關于提升LED顯示屏質量的探討

1、亮度與視角 
       亮度是顯示屏的一個重要指標,顯示屏亮度主要取決于LED發光強度和LED在顯示屏上的排列密度。有些安裝在較高墻面上的顯示屏,LED管子安裝的角度對 于人眼判斷發光強度也有一定的影響。按照信息產業部SJ/T11141-2003標準,亮度定義為LED顯示屏單位面積上的發光強度。視角為觀察方向的亮 度下降到LED顯示屏法線方向亮度的二分之一時,同一平面兩個觀察方向與法線方向所成的夾角,分為水平視角和垂直視角。顯示屏的顯示顏色有單基色、雙基色 和全彩色,使用環境有兩類:室內顯示屏和室外顯示屏,兩者對參數的選擇和要求也有區別。室內全彩屏的亮度要在800cd/m2以上,室外全彩屏的亮度要在 1,500cd/m2以上,才能基本保證顯示屏工作時的正常圖像亮度。近幾年LED在襯底、外延、芯片及封裝等方面的新技術層出不窮,尤其是氧化銦錫 (ITO)材料的使用,電流擴展層技術及工藝的穩定與成熟,使LED的發光效率有了大幅度的提高。目前,大多數戶外全彩顯示屏水平視角可大于120°、垂 直視角大于45°,在像素間距為16mm時,全彩顯示屏白平衡亮度大于6,000cd/m2,像素間距為20mm時,全彩顯示屏白平衡亮度也可達到 5,500cd/m2以上,顯示屏可在任何環境下全天候工作。

    LED管的發光強度取決于管子的工作電流,目前1W的LED管,生產廠家推薦的工作電流一般為350mA.增大工作電流,會提高LED管的發光強度,但也 會導致LED管的發熱,加快LED管的光衰,實際上將會影響LED顯示屏的整體壽命,而LED管是不可能被大量更換的,因此,一旦一塊屏上有較多數量的 LED管壽命終結,則意味著顯示屏壽命的終止。從一定意義上說,LED管的壽命決定了顯示屏的壽命。LED管的壽命通常以發光強度衰減到初始值50%的時 間為壽命期。我們在檢驗中發現,現在政府采購的項目,要求供應商提供顯示屏的質量檢驗報告,由于是投標前的質量保證,供應商自己送來的檢驗樣品都是經過挑 選的,而且是縮小試樣,這些送檢產品的質量確實比較過關。現在政府采購對產品有質量要求和價格要求,其中價格一般都占百分制的45分,如果質量相差不大, 價格起著關鍵性的作用。現在的供應商投標不管產品質量能否符合,一律填寫滿足、優于,現場評審很難核對,只有在中標后,采購單位才能發現。對一些以低價中 標的供應商,用質量較差的管子代替好的管子完全有可能發生。所以在選購顯示屏產品時,盡可能選擇信譽好,品牌響的專業生產廠家,有可能時還要供應商提供 LED管的進貨發票,以確保LED管和顯示屏的質量。

    2、均勻性與清晰度 
       LED顯示屏均勻性有三個體現指標:像素光強均勻性、顯示模塊亮度均勻性和模組亮度均勻性。由于測試像素光強均勻性要把LED管從顯示屏上拆下,過程復 雜,而且也可能損壞管子,所以顯示屏測試一般選擇模塊或模組的亮度均勻性作為考核指標。模塊亮度均勻性是指同一塊顯示屏中模塊相互之間的亮度一致性,已成 為衡量顯示屏優劣的最重要指標之一。
 測量方法是在全屏范圍內任意離散抽取9個顯示模塊(黑屏狀態下隨機選擇9個顯示模塊),在最高灰度級、最高亮度級下,全屏顯示某一基色,用彩色分析儀分別測量出9個顯示模塊的亮度值,光探頭采集范圍不得少于16個相鄰像素,再進行算術平均計算,具體如公式(1)所示。

    LJ=×100%(1) 
    其中LAV=Li/9 
      通過我們對不同顯示屏的檢測,包括室內屏和室外屏,各類初始技術指標尚能滿足標準要求,達到C級的居多。通過環境實驗、可靠性實驗后,光衰及光學性能的變 化就會產生均勻性問題。我們經常發現顯示屏經過一段時間的使用之后,會出現不均勻現象,如“灰塵效應”和“馬賽克”等,造成這種不均勻的主要原因是LED 管的各項性能不一致,主要包括光強不一致、光軸不一致、色坐標不一致、各基色光強分布曲線不一致以及工作后的光衰不一致。目前業內解決LED管性能參數不 一致的現象主要有兩種技術途徑:一是通過對LED管規格參數的進一步細分,提高LED管各項性能的一致性;二是通過后續校正的方式來改善顯示屏的均勻性。 我們認為事前分選是解決均勻性較為有效的技術手段,后續校正有可能使LED管超負荷工作,而且還有些缺陷,如光軸不一致、光強分布曲線不一致、光衰特性不 一致、拼裝精度差等,是無法通過后續校正來消除的。 
      LED顯示屏標準沒有規定清晰度,但對像素間距作了定義,像素間距越小,清晰度越高。現在常用的戶內全彩點陣顯示像素間距有2.5、4、4.75、6mm 等,亞表貼三拼一像素間距有6、7.62、10、12mm等。由于顯示屏的制造工藝和LED管的離散性,像素不是決定清晰度的唯一指標,與顯示屏分辨率、 均勻性、亮度、對比度等多項指標密切相關。通過單純縮小物理像素間距來提高分辨率,雖然可以在一定程度上增強清晰度,但由于顯示屏產品的特殊性,只有上述 各類參數指標均達到要求,才能得到一個良好的圖像清晰度。

    3、顯示屏像素 
    像素失控分為盲點和常亮點兩類。盲點,也就是瞎點,在需要亮的時候它不亮,稱之為瞎點;常亮點,在需要不亮的時候它反而一直亮著,稱之為常亮點。對于單 色、雙色較好理解,對于全彩,RGB其中任何一個燈失控,我們即認為此像素失控。像素失控率分為整屏像素失控率和區域像素失控率。整屏像素失控率等于整屏 盲點數與整屏常亮點數之和與整屏像素數之比。另外,為避免失控像素集中于某一個區域,標準提出“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10,000)之比。此指標在SJ/T11141-2003《LED顯示屏通用規范》中對《失控的像素是呈離散分布》的要求 進行了量化,方便直觀.

 4、環境防護與安全要求 
      由于顯示屏可應用在不同場合,所以對顯示屏也有一定的安全要求。標準規定的主要安全指標有接地、對地漏電流、抗電強度、溫升四個指標。其中對地漏電流和抗 電強度是最重要的安全指標。SJ/T11141-2003《LED顯示屏通用規范》5.4條規定,標準要求在1.1倍額定電源電壓下,顯示屏的對地漏電流 不得超過3.5mA;抗電強度在電源開關處于接通位置,應能耐受1,500V,1min的試驗電壓而不發生絕緣擊穿。

      LED室外顯示屏的用量比室內屏用量高得多,室內顯示屏對環境適應性的要求較低,室外顯示屏對環境適應性的要求則高得多。由于不同的地區,環境也不一樣, 室外顯示屏應能耐受惡劣環境的長期影響,即能抗風、抗雨、抗震,還要求在高低溫環境下也能正常使用。上述各類環境因素都會使LED顯示屏原有封閉結構遭受 不同程度的損壞,雨水和灰塵滲漏又會使內部電路遭受損壞,如雨水和灰塵在電的作用下對銅箔的腐蝕,產生的潮濕對電阻和LED管引線的銹蝕等。所以,室外顯 示屏的防水性能顯得極為重要. 


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