中心議題：

• 提高LED顯示屏顯示效果的相關技術分析

解決方案：

• 對LED顯示屏技術指標的提升
• 提高顯示屏均勻度技術
• 利用LED顯示屏專用圖像處理器

一
、引言

近年來，全彩色LED顯示屏在體育場館、道路交通、廣告宣傳、租賃等方麵的應用出現快速增長的趨勢。據美國Standford Resources對LED顯示屏產品國際市場概況的預測

，當前和未來市場上對LED顯示屏產品的采用將會以全彩高畫質為主
，因此需要在LED大屏幕顯示控製技術和新產品設計方麵隨時把握市場趨勢

，攻克高端產品的相應技術難關並完成高端新產品的研製。

本文結合國內外LED顯示屏技術，重點闡述影響LED顯示屏顯示效果的相關指標及關鍵技術的發展趨勢。

二
、LED顯示屏技術指標的提升

全彩色LED顯示屏的灰度等級、對比度、刷新頻率等技術指標的高低直接影響全彩色LED顯示屏的顯示效果。

1、灰度等級

灰度等級是指LED顯示屏單基色亮度中從最暗到最亮之間能區別的亮度級數，LED顯示屏的灰度等級越高，顏色越豐富，色彩越豔麗；反之
，顯示顏色單一，變化簡單。灰度等級的提高
，能大大提升色彩深度
，使得圖像色彩的顯示層次呈幾何數量增加。Daktronics公司的LED灰度控製等級為14bit~16bit，使得高端顯示產品的圖像層次分辨細節和顯示效果均達到了世界先進水平。隨著硬件技術的發展，LED灰度等級還會不斷的向更高的控製精度發展。

2、對比度的提高

對比度是影響視覺效果的關鍵因素之一，一般來說對比度越高，圖像越清晰醒目，色彩越鮮明豔麗。高對比度對於圖像的清晰度、細節表現、灰度層次表現都有很大幫助。在一些黑白反差較大的文本、視頻顯示中，高對比度LED顯示屏在黑白反差、清晰度、完wan整zheng性xing等deng方fang麵mian都dou具ju有you優you勢shi。對dui比bi度du對dui於yu動dong態tai視shi頻pin顯xian示shi效xiao果guo影ying響xiang要yao更geng大da一yi些xie
，由you於yu動dong態tai圖tu像xiang中zhong明ming暗an轉zhuan換huan比bi較jiao快kuai，對dui比bi度du越yue高gao，人ren的de眼yan睛jing越yue容rong易yi分fen辨bian出chu這zhe樣yang的de轉zhuan換huan過guo程cheng。

提高顯示屏對比度兩種主要方法：

(1)  提高LED顯示屏亮度

LED顯示屏亮度在某些場合，並不是越高越好。比如室內顯示屏，如果亮度過高，形成光汙染，對觀察者的視力造成傷害。

(2)  降低LED顯示表麵反射率

主要是在LED麵板及LED發光管進行特殊工藝處理
，降低LED麵板反射率，從而提高LED顯示屏對比度。

Barco公司推出NX係列點間距為4mm的LED全彩色高端顯示屏

，從原始工藝的950:1提升至4000:1，使產品在對比度這個關鍵指標上有了很大的提升。
[page]
如圖1所示
，（a）左側為傳統工藝的LED發光管。一般為黑色麵碗LED發光管，管芯為白色。（a）右側為Barco公司采用新技術，使用黑色管芯，有效提高了對比度指標。（b）圖為采用新工藝的P4間距SMD顯示屏模組。 3、刷新頻率

刷新頻率是LED顯(xian)示(shi)屏(ping)顯(xian)示(shi)內(nei)容(rong)每(mei)秒(miao)被(bei)重(zhong)複(fu)顯(xian)示(shi)的(de)次(ci)數(shu)。全(quan)彩(cai)顯(xian)示(shi)屏(ping)刷(shua)新(xin)頻(pin)率(lv)低(di)，圖(tu)像(xiang)會(hui)出(chu)現(xian)閃(shan)爍(shuo)現(xian)象(xiang)
，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)視(shi)頻(pin)影(ying)像(xiang)設(she)備(bei)拍(pai)攝(she)時(shi)

，閃(shan)爍(shuo)現(xian)象(xiang)明(ming)顯(xian)。因(yin)此(ci)，需(xu)要(yao)盡(jin)可(ke)能(neng)提(ti)高(gao)LED顯示屏的刷新頻率。

Daktronics公司ProTour® （PT）模塊LED顯示屏的刷新頻率為2,400Hz，Barco公司NX-4係列顯示屏的刷新頻率已達到3,200Hz。

所以，提高刷新頻率是技術發展趨勢。

三、提高顯示屏均勻度技術

LED顯示屏是由幾百萬上千萬LEDxiangsudianzucheng，youyufaguangqijianbenshendelisanxing，zhishixianshipingchanshengliangsedubujunyundexianxiang，yanzhongyingxiangxianshipingdexianshixiaoguo。yinci
，xuduoxianshipingchangshangcaiyongbutongdefangfatigaojunyunxing。

1、LED發光管篩選法

為了克服LED發光管的離散性，早期采用篩選辦法，使LED發光管的亮度差和色差控製在人眼可以容忍的範圍內，該方法造成LED顯示屏的器件成本成倍增長，顯示效果並不理想。

2、一致化校正技術

通(tong)過(guo)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi)像(xiang)素(su)的(de)三(san)基(ji)色(se)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)的(de)方(fang)法(fa)，控(kong)製(zhi)像(xiang)素(su)的(de)亮(liang)度(du)和(he)三(san)基(ji)色(se)的(de)配(pei)色(se)關(guan)係(xi)，使(shi)得(de)顯(xian)示(shi)屏(ping)的(de)所(suo)有(you)像(xiang)素(su)亮(liang)度(du)和(he)色(se)度(du)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi)。該(gai)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)徹(che)底(di)解(jie)決(jue)LED顯示屏亮度
、色度不均勻的現象
，使顯示屏的顯示效果有質的飛躍。

3、LED顯示屏後期均勻性校正方法

均勻性校正概括為：出廠校正
、維修校正、服務區校正及現場校正。從目前市場需求分析看，現場校正的必要性越來越突出。

一般來說，當LED顯示屏運行到一定時間，所有的LED發光管都會出現亮度衰減
，而且三基色管的衰減曲線不一致。因此
，它們的亮度也會較出廠前的亮度有所降低。然而
，每個LED發(fa)光(guang)管(guan)光(guang)電(dian)特(te)性(xing)的(de)差(cha)異(yi)，使(shi)它(ta)們(men)亮(liang)度(du)的(de)下(xia)降(jiang)程(cheng)度(du)產(chan)生(sheng)偏(pian)差(cha)。於(yu)是(shi)，當(dang)顯(xian)示(shi)屏(ping)使(shi)用(yong)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)後(hou)，發(fa)光(guang)管(guan)會(hui)出(chu)現(xian)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)亮(liang)度(du)衰(shuai)減(jian)，使(shi)得(de)像(xiang)素(su)之(zhi)間(jian)顯(xian)示(shi)不(bu)均(jun)勻(yun)，從(cong)而(er)與(yu)最(zui)初(chu)出(chu)廠(chang)時(shi)的(de)屏(ping)幕(mu)相(xiang)比(bi)，整(zheng)個(ge)圖(tu)像(xiang)會(hui)呈(cheng)現(xian)一(yi)種(zhong)粒(li)狀(zhuang)顯(xian)示(shi)狀(zhuang)態(tai)，或(huo)整(zheng)體(ti)亮(liang)度(du)下(xia)降(jiang)。三(san)基(ji)色(se)管(guan)衰(shuai)減(jian)曲(qu)線(xian)不(bu)一(yi)致(zhi)使(shi)白(bai)平(ping)衡(heng)
、色溫等發生改變。

實際上由於LED發光管的衰減以及環境溫度等其它因素的變化
，出廠時非常優秀的顯示屏性能變差的現象幾乎是不可避免的。將已安裝好的LED顯xian示shi屏ping再zai拆chai卸xie運yun回hui工gong廠chang進jin行xing校xiao正zheng，在zai工gong程cheng上shang是shi不bu可ke實shi現xian的de。鑒jian於yu這zhe些xie特te點dian，顯xian示shi屏ping製zhi造zao商shang必bi須xu進jin行xing基ji於yu現xian場chang的de校xiao正zheng，以yi保bao證zheng在zai顯xian示shi屏ping的de整zheng個ge生sheng命ming周zhou期qi中zhong
，始shi終zhong保bao持chi出chu廠chang時shi的de顯xian示shi效xiao果guo。幾ji種zhong現xian場chang校xiao正zheng方fang法fa：
[page]
(1)  根據LED運行時間的校正方法

這是一種早期現場校正方法
，它是根據跟蹤和記錄每一個LED模塊的運行時間來對顯示屏進行現場校準。通過大致計算每個LED的工作時間，測定它們各自的平均亮度衰減
，估算出不同的校正水平

，然後發送至各個LED模塊進行相應的調整。這種方法不需要任何人工輸入。然而
，這種方法忽略了一種很重要的問題，通過運行時間估算出的LED衰減頻率並不適合於各個LED。隨著運行時間的增加
，LED衰減頻率的幅度範圍也越來越大
，在平均基礎上進行的校正使一部分LED接近校正水平，然而卻使另一部分LED更(geng)加(jia)偏(pian)離(li)。由(you)於(yu)各(ge)個(ge)模(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)的(de)亮(liang)度(du)水(shui)平(ping)不(bu)一(yi)樣(yang)，同(tong)時(shi)又(you)沒(mei)有(you)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa)去(qu)調(tiao)整(zheng)這(zhe)些(xie)亮(liang)度(du)不(bu)匹(pi)配(pei)的(de)模(mo)塊(kuai)
，因(yin)而(er)，在(zai)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)不(bu)同(tong)的(de)模(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)均(jun)勻(yun)度(du)的(de)調(tiao)整(zheng)時(shi)，會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)問(wen)題(ti)
，並(bing)且(qie)最(zui)為(wei)關(guan)鍵(jian)的(de)是(shi)，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)不(bu)能(neng)實(shi)現(xian)像(xiang)素(su)之(zhi)間(jian)的(de)校(xiao)準(zhun)。所(suo)以(yi)，經(jing)過(guo)這(zhe)種(zhong)校(xiao)正(zheng)以(yi)後(hou)，顯(xian)示(shi)屏(ping)給(gei)人(ren)的(de)整(zheng)體(ti)感(gan)覺(jiao)呈(cheng)現(xian)出(chu)馬(ma)賽(sai)克(ke)現(xian)象(xiang)，不(bu)能(neng)很(hen)好(hao)的(de)改(gai)善(shan)後(hou)期(qi)顯(xian)示(shi)屏(ping)均(jun)勻(yun)性(xing)問(wen)題(ti)。  (2)  基於現場的一致化校正方法

為了徹底改善顯示顯示屏均勻性的問題，需利用專用采集設備在現場對LED顯示屏的每個像素點的光色信息進行快速準確的采集，通過相關算法對每個LED發光管的實際衰減程度進行補償，從而實現真正意義上的一致化校正，即使對於運行不同時間的LED模塊也能實現像素級別的校準。經過校正，使顯示屏恢複至剛出廠時的均勻顯示效果。 [page]
現場環境與工廠環境有很大的差別
，要快速、準確的將LED顯示屏上百萬個LED發光管的光色信息采集、校正以及以後的LED顯示屏的維修，還有很多技術難題需要解決。

四

、LED顯示屏專用圖像處理器

隨著LED顯示屏廣泛應用在各種場合，以往單一的PC機控製LED顯示屏顯示已滿足不了用戶的需求。Daktronics公司、Lighthouse公司都已推出LED顯示屏專用圖像處理器

，用以提高LED顯示屏的提高顯示效果。LED顯示屏專用圖像處理器主要包括以下幾個功能：

1、視頻信號轉換功能

支持VGA、SVGA、XGA格式的數字信號或模擬信號轉換成LED顯示屏專用視頻格式的信號。Daktronics公司DV-Link圖像處理器的圖像效果增強功能，能夠將PAL信號轉化為每秒50幅圖像畫麵的圖像信號，而NTSC信號轉化的圖像信號達到每秒60幅畫麵。經過提高的畫麵播放速度使屏幕上顯示的快速運動變得連貫。

2
、色空間轉換功能

由於LED顯示屏的色空間比現行的電視信號的色空間要大得多，因此
，如果在顯示屏中直接用電視視頻的RGB三基色信號去控製LED三基色的發光
，將產生色偏差，使得LED顯示出來的圖像與原圖像的顏色有明顯的失真
，嚴重影響顯示效果。圖像處理器將NTSC和PAL色彩值轉換為LED色彩值，從而保證了視頻信號的完美重現。

3、可調的GAMMA校正功能

伽瑪校正可以改善圖像暗區和亮區，消除模糊或過渡反差。伽瑪校正實現了對圖像明暗度的調整，能夠增強圖像的暗區和亮區在LED顯示屏上的效果。

4
、圖像處理技術

針對不同的場合，采用不同的圖像處理技術對顯示屏所要顯示的圖像進行預處理
，用以提高顯示屏的顯示效果。例如：由於快速運動所引起的圖像不連貫的問題
，可采用運動圖像處理技術，保證了顯示屏平滑運動和最佳圖像；對(dui)角(jiao)線(xian)補(bu)償(chang)技(ji)術(shu)檢(jian)查(zha)視(shi)頻(pin)圖(tu)像(xiang)的(de)對(dui)角(jiao)線(xian)模(mo)式(shi)，使(shi)圖(tu)像(xiang)的(de)邊(bian)沿(yan)變(bian)得(de)平(ping)滑(hua)。圖(tu)像(xiang)銳(rui)化(hua)技(ji)術(shu)突(tu)出(chu)了(le)圖(tu)像(xiang)的(de)邊(bian)沿(yan)，從(cong)而(er)使(shi)顯(xian)示(shi)效(xiao)果(guo)更(geng)加(jia)清(qing)晰(xi)流(liu)暢(chang)。

五
、結論

綜上所述，提升LED顯xian示shi屏ping的de顯xian示shi效xiao果guo，不bu能neng單dan純chun的de由you顯xian示shi屏ping的de幾ji個ge技ji術shu指zhi標biao的de高gao低di來lai決jue定ding，還hai需xu要yao有you其qi它ta一yi些xie關guan鍵jian性xing技ji術shu做zuo支zhi撐cheng。在zai高gao端duan產chan品pin技ji術shu上shang
，國guo內nei企qi業ye與yu國guo際ji上shang一yi些xie知zhi名mingLED顯示屏生產商還有很大差距。國內企業需要加大在關鍵技術上的研發投入

，打破國外關鍵技術的壟斷
，進入高端LED顯示屏市場，獲得更大的利潤空間。