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LED显示屏质量提升的探讨

时间:2021-08-25 来源:深圳晶元全彩科技设备有限公司 点击:

关键词:LED显示屏/质量提升
 
随着政府职能转变、部门信息公开、服务于民等承诺的不断推进,建立性能优良、质量可靠的大面积信息宣传媒体一直为工程技术人员所关注。根据应用场合的不同,对显示性能以及显示系统成本的不同要求,单色、双色或全彩LED显示屏以其大尺寸、高亮度、环境适应性方面无可替代的优势,被广泛应用于演艺中心、候车室、展览馆等室内、外视频显示,无论是白天还是晚上,晴天还是阴天,都能够让观众清楚地看到所示内容,并且能够根据外部自然光强度的变化自动调节正在播放的视频节目。
LED显示屏的最大特点在于其制造不受面积限制,可以达到几十甚至几百平方米以上,用于显示文字、图形、图像、动画、视频图像等各种信息,利用LED器件制造大型平板显示屏系统已成为LED器件应用的重要领域,进而推动了LED制造技术的不断提升。从检测结果来看,不同企业生产的显示屏质量参差不齐,分析其原因,主要有以下几方面,应引起生产企业足够的重视。
 
1.亮度与视角:
亮度是显示屏的一个重要指标,显示屏亮度主要取决于LED发光强度和LED在显示屏上的排列密度。有些安装在较高墙面上的显示屏,LED管子安装的角度对于人眼判断发光强度也有一定的影响。按照信息产业部SJ/T11141-2003标准,亮度定义为LED显示屏单位面积上的发光强度。视角为观察方向的亮度下降到LED显示屏法线方向亮度的二分之一时,同一平面两个观察方向与法线方向所成的夹角,分为水平视角和垂直视角。显示屏的显示颜色有单基色、双基色和全彩色,使用环境有两类:室内显示屏和室外显示屏,两者对参数的选择和要求也有区别。室内全彩屏的亮度要在800cd/m2以上,室外全彩屏的亮度要在1,500cd/m2以上,才能基本保证显示屏工作时的正常图像亮度。近几年LED在衬底、外延、芯片及封装等方面的新技术层出不穷,尤其是氧化铟锡(ITO) 材料的使用,电流扩展层技术及工艺的稳定与成熟,使LED的发光效率有了大幅度的提高。目前,大多数户外全彩显示屏水平视角可大于120°、垂直视角大于45°,在像素间距为16mm时,全彩显示屏白平衡亮度大于6,000cd/m2,像素间距为20mm时,全彩显示屏白平衡亮度也可达到5,500cd/m2以上,显示屏可在任何环境下全天候工作。
 
LED管的发光强度取决于管子的工作电流,目前1W的LED管,生产厂家推荐的工作电流一般为350mA。增大工作电流,会提高LED管的发光强度,但也会导致LED管的发热,加快LED管的光衰,实际上将会影响LED显示屏的整体寿命,而LED管是不可能被大量更换的,因此,一旦一块屏上有较多数量的LED管寿命终结,则意味着显示屏寿命的终止。从一定意义上说,LED管的寿命决定了显示屏的寿命。LED管的寿命通常以发光强度衰减到初始值50%的时间为寿命期。我们在检验中发现,现在政府采购的项目,要求供应商提供显示屏的质量检验报告,由于是投标前的质量保证,供应商自己送来的检验样品都是经过挑选的,而且是缩小试样,这些送检产品的质量确实比较过关。现在政府采购对产品有质量要求和价格要求,其中价格一般都占百分制的45分,如果质量相差不大,价格起着关键性的作用。现在的供应商投标不管产品质量能否符合,一律填写满足、优于,现场评审很难核对,只有在中标后,采购单位才能发现。对一些以低价中标的供应商,用质量较差的管子代替好的管子完全有可能发生。所以在选购显示屏产品时,尽可能选择信誉好,品牌响的专业生产厂家,有可能时还要供应商提供LED管的进货发票,以确保LED管和显示屏的质量。
 
2.均匀性与清晰度:
LED显示屏均匀性有三个体现指标:像素光强均匀性、显示模块亮度均匀性和模组亮度均匀性。由于测试像素光强均匀性要把LED管从显示屏上拆下,过程复杂,而且也可能损坏管子,所以显示屏测试一般选择模块或模组的亮度均匀性作为考核指标。模块亮度均匀性是指同一块显示屏中模块相互之间的亮度一致性,已成为衡量显示屏优劣的最重要指标之一。显示模块亮度均匀性等级由低到高分为A、B、C三级。
测量方法是在全屏范围内任意离散抽取9个显示模块,在最高灰度级、最高亮度级下,全屏显示某一基色,用彩色分析仪分别测量出9个显示模块的亮度值,光探头采集范围不得少于16个相邻像素,再进行算术平均计算。
 
通过我们对不同显示屏的检测,包括室内屏和室外屏,各类初始技术指标尚能满足标准要求,达到C级的居多。通过环境实验、可靠性实验后,光衰及光学性能的变化就会产生均匀性问题。我们发现显示屏经过一段时间的使用之后,会出现不均匀现象,如“灰尘效应”和“马赛克”等,造成这种不均匀的主要原因是LED管的各项性能不一致,主要包括光强不一致、光轴不一致、色坐标不一致、各基色光强分布曲线不一致以及工作后的光衰不一致。目前业内解决LED管性能参数不一致的现象主要有两种技术途径:一是通过对LED管规格参数的进一步细分,提高LED管各项性能的一致性;二是通过后续校正的方式来改善显示屏的均匀性。我们认为事前分选是解决均匀性较为有效的技术手段,后续校正有可能使LED管超负荷工作,而且还有些缺陷,如光轴不一致、光强分布曲线不一致、光衰特性不一致、拼装精度差等,是无法通过后续校正来消除的。
 
LED显示屏标准没有规定清晰度,但对像素间距作了定义,像素间距越小,清晰度越高。现在常用的户内全彩点阵显示像素间距有2.5、4、4.75、6mm等,亚表贴三拼一像素间距有6、7.62、10、12mm等。由于显示屏的制造工艺和LED管的离散性,像素不是决定清晰度的唯一指标,与显示屏分辨率、均匀性、亮度、对比度等多项指标密切相关。通过单纯缩小物理像素间距来提高分辨率,虽然可以在一定程度上增强清晰度,但由于显示屏产品的特殊性,只有上述各类参数指标均达到要求,才能得到一个良好的图像清晰度。
 
3.显示屏像素:
像素失控分为盲点和常亮点两类。盲点,也就是瞎点,在需要亮的时候它不亮,称之为瞎点;常亮点,在需要不亮的时候它反而一直亮着,称之为常亮点。对于单色、双色较好理解,对于全彩,RGB其中任何一个灯失控,我们即认为此像素失控。像素失控率分为整屏像素失控率和区域像素失控率。整屏像素失控率等于整屏盲点数与整屏常亮点数之和与整屏像素数之比。另外,为避免失控像素集中于某一个区域,标准提出“区域像素失控率”,也就是在100×100像素区域内,失控的像素数与区域像素总数(即10,000)之比。
 
由于显示屏所用的LED管有几万个,像素间隔有6、12、16mm等不同的间距。按照12mm的间距计算,每平方米约有7,000个LED管,按照6平方米来计算,一个屏也有4万多个LED管,所以确保所有的LED管都不出现故障也不现实。检测中发现,新屏不会出现像素失控,使用一段时间后出现的概率大大增加。
 
LED显示屏在出厂前均会进行老化检测,对失控像素的LED管会维修更换,“整屏像素失控率”控制在3/104之内、“区域像素失控率”控制在2/103之内是没问题的,甚至有的厂家的企业标准要求出厂前不允许出现失控像素。实际上在不同的应用场合下,像素失控率的实际要求可以有些差别,一般来说,LED显示屏用于视频播放,指标要求控制在1/104之内较为理想;若用于简单的字符信息发布,指标要求控制在2/104之内较为合适,也是可以达到的。目前多数情况下都要求显示屏既能信息发布、又可以视频播放,生产企业的指标要求高于国家标准,对提高LED显示屏的质量大有帮助。
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