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隨著光電信息技術、微電子技術、自動化技術、計算機技術的迅速發展，半導體制作工藝日趨成熟，發光二極管LED作為顯示器件的應用范圍也日益擴大。

發光二極管點陣陣列顯示技術（簡稱LED顯示屏技術）由單色到現在的全彩色顯示屏，已有了長足的發展，目前，更高亮度、更高耐氣候性、更高的發光密度、更高的發光均勻性、可靠性、全色化，仍然是其發展的主要方向。LED顯示屏的關鍵控制技術隨著新型超大規模集成電路（VLSI）的發展也有了新的提高，可編程電子邏輯設備（EPLD）、數字信號處理器（DSP）和現場可編程門陣列（FPGA）等得到了應用。通過VLSI在產品性能提高的同時成本也在呈下降趨勢，新一代LED控制專用集成電路也已開始得到推廣和應用。經過多年發展，LED顯示屏研制、生產技術已趨于成熟、穩定，新產品質量也有很大提高。

LED顯示器應用非常廣泛，在軍事、車站、碼頭、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告及交通運輸等許多行業都能見到各種類型的LED顯示裝置。它不僅有條屏、圖文單色屏、雙基色屏，還有全彩色點陣顯示屏及LED數碼顯示屏；不僅能顯示文字，還能顯示圖形、圖像，并能產生各種動畫效果。一般，單色、雙色屏主要用來播放文字，彩屏主要是播放動畫與視頻。顯然，它是廣告宣傳、新聞傳播的有力工具，其應用也越來越普遍。

一、LED顯示屏的結構與原理

發光二極管顯示屏是由LED點陣和LED PC面板組成的，它是通過紅色、綠色、藍色LED燈的亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻的，其內容可以隨時更換，各部分組件都采用塊化的結構。

傳統LED顯示屏通常由顯示模塊、控制系統及電源系統組成。顯示模塊由LED燈組成的點陣構成，負責發光顯示；控制系統通過控制相應區域的亮滅，可以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內容，單色、雙色屏主要用來播放文字的，全彩屏主要是播放動畫與視頻的；電源系統負責將輸入電壓電流轉為顯示屏需要的電壓電流。

LED顯示屏是由計算機（或帶多媒體卡等）、采集卡、主控制器、數據傳輸（發送卡、接收卡）、掃描板、顯示屏單元等6大部分組成，如圖1所示。

圖1 LED顯示屏系統結構

LED顯示屏的驅動電路及顯示系統示意框圖如圖2所示，它是由計數器、譯碼器、圖形譯碼器和顯示屏等組成的。

圖2 顯示屏驅動及顯示系統

計數器是由多個雙穩觸發器構成的。譯碼器是由“與門”組成的，它可將二進制代碼轉換成十進制數，如果按編碼將計數器的輸出端同各“與門”輸入端相連就可以產生代表十進制的電信號。電信號加到顯示屏的各像素點上并顯示出相應的圖形，這是由圖形譯碼驅動器完成的。圖形譯碼器由一些LED組成，各''與門”輸出的電信號通過LED連接列在各像素點上。由于LED是單向導電，因而可以保證各像素點不會互相串擾或短接。

LED點陣顯示屏的原理是，將要顯示的圖文信息首先進行數字化處理，使圖文信息轉換成相應的數字化視頻信號，經過數字通信系統將數字視頻信號傳輸到LED顯示屏顯示緩存中，.由顯示單元控制電路讀取相應的顯示信息進行顯示。由于LED顯示屏在進行圖文顯示時，其顯示方式豐富多變，因此其相應的視頻控制模板也十分復雜，一般分為單色顯示和彩色顯示兩大類。

由于LED點陣顯示屏具有美觀的畫面、靈活的內容更換、較低的功耗、較長的壽命等優點，因而被廣泛運用在商場、街道、廣場、車站和機場等人群密集或流動量大的場合，可及時地傳播信息和播放電視，尤其適合用來播放廣告、產品介紹等。

二、LED顯示屏的類型

（1）從顯示方式來分，可分為靜態和動態掃描顯示兩種。

①靜態顯示。LED的亮度高，軟件編程也比較容易，但是靜態顯示每一個像素需要一套驅動電路，如果顯示屏為nxm所個像素屏，則需nxm套驅動電路，而它又占用比較多的I/O口資源，因而常用于顯示位數不多的情況。

②動態掃描顯示動態掃描顯示則采用多路復用技術，如果是P路復用的話，則每P個像素需一套驅動電路，nxm個像素僅需套驅動電路。對動態掃描顯示而言，P越大驅動電路就越少，成本也就越低，其引線也大大減少，這就更有利于高密度顯示屏的制造。并且，它利用了人眼的“視覺暫留”效應（雖看上去在很短的時間周期內LED顯示屏上的燈全部點亮，但實際上并沒有全亮），占用資源少，其動態控制又節省了驅動芯片的成本，節省了電（亮度小功率就小了），因而在實際的LED大屏幕顯示中采用。但編程比較復雜，在同樣規格同樣燈管芯片的情況下，動態掃描的亮度不如靜態的好。

（2）按顏色分為三種。

•全彩顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏，可以顯示1600多萬種色。

•單色（單基色）顯示屏：單一顏色（紅色，綠色，黃色，白色，藍色等）。

•雙色（雙基色）顯示屏：紅和綠雙基色（紅綠色、藍綠色），256級灰度或者512級灰度，可以顯示65536種顏色。

（3）按使用環境分為三種。

•室內顯示屏：發光點較小，一般Φ3~Φ8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。

•半戶外顯示屏：像素點大小之于室內和戶外顯示屏之間，常用于銀行、商場或醫院等門楣上。

•室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，’具有防風、防雨、防水功能。

（4）按安裝方式可分為立柱式LED顯示屏（單立柱和雙立柱）、壁掛式LED顯示屏、吊裝式顯示屏、嵌入式顯示屏等。

（5）按用途可分為信息發布屏、交通誘導屏、廣告發布屏、車載屏、球場屏、舞臺租賃屏和樓梯屏等。

三、LED大屏幕顯示器真彩實現

LED顯示屏的顯示單元中，三基色LED管芯為核心器件，要想質量好，必須選用高質量的LED管芯，對此應嚴格挑選波長及發光強度一致性好的管子。

與彩色電視機一樣，全彩LED顯示屏是通過紅、綠、藍三種顏色的不同光強實現圖像色彩的還原再現的。顯然，紅、綠、藍三種顏色的純正度，直接影響圖像色彩再現的視覺效果。而白光的三色配比不是簡單的三種顏色的疊加，一般要求：

•在保證紅、綠、藍光頻純正的前提下，要求紅、綠、藍光強之比必須接近3：6：1；

•因人們視覺對紅色的敏感性，要求紅色發光源在空間上必須要分散分布；

•因人們視覺對紅、綠、藍三顏色光強的不同的非線性曲線響應，要求不同光強的白光對紅、綠、藍要進行類似電視機里的γ校正；

•由于人的視覺對色差的分辨能力有限，因此必須找出圖像色彩再現真實性的客觀指標。因此，為了再現真實的圖像色彩，在LED顯示屏的配光上還應滿足下面一些要求。

•紅、綠、藍三色的波長應分別約為660nm、525nm、470nm；

•一般采用4管單元配白光為佳，當然多管單元也可，但主要取決于光強；

•選用256級為紅、綠、藍三色的灰度級；

•采用針對LED像素管的非線性校正。

紅、綠、藍三色配光及非線性校正，可以用顯示控制系統硬件實現，也可由播放系統軟件實現。

國內外的LED顯示屏朝著真彩（224種顏色）、高分辨率（＞4096像素點/m2）方向發展，現在7100像素點/m2分辨率的顯示單元已經出現。目前，LED顯示屏的顯示單元正向著超亮度、高分辨率、高灰度級方向發展；其顯示媒體向著多媒體（靜止/動態圖文、視頻圖像、音/視頻同步）方向發展；系統的運行、操作與維護向著集成化、網絡化、智能化方向發展。

TI公司已推出兩款適用于大型彩色顯示屏的16通道恒流下沉式LED驅動器TLC5940和TLC5923，其數據傳輸速率均為30MHz，提供了更高的系統可靠性及更佳的動態亮度控制，使大型運動場的記分板、廣告顯示及視頻顯示屏等設備具有更高的分辨率。

四、LED顯示屏的優缺點

（1）LED顯示屏的優點。

•壽命長，比LCD顯示屏壽命長10倍以上；

•節能環保，是典型的綠色顯示光源；

•顯示性能優越，是目前唯一能夠在戶外全天候使用的大型顯示終端；

•由于單顆LED的功率很低，發熱量小；

•因為輕薄、色彩純正等特點，應用范圍廣。

（2）LED顯示屏的缺點。

•由于它的亮度太高，給人們的城市生活帶來了許多困擾：

•LED顯示屏對于觀看距離有一定的要求，如果近距離觀看會產生刺眼的感覺，而且近距離的觀看效果也難讓人滿意等，這也讓許多戶外用戶困擾不已；

•LED顯示墻的造價比較昂貴，尤其是全色顯示屏價格很高，尺寸越大，成本越高；

•在畫面的精細度上相比投影機也會差一些。

由上看出，LED顯示屏在節能環保和顯示效能上都優于一些傳統的顯示設備，但是LED顯示屏也存在光污染、造價偏貴、不適于近距離觀看等，所以用戶選擇LED顯示屏要考慮最終的使用環境才能揚長避短，發揮LED顯示屏的優勢。