LED電子信息顯示屏顯示的幾種關(guān)鍵技術(shù)

李淑紅 李博

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)光二極管（light emitting diode縮寫LED）技術(shù)逐漸被運(yùn)用到各行各業(yè)，給工業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ顜肀憷?。LED包含的技術(shù)多種多樣，其中一些關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，為發(fā)揮發(fā)光二極管電子信息顯示屏在社會發(fā)展中的作用，必須對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探究，在了解關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，最大限度發(fā)揮發(fā)光二極管電子信息顯示屏作用，為未來社會發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：發(fā)光二極管；電子信息顯示屏；關(guān)鍵技術(shù)

上世紀(jì)80年代以來，各種媒體宣傳得到了廣泛發(fā)展，公共場合外露信息顯示屏數(shù)量越來越多。人們對顯示系統(tǒng)的色彩、亮度等要求越來越高。另外，一些樹立于戶外的顯示系統(tǒng)長期受到自然環(huán)境的影響，對其使用壽命而言是一種考驗(yàn)。發(fā)光二極管電子信息顯示屏具有良好像素，無論白天夜晚、晴天雨天，發(fā)光二極管電子信息顯示屏都能夠讓觀眾看清顯示內(nèi)容，滿足人們對顯示系統(tǒng)的需求。

1 圖像采集與處理技術(shù)

發(fā)光二極管電子信息顯示屏顯示圖像的原理主要是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號并通過發(fā)光系統(tǒng)呈現(xiàn)出來。傳統(tǒng)做法是利用視頻采集卡結(jié)合VGA卡實(shí)現(xiàn)顯示功能。視頻采集卡的作用主要是采集視頻圖像，并借助于VGA獲得行頻、場頻、像素點(diǎn)的索引地址，獲得數(shù)字信號的方式主要通過復(fù)制顏色查找表。一般可利用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)復(fù)制或者硬件竊取方式，相比來說硬件竊取方式更加高效。但傳統(tǒng)方法存在與VGA之間兼容性問題，并由此導(dǎo)致邊緣模糊、圖像質(zhì)量差等不良情況，最終造成電子信息顯示器圖像質(zhì)量受損。基于此行業(yè)專家研究出專用視頻卡JMC-發(fā)光二極管，該卡的原理是基于PCI總線利用64位圖形加速器促進(jìn)VGA以及視頻功能合二為一，并實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)以及VGA數(shù)據(jù)形成疊加效應(yīng)，之前存在的兼容性問題得到有效解決。其次，在分辨率采集上采用全屏方式，保證視頻圖像全角度最佳化，邊緣部分不再模糊，并可對圖像進(jìn)行任意縮放和移動，滿足不同播放要求。最后，能夠?qū)崿F(xiàn)紅綠藍(lán)三種顏色的有效分離，滿足電子信息顯示屏真彩播放要求。

2 真實(shí)圖像色彩再現(xiàn)

全彩發(fā)光二極管電子信息顯示屏在視覺表現(xiàn)上的原理與電視機(jī)類似，通過紅綠藍(lán)三種顏色有效組合實(shí)現(xiàn)圖像不同色彩還原再現(xiàn)。紅綠藍(lán)三種顏色純正度會直接影響到圖像色彩的再現(xiàn)。需要注意的是圖像在再現(xiàn)并非紅綠藍(lán)三種顏色的隨機(jī)組合，而需要一定前提。首先，紅綠藍(lán)三種顏色光強(qiáng)之比應(yīng)接近于3：6：1；其次，相比于其他兩種顏色人們在視覺上會對紅色有一定敏感性，因此，需要將紅色在顯示空間上均勻散布；第三由于人們的視覺在針對紅綠藍(lán)三種顏色光強(qiáng)的不同非線性曲線響應(yīng)，因此需要對不同光強(qiáng)的白光對電視機(jī)內(nèi)部射出光進(jìn)行糾正。第四，不同人在不同情況下對色彩分辨能力存在差異，因此必須找出色彩再現(xiàn)的客觀指標(biāo)，一般如下：

（1）紅綠藍(lán)三種基色的波長：660nm，525nm，470nm；

（2）使用4管單元配白光為佳（多于4管也可以，主要取決于光強(qiáng)）；

（3）三種基色灰度為256級；

（4）必須采用非線性校正對發(fā)光二極管像素進(jìn)行處理。

紅綠藍(lán)三種顏色配光控制系統(tǒng)可由硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，也可以配之相應(yīng)播放系統(tǒng)軟件得以實(shí)現(xiàn)。

3 專用現(xiàn)實(shí)驅(qū)動電路

對當(dāng)前像素管幾種方式進(jìn)行分類主要有：

（1）掃描驅(qū)動；

（2）直流驅(qū)動；

（3）恒流源驅(qū)動。

針對不同需求的屏幕，采用的掃描方式是不同的。對于戶內(nèi)點(diǎn)陣塊屏，主要采用掃描方式，對于戶外像素管屏，為保證其圖像的穩(wěn)定性和清晰度，必須采用直流驅(qū)動方式，給掃描裝置加上一個恒定電流。早期發(fā)光二極管主要采用低壓信號串并轉(zhuǎn)換方式，該種方式存在焊點(diǎn)較多。制作成本高昂。可靠性不足等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)在一定時(shí)期內(nèi)限制了發(fā)光二極管電子信息顯示屏的發(fā)展。為解決發(fā)光二極管電子信息顯示屏以上缺點(diǎn)，美國某公司研制出專用集成電路，簡稱ASIC，該種集成電路能夠?qū)崿F(xiàn)串并轉(zhuǎn)換以及電流驅(qū)動合二為一，該集成電路具有以下特點(diǎn)：并行輸出驅(qū)動能力大，驅(qū)動電流課高達(dá)200MA，發(fā)光二極管在此基礎(chǔ)上能夠立即被驅(qū)動；電流電壓公差大，范圍寬，一般可在5-15V之間靈活選擇；串并輸出電流較大，電流流入以及輸出都大于4MA，數(shù)據(jù)處理速度更快，適合與當(dāng)前多灰度彩色發(fā)光二極管顯示屏驅(qū)動功能實(shí)現(xiàn)。

4 亮度控制D/T轉(zhuǎn)換技術(shù)

發(fā)光二極管電子信息顯示屏有眾多獨(dú)立像素點(diǎn)通過排列組合的方式構(gòu)成，基于像素間互相分離這一特點(diǎn)，發(fā)光二極管電子信息顯示屏發(fā)光控制驅(qū)動方式只能夠通過數(shù)字信號形式展開。當(dāng)像素點(diǎn)發(fā)光時(shí)，其發(fā)光狀態(tài)主要由控制器控制，并實(shí)現(xiàn)獨(dú)立驅(qū)動。當(dāng)視頻需要一彩色方式呈現(xiàn)時(shí)，意味著每一像素點(diǎn)的亮度及色彩都需要得到有效控制，并且要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)同步完成掃描操作。一些大型發(fā)光二極管電子信息顯示屏有數(shù)以萬計(jì)的像素點(diǎn)組成，在進(jìn)行色彩控制過程中其復(fù)雜性大大增加，因此，對數(shù)據(jù)傳輸提出更高要求。實(shí)際控制過程中對每一像素點(diǎn)設(shè)置D/A是不現(xiàn)實(shí)的，因此，必須尋找出一種能夠有效控制復(fù)雜像素系統(tǒng)的方案。對視覺原理進(jìn)行分析，人們對像素點(diǎn)平均亮度的主要取決于其亮/滅比例，針對該點(diǎn)若是先對亮/滅比例的有效調(diào)節(jié)便能夠?qū)崿F(xiàn)對亮度的有效控制。將這一原理利用到發(fā)光二極管電子信息顯示屏中便意味著將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)間信號，即D/A之間的互相轉(zhuǎn)換。

5 數(shù)據(jù)重構(gòu)和存儲技術(shù)

當(dāng)前存儲器組組織方式主要有兩種，其一為組合像素法，即畫面上所有像素點(diǎn)位均存放于單個存儲體中；另一個為位平面法，即畫面上所有像素點(diǎn)位均存放于不同存儲體中。儲存體多個使用直接作用就是能夠一次實(shí)現(xiàn)多種像素信息的讀取，兩種組織方式見。以上兩種存儲結(jié)構(gòu)中位平面法具更具優(yōu)勢，在提升發(fā)光二極管屏顯示效果時(shí)效果更佳。通過數(shù)據(jù)重構(gòu)電路以實(shí)現(xiàn)對RGB數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，將具有不同像素的同權(quán)位進(jìn)行有機(jī)結(jié)合并放在相鄰儲存結(jié)構(gòu)中。

6 邏輯電路設(shè)計(jì)中的ISP技術(shù)

傳統(tǒng)發(fā)光二極管電子信息顯示屏控制電路主要采用常規(guī)數(shù)字電路設(shè)計(jì)完成，對其控制一般采用數(shù)字電路組合方式。傳統(tǒng)技術(shù)在電路設(shè)計(jì)部分完成后首先進(jìn)行電路板制作工序，制作完畢開始安裝相關(guān)元件并調(diào)試效果。當(dāng)電路板邏輯功能無法負(fù)荷實(shí)際需求時(shí)需重新制作，直至其滿足使用效果為止。由此可見，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式不僅在效果上具有一定偶然性，并且設(shè)計(jì)周期較長，影響各項(xiàng)工序有效展開，當(dāng)元件出現(xiàn)故障時(shí)維修困難，成本高昂。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可編程技術(shù)（ISP）出現(xiàn)了，用戶能夠在自己設(shè)計(jì)的目標(biāo)以及系統(tǒng)或電路板等原件上具有反復(fù)修改的功能，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)師們硬件程序向軟件程序轉(zhuǎn)化的過程，數(shù)字系統(tǒng)在系統(tǒng)可編程技術(shù)基礎(chǔ)上煥然一新。隨著系統(tǒng)可編程技術(shù)的導(dǎo)入使用，不僅縮短了設(shè)計(jì)周期，還在根本上拓展元件用途，現(xiàn)場維護(hù)以及目標(biāo)設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)被簡化。系統(tǒng)可編程技術(shù)的一個重要特點(diǎn)就是采用系統(tǒng)軟件輸入邏輯時(shí)不需考慮所選器件是否有影響，在輸入時(shí)可隨意選取元件，甚至可選擇虛擬元件，輸入完成后在進(jìn)行適配即可。

7 結(jié)束語

發(fā)光二極管電子信息顯示屏已經(jīng)廣泛遍布世界各地，與人們生活緊密連接在一起，為提高發(fā)光二極管電子信息顯示屏發(fā)光效果，促進(jìn)該種技術(shù)科學(xué)發(fā)展，需對傳統(tǒng)技術(shù)存在的各種弊端深入研究針對性引進(jìn)新技術(shù)，促進(jìn)發(fā)光二極管電子信息顯示屏發(fā)揮其最佳效果，為人們的生活以及生產(chǎn)帶來更多便利。在了解需求的基礎(chǔ)上對當(dāng)前幾種關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入分析考核，選擇最佳技術(shù)方案，得到最佳發(fā)光二極管顯示效果。

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作者簡介：李淑紅（1975-），女，河南南陽人，本科，研究方向：電子電器測試研究。

李博（1982-），男，河南駐馬店人，本科，研究方向：電子產(chǎn)品測試研究。