LED顯示屏關鍵技術與發展趨勢

中國投影網投影資訊　2010-9-8 9:57:29　編輯：影子　[ 大中小 ]

　　【中國投影網資訊】隨著公共場合信息的增多，建立性能優良、價格低廉的大面積信息宣傳媒體一直是技術人員所關注的重點問題之一。根據應用場合的不同，要求的顯示性能以及對顯示系統成本的要求的不同，人們可以選擇不同的顯示媒體。考慮到用于戶內外的大屏幕顯示媒體對顯示設備的顏色、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容、能夠根據外部自然光強度的變化自動地對其顯示正在播放的視頻節目、具有較高的可靠性和性能價格比、易于維護。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，發現LED作為顯示像素可以很好的滿足上述要求，是一種很好的戶內外顯示屏媒體。

LED顯示屏關鍵技術與發展趨勢
LED大屏幕顯示屏

　　因此，利用LED器件制造大型平板顯示屏系統成為LED器件應用的重要領域，進而推動了大型顯示屏系統發展并形成一種產業。用LED器件組成顯示屏的最大特點在于其制造不受面積限制，可以達到幾十甚至幾百平方米以上，應用于室內外的各種公共場合顯示文字、圖形、圖像、動畫、視頻圖像等各種信息，成百上千人同時駐足觀看，具有較強的廣告渲染力和震撼力，對都市的社會活動有較強的氣氛渲染作用，美化和豐富了人們的生活環境。

　　目前，LED顯示屏的生產制造數量比較多，其技術也相對成熟。各個企業制造的顯示屏的結構、原理基本相似，如何提高顯示屏的技術性能、降低成本是各個企業競爭的關鍵所在。現在，市場上銷售的LED顯示屏的價格基本相同，但是，不同的企業生產的顯示屏的質量不同，其原因是多方面的，包括有LED顯示模塊的質量、亮度、亮度均勻性、封裝等技術的差異，數據的通訊傳送方式、抗干擾能力的差異以及控制電路的差異，而對LED顯示屏進行校正的技術可有效地幫助企業解決這些難題。目前采用LED顯示屏校正技術的企業仍然比較少，但隨著行業對高品質顯示屏的需求越來越大，LED顯示屏的關鍵技術將會得到大力的推廣，并最終成為確保品質的關鍵。

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，也就是瞎點，在需要亮的時候它不亮，稱之為瞎點；二是常亮點，在需要不亮的時候它反而一直在亮著，稱之為常亮點。一般地，像素的組成有2R1G1B（2顆紅燈、1顆綠燈和1顆藍燈，下述同理）、1R1G1B、2R1G、3R6G等等，而失控一般不會是同一個像素里的紅、綠、藍燈同時全部失控，但只要其中一顆燈失控，我們即認為此像素失控。為簡單起見，我們按LED顯示屏的各基色（即紅、綠、藍）分別進行失控像素的統計和計算，取其中的最大值作為顯示屏的像素失控率。

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像素墻屏幕

　　失控的像素數占全屏像素總數之比，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區域，我們提出“區域像素失控率”，也就是在100×100像素區域內，失控的像素數與區域像素總數（即10000）之比。此指標對《LED顯示屏通用規范》SJ/T11141-2003中“失控的像素是呈離散分布”要求進行了量化，方便直觀。

　　目前國內的LED顯示屏在出廠前均會進行老化（烤機），對失控像素的LED燈都會維修更換，“整屏像素失控率”控制在1/104之內、“區域像素失控率”控制在3/104之內是沒問題的，甚至有的個別廠家的企業標準要求出廠前不允許出現失控像素，但這勢必會增加生產廠家的制造維修成本和延長出貨時間。在不同的應用場合下，像素失控率的實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，指標要求控制在1/104之內是可以接受，也是可以達到的；若用于簡單的字符信息發布，指標要求控制在12/104之內是合理的。

　　灰度等級
　　灰度也就是所謂的色階或灰階，是指亮度的明暗程度。對于數字化的顯示技術而言，灰度是顯示色彩數的決定因素。一般而言灰度越高，顯示的色彩越豐富，畫面也越細膩，更易表現豐富的細節。

　　灰度等級主要取決于系統的A/D轉換位數。當然系統的視頻處理芯片、存儲器以及傳輸系統都要提供相應位數的支持才行。目前國內LED顯示屏主要采用8位處理系統，也即256（28）級灰度。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，即1024級灰度，RGB三原色可構成10.7億色。

LED顯示屏關鍵技術與發展趨勢
灰度等級

　
　　灰度雖然是決定色彩數的決定因素，但并不是說無限制越大越好。因為首先人眼的分辨率是有限的，再者系統處理位數的提高會牽涉到系統視頻處理、存儲、傳輸、掃描等各個環節的變化，成本劇增，性價比反而下降。一般來說民用或商用級產品可以采用8位系統，廣播級產品可以采用10位系統。

　　亮度鑒別等級
　　亮度鑒別等級是指人眼能夠分辨的圖像從最黑到最白之間的亮度等級。前面提到顯示屏的灰度等級有的很高，可以達到256級甚至1024級。但是由于人眼對亮度的敏感性有限，并不能完全識別這些灰度等級。也就是說可能很多相鄰等級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，人眼識別的等級自然是越多越好，因為顯示的圖像畢竟是給人看的。人眼能分辨的亮度等級越多，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。亮度鑒別等級可以用專用的軟件來測試，一般顯示屏能夠達20級以上就算是比較好的等級了。

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亮度等級

　　灰度非線性變換
　　灰度非線性變換是指將灰度數據按照經驗數據或某種算術非線性關系進行變換再提供給顯示屏顯示。由于LED是線性器件，與傳統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數據源同時又不損失灰度等級，一般在LED顯示系統后級會做灰度數據的非線性變換，變換后的數據位數會增加（保證不丟失灰度數據）。現在國內一些控制系統供應商所謂的4096級灰度或16384級灰度或更高都是指經過非線性變換后灰度空間大小。4096級是采用了8位源到12位空間的非線性變換技術，16384級則是采用8位到16位的非線性變換技術。由8位源做非線性變換，轉換后空間肯定比8位源大。一般至少是10位。如同灰度一樣，這個參數也不是越大越好，一般12位就可以做足夠的變換了。

LED顯示屏關鍵技術與發展趨勢

　　經過近十年的發展，我國LED顯示屏產業發展目前已初具規模，基本形成了一批具有一定規模的骨干企業。2008年LED顯示屏市場規模約100億元。2009年中國LED顯示屏表現可圈可點，當然相比08年金融危機，09年我國LED顯示屏還是增長明顯快于08年。通過2010年中國整個經濟的復蘇，那么在2011年LED顯示屏市場增長將開始恢復增長。從2008年到2013年，預計復合平均年增長率為19.3%，在2013年LED顯示屏市場將會達到124億美元。隨著北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會等重大賽會的舉辦和籌備，體育場館、機場、車站、銀行、醫院、公共廣場商業場所、居民社區的大面積應用，LED顯示屏的市場應用空間將不斷擴大。

　　另外，LED顯示屏不受空間限制，可以根據用戶要求設計屏的大小，表現文字、圖案、圖像。目前LED正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高發光密度、更高發光均勻性、全色化方向發展。現今無論全球的LED大屏幕產業還是中國LED大屏幕產業都處于一個高速增長的階段。特別是近年來在“低碳”節能降耗的潮流驅動下，LED技術進一步得到廣泛應用，市場容量每年將保持15%以上的速度增長。

　　值得關注的是：以前國內顯示屏生產企業采用國外器件的比較多，現在國產器件的使用量在逐步加大，只要國產器件的性能能夠達到要求，還是會首先選擇國產器件。此外，近年我國LED顯示屏產業的發展呈現從業人員年輕化、行業增長速度快、技術創新能力強等特點。正是由于從業人員技術創新能力的不斷提升，使得國內LED顯示屏技術也在不斷的進步，相信，中國LED顯示屏不論是在技術創新上，還是在市場占有率上都會突飛猛進。

LED顯示屏常用術語解釋：
　　1、LED亮度
　　戶外LED顯示屏-上海幸馬-陳曉翔：13651996328發光二極管的亮度一般用發光強度(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。室內用單只LED的光強一般為500ucd-50 mcd，而戶外用單只LED的光強一般應為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，預制成標準大小的模塊。室內顯示屏常用的有8*8象素模塊、8字7段數碼模塊。戶外顯示屏象素模塊有4*4、8*8、8*16象素等規格。戶外顯示屏用的象素模塊因為其每一象素由兩只以上LED管束組成，固又稱其為集管束模塊。
　　3、象素(Pixel)與象素直徑
　　LED顯示屏中每一個可被單獨控制的LED發光單元(點)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。
　　對于室內顯示屏，一般一個為單個LED，外形為圓形。室內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。
　　在戶外環境，為提高亮度，增加視距，一個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間距(Dot Pitch)；單位面積內象素的數量稱為象素密度；單位面積內所含顯示內容的數量稱為信息容量。這三者本質是描述同一概念：點間距是從兩兩象素間的距離來反映象素密度，點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量單位。
　　點間距越小，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。
　　5、分辨率
　　LED顯示屏象素的行列數稱為LED顯示屏的分辨率。分辨率是顯示屏的象素總量，它決定了一臺顯示屏的信息容量。
　　6、LED顯示屏(LED Panel)
　　將LED象素模塊按照實際需要大小拼裝排列成矩陣，配以專用顯示驅動電路，直流穩壓電源，軟件，框架以及外裝飾等，即構成一臺LED顯示屏。
　　7、灰度
　　灰度是指象素發光明暗變化的程度，一種基色的灰度一般有8級至1024級。例如，若每種基色的灰度為256級，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
　　現今大多數彩色LED顯示屏是雙基色彩色屏，即每一個象素有兩個LED管芯：一為紅光管芯，一為綠光管芯。紅光管芯亮時該象素為紅色，綠光管芯亮時該象素為綠色，紅綠兩管芯同時亮時則該象素為黃色。其中紅，綠稱為基色。
　　9、全彩色
　　紅綠雙基色再加上藍基色，三種基色就構成全彩色。由于構成全彩色的藍色管和純綠色管芯的技術現在已經成熟，故市面基本都用全彩色。

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文章來源：中國投影網