LED显示屏的技术及其市场和产业发展[1](2)

第6期 激光与红外

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即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术,近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现;LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。在LED显示屏的发展中,以下具体技术应用相对普遍,并在实践中有所发展。

1 1 LED显示屏的显示颜色、亮度和视角

基础半导体工业的迅猛发展,带动了发光二极管制造材料以及制作工艺的改进,在颜色与亮度方面都有了质的飞跃,高亮度、蓝色及纯绿色发光二极管已产业化并得到应用。目前LED显示屏从颜色上能满足室内外不同环境下的单色、双基色、全彩色显示要求,四元素的红色LED器件及高亮度蓝色、纯绿色在室外显示屏中得到普遍应用。

LED显示屏的亮度、视角等性能指标是高度相关的,同时又与显示屏的分辨率(点阵密度)有很大关系。单纯的以其中的某一项指标很难进行评价。一般的室外显示屏要求亮度高,但视角普遍不大,多为70~90 ,亮度可达到5000~8000cd/m2,分辨率从1000~10000点/m2不等,特殊使用要求的显示屏如高速公路可变情报板视角要求较小(30 ),其亮度在1000点/m2情况下也可达到6000cd/m2以上,甚至

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到10000cd/m。有公司通过设计改进安装方式以及与之配套的生产工艺,在保证亮度满足户外使用的基础上,使全彩色显示屏的水平视角可达到120 ,最大能将视角扩大到150 。室内显示屏的点阵密度通常在10000点/m2以上,视角一般在120 ,亮度在

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1000cd/m以上,完全满足室内环境使用要求。

在显示屏制作上采用SMD表贴技术的LED器件,可以获得更好的视角和亮度,目前已在高密度、全彩色室内显示屏中得到应用。但是成本比较高,近期尚难以市场广泛普及和推广。1.2 灰度控制技术

显示屏在显示视频图像等内容时,为取得良好的显示效果,普遍采用灰度控制技术。对同一基色采用级差间隔亮度,实现颜色的组合,一般可做到16级、64级、256级灰度。为使显示效果更符合人眼的视觉特性,出现了非线性级差调灰技术,即在低亮度区级差小,增加级数,逐步到高亮度区时增大级差,形成视觉效果上的 级差一致性 。目前LED显示屏灰度控制一般都在256级,通过采用非线性调灰技术,显示屏的显示效果比较理想。也有公司宣称灰度控制在1024、4096级甚至更高,但实际上,数,

一昧追求大数量级的灰度控制,在使用中是没有实际价值的。

1.3 驱动电路

显示屏驱动电路的主要作用是接受来自控制系统的数字信号,将发光二极管点亮,实现在LED显示屏上的信息的显示。LED显示屏广泛使用的驱动电路是基于通用型集成电路来设计的,如:74HCl64、CD4015、74HC595、6B595、ULN2803等等,大多为移位寄存器和达林顿驱动器。采用常规型驱动IC进行电路设计,原理比较简单,价格便宜,产品的技术开放性比较强。通用IC设计的驱动电路在室内外单色、双基色显示屏方面应用成熟,目前仍然是主流的驱动电路,近年随着恒流驱动IC的发展,根据LED器件的发光与驱动电流高度相关的特点,恒流驱动控制技术也得到应用,大大提高了LED显示的均匀性,同时,减少了显示驱动电路的阻容元件,降低了故障点,使LED显示屏更可靠、亮丽。

由于通用驱动IC的集成度较低,电路板的布线设计庞杂,对于高密度的显示屏往往使用双层PCB板,在使用上存在一定的隐患,对于全彩色等显示屏问题更为突出。近年,LED显示屏专用的IC在国内外都有所发展,国外的IC制造商相继推出一些用于LED显示的专用IC驱动芯片,如TI公司推出的LEDDriver等,这类芯片对原来通用驱动IC的集成度进行了提高,使显示屏的驱动电路设计简捷方便,功能上也有所提高,但同时成本也相应增加。国内的中庆数字设备有限公司在1997年也推出了LED驱动专用集成电路ZQ9701。

国内外LED显示屏制造商也纷纷投入力量,研制开发设计适合自己产品发展需要的大规模或超大规模集成的专用LED驱动集成电路,国外厂商在90年代即有使用,国内厂家近年在全彩色显示屏的制造上也有使用。这类LED专用的IC相对复杂,功能较强,一般至少可以同时驱动8个独立的发光像素,实现256级灰度显示。有些厂商开发的LED专用驱动IC还包括了显示屏的控制功能,如郑州中显公司开发的PW专用LED驱动IC采用0.35 mASIC工艺,具有多路并行数据输入接口、多路并行数据输出驱动接口、192路驱动输出(可控制64个像素,红、绿、蓝各64点),每路8位至10位并行输入接口,可实现256级至1024级灰度显示,并具有独立的脉冲调宽时钟接口,可以对红、绿、蓝三基色分别进行调色,该IC还具有同步和异步两种刷新方式,实现了整屏刷新,刷新频率可提高到100Hz或120Hz,减少、