗干擾能力的差異以及控制電路的差異,而對LED顯示屏進(jìn)行校正的技術(shù)可有效地幫助企業(yè)解決這些難題。目前采用LED顯示屏校正技術(shù)的企業(yè)仍然比較少,但隨著行業(yè)對高品質(zhì)顯示屏的需求越來越大,LED顯示屏的關(guān)鍵技術(shù)將會(huì)得到大力的推廣,并最終成為確保品質(zhì)的關(guān)鍵。

  像素失控率

  像素失控率是指顯示屏的最小成像單元(像素)工作不正常(失控)所占的比例。而像素失控有兩種模式:一是盲點(diǎn),也就是瞎點(diǎn),在需要亮的時(shí)候它不亮,稱之為瞎點(diǎn);二是常亮點(diǎn),在需要不亮的時(shí)候它反而一直在亮著,稱之為常亮點(diǎn)。一般地,像素的組成有2R1G1B(2顆紅燈、1顆綠燈和1顆藍(lán)燈,下述同理)、1R1G1B、2R1G、3R6G等等,而失控一般不會(huì)是同一個(gè)像素里的紅、綠、藍(lán)燈同時(shí)全部失控,但只要其中一顆燈失控,我們即認(rèn)為此像素失控。為簡單起見,我們按LED顯示屏的各基色(即紅、綠、藍(lán))分別進(jìn)行失控像素的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算,取其中的最大值作為顯示屏的像素失控率。

  失控的像素?cái)?shù)占全屏像素總數(shù)之比,我們稱之為“整屏像素失控率”。另外,為避免失控像素集中于某一個(gè)區(qū)域,我們提出“區(qū)域像素失控率”,也就是在100×100像素區(qū)域內(nèi),失控的像素?cái)?shù)與區(qū)域像素總數(shù)(即10000)之比。此指標(biāo)對《LED顯示屏通用規(guī)范》SJ/T11141-2003中“失控的像素是呈離散分布”要求進(jìn)行了量化,方便直觀。

  目前國內(nèi)的LED顯示屏在出廠前均會(huì)進(jìn)行老化(烤機(jī)),對失控像素的LED燈都會(huì)維修更換,“整屏像素失控率”控制在1/104之內(nèi)、“區(qū)域像素失控率”控制在3/104之內(nèi)是沒問題的,甚至有的個(gè)別廠家的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求出廠前不允許出現(xiàn)失控像素,但這勢必會(huì)增加生產(chǎn)廠家的制造維修成本和延長出貨時(shí)間。在不同的應(yīng)用場合下,像素失控率的實(shí)際要求可以有較大的差別,一般來說,LED顯示屏用于視頻播放,指標(biāo)要求控制在1/104之內(nèi)是可以接受,也是可以達(dá)到的;若用于簡單的字符信息發(fā)布,指標(biāo)要求控制在12/104之內(nèi)是合理的。

  灰度等級(jí)

  灰度也就是所謂的色階或灰階,是指亮度的明暗程度。對于數(shù)字化的顯示技術(shù)而言,灰度是顯示色彩數(shù)的決定因素。一般而言灰度越高,顯示的色彩越豐富,畫面也越細(xì)膩,更易表現(xiàn)豐富的細(xì)節(jié)。

  灰度等級(jí)主要取決于系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)。當(dāng)然系統(tǒng)的視頻處理芯片、存儲(chǔ)器以及傳輸系統(tǒng)都要提供相應(yīng)位數(shù)的支持才行。 目前國內(nèi)LED顯示屏主要采用8位處理系統(tǒng),也即256(28)級(jí)灰度。簡單理解就是從黑到白共有256種亮度變化。采用RGB三原色即可構(gòu)成256×256×256=16777216種顏色。即通常所說的16兆色。 國際品牌顯示屏主要采用10位處理系統(tǒng),即1024級(jí)灰度,RGB三原色可構(gòu)成10.7億色。

  灰度雖然是決定色彩數(shù)的決定因素,但并不是說無限制越大越好。因?yàn)槭紫热搜鄣姆直媛适怯邢薜,再者系統(tǒng)處理位數(shù)的提高會(huì)牽涉到系統(tǒng)視頻處理、存儲(chǔ)、傳輸、掃描等各個(gè)環(huán)節(jié)的變化,成本劇增,性價(jià)比反而下降。一般來說民用或商用級(jí)產(chǎn)品可以采用8位系統(tǒng),廣播級(jí)產(chǎn)品可以采用10位系統(tǒng)。

  亮度鑒別等級(jí)

  亮度鑒別等級(jí)是指人眼能夠分辨的圖像從最黑到最白之間的亮度等級(jí)。前面提到顯示屏的灰度等級(jí)有的很高,可以達(dá)到256級(jí)甚至1024級(jí)。但是由于人眼對亮度的敏感性有限,并不能完全識(shí)別這些灰度等級(jí)。也就是說可能很多相鄰等級(jí)的灰度人眼看上去是一樣的。而且眼睛分辨能力每人各不相同。對于顯示屏,人眼識(shí)別的等級(jí)自然是越多越好,因?yàn)轱@示的圖像畢竟是給人看的。人眼能分辨的亮度等級(jí)越多,意味著顯示屏的色空間越大,顯示豐富色彩的潛力也就越大。亮度鑒別等級(jí)可以用專用的軟件來測試,一般顯示屏能夠達(dá)20級(jí)以上就算是比較好的等級(jí)了。

  灰度非線性變換

  灰度非線性變換是指將灰度數(shù)據(jù)按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或某種算術(shù)非線性關(guān)系進(jìn)行變換再提供給顯示屏顯示。由于LED是線性器件,與傳統(tǒng)顯示器的非線性顯示特性不同。為了能夠讓LED顯示效果能夠符合傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源同時(shí)又不損失灰度等級(jí),一般在LED顯示系統(tǒng)后級(jí)會(huì)做灰度數(shù)據(jù)的非線性變換,變換后的數(shù)據(jù)位數(shù)會(huì)增加(保證不丟失灰度數(shù)據(jù)),F(xiàn)在國內(nèi)一些控制系統(tǒng)供應(yīng)商所謂的4096級(jí)灰度或16384級(jí)灰度或更高都是指經(jīng)過非線性變換后灰度空間大小。4096級(jí)是采用了8位源到12位空間的非線性變換技術(shù),16384級(jí)則是采用8位到16位的非線性變換技術(shù)。由8位源做非線性變換,轉(zhuǎn)換后空間肯定比8位源大。一般至少是10位。如同灰度一樣,這個(gè)參數(shù)也不是越大越好,一般12位就可以做足夠的變換了。

  經(jīng)過近十年的發(fā)展,我國LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前已初具規(guī)模,基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。2008年LED顯示屏市場規(guī)模約100億元。2009年中國LED顯示屏表現(xiàn)可圈可點(diǎn),當(dāng)然相比08年金融危機(jī),09年我國LED顯示屏還是增長明顯快于08年。通過2010年中國整個(gè)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇,那么在2011年LED顯示屏市場增長將開始恢復(fù)增長。從2008年到2013年,預(yù)計(jì)復(fù)合平均年增長率為19.3%,在2013年LED顯示屏市場將會(huì)達(dá)到124億美元。隨著北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)等重大賽會(huì)的舉辦和籌備,體育場館、機(jī)場、車站、銀行、醫(yī)院、公共廣場商業(yè)場所、居民社區(qū)的大面積應(yīng)用,LED顯示屏的市場應(yīng)用空間將不斷擴(kuò)大。

  另外,LED顯示屏不受空間限制,可以根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)屏的大小,表現(xiàn)文字、圖案、圖像。目前LED正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高發(fā)光密度、更高發(fā)光均勻性、全色化方向發(fā)展。現(xiàn)今無論全球的LED大屏幕產(chǎn)業(yè)還是中國LED大屏幕產(chǎn)業(yè)都處于一個(gè)高速增長的階段。特別是近年來在“低碳”節(jié)能降耗的潮流驅(qū)動(dòng)下,LED技術(shù)進(jìn)一步得到廣泛應(yīng)用,市場容量每年將保持15%以上的速度增長。

  值得關(guān)注的是:以前國內(nèi)顯示屏生產(chǎn)企業(yè)采用國外器件的比較多,現(xiàn)在國產(chǎn)器件的使用量在逐步加大,只要國產(chǎn)器件的性能能夠達(dá)到要求,還是會(huì)首先選擇國產(chǎn)器件。此外,近年我國LED顯示屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)從業(yè)人員年輕化、行業(yè)增長速度快、技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)等特點(diǎn)。正是由于從業(yè)人員技術(shù)創(chuàng)新能力的不斷提升,使得國內(nèi)LED顯示屏技術(shù)也在不斷的進(jìn)步,相信,中國LED顯示屏不論是在技術(shù)創(chuàng)新上,還是在市場占有率上都會(huì)突飛猛進(jìn)。

LED顯示屏常用術(shù)語解釋:

  1、LED亮度
  戶外LED顯示屏-上海幸馬-陳曉翔:13651996328發(fā)光二極管的亮度一般用發(fā)光強(qiáng)度(Luminous Intensity)表示,單位是坎德拉cd;1000ucd(微坎德拉)=1 mcd(毫坎德拉), 1000mcd=1 cd。室內(nèi)用單只LED的光強(qiáng)一般為500ucd-50 mcd,而戶外用單只LED的光強(qiáng)一般應(yīng)為100 mcd-1000 mcd,甚至1000 mcd以上。
  2、 LED象素模塊
  LED排列成矩陣或筆段,預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)大小的模塊。室內(nèi)顯示屏常用的有8*8象素模塊、8字7段數(shù)碼模塊。戶外顯示屏象素模塊有4*4、8*8、8*16象素等規(guī)格。戶外顯示屏用的象素模塊因?yàn)槠涿恳幌笏赜蓛芍灰陨螸ED管束組成,固又稱其為集管束模塊。
  3、 象素(Pixel)與象素直徑
  LED顯示屏中每一個(gè)可被單獨(dú)控制的LED發(fā)光單元(點(diǎn))稱為象素(或象元)。象素直徑∮是指每一象素的直徑,單位是毫米。
  對于室內(nèi)顯示屏,一般一個(gè)為單個(gè)LED,外形為圓形。室內(nèi)顯示屏象素直徑校常見的有∮3.0、∮3.75、∮5.0、∮8.0等,其中以∮3.75和∮5.0最多。
在戶外環(huán)境,為提高亮度,增加視距,一個(gè)象素含有兩只以上集束LED;由于兩只以上集束LED一般不為圓形,固戶外顯示屏象素直徑一般用兩兩象素平均間距表示:□10、□11.5、□16、□22、□25。
  4、點(diǎn)間距、象素密度與信息容量
  LED 顯示屏的兩兩象素的中心距或點(diǎn)間距(Dot Pitch);單位面積內(nèi)象素的數(shù)量稱為象素密度;單位面積內(nèi)所含顯示內(nèi)容的數(shù)量稱為信息容量。這三者本質(zhì)是描述同一概念:點(diǎn)間距是從兩兩象素間的距離來反映象素密度,點(diǎn)間距和象素密度是顯示屏的物理屬性;信息容量則是象素密度的信息承載能力的數(shù)量單位。
點(diǎn)間距越小,象素密度越高,信息容量越多,適合觀看的距離越近。
點(diǎn)間距越大,象素密度越低,信息容量越少,適合觀看的距離越遠(yuǎn)。
  5、分辨率
  LED顯示屏象素的行列數(shù)稱為LED顯示屏的分辨率。分辨率是顯示屏的象素總量,它決定了一臺(tái)顯示屏的信息容量。
  6、LED顯示屏(LED Panel)
  將LED象素模塊按照實(shí)際需要大小拼裝排列成矩陣,配以專用顯示驅(qū)動(dòng)電路,直流穩(wěn)壓電源,軟件,框架以及外裝飾等,即構(gòu)成一臺(tái)LED顯示屏。
  7、灰度
  灰度是指象素發(fā)光明暗變化的程度,一種基色的灰度一般有8級(jí)至1024級(jí)。例如,若每種基色的灰度為256級(jí),對于雙基色彩色屏,其顯示顏色為256×256=64K色,亦稱該屏為256色顯示屏。
  8、雙基色
  現(xiàn)今大多數(shù)彩色LED顯示屏是雙基色彩色屏,即每一個(gè)象素有兩個(gè)LED管芯:一為紅光管芯,一為綠光管芯。紅光管芯亮?xí)r該象素為紅色,綠光管芯亮?xí)r該象素為綠色,紅綠兩管芯同時(shí)亮?xí)r則該象素為黃色。其中紅,綠稱為基色。
  9、全彩色
  紅綠雙基色再加上藍(lán)基色,三種基色就構(gòu)成全彩色。由于構(gòu)成全彩色的藍(lán)色管和純綠色管芯的技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成熟,故市面基本都用全彩色。

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