引言 今年以來，LED全彩色大屏的市場需求呈現(xiàn)迅速上升的勢頭，春節(jié)剛過，大項(xiàng)目就開始招標(biāo)。四五月份，雖然遭受非典的影響，但只是使實(shí)施計(jì)劃推遲，而不是項(xiàng)目被撤銷。非典過后，形成許多項(xiàng)目加緊實(shí)施的局面。各主要 LED大屏廠家的簽約金額與去年同期相比增長20％，有的甚至較去年幾乎翻了一番。還有許多新進(jìn)入全彩大屏領(lǐng)域的公司，成績也很優(yōu)異。與往年比較，今年市場萌動得早，大項(xiàng)目多，已經(jīng)實(shí)施的千萬元以上的項(xiàng)目就有十幾個(gè)。 進(jìn)入三季度，許多重大項(xiàng)目進(jìn)入招投標(biāo)階段。另一個(gè)特點(diǎn)就是由企業(yè)投資的項(xiàng)目明顯增加，這些項(xiàng)目包括在商業(yè)廣告方面的應(yīng)用。可以說，LED大屏作為商業(yè)廣告媒體，在沉寂了近十年以后，再一次受到廣告界的青睞。同時(shí)，全彩屏出口的形勢也令人鼓舞。九月初，在深圳舉辦了一年一度的光博會，這次展會，是一年來LED產(chǎn)業(yè)的大展示。LED大屏，LED照明，LED交通信號燈，LED生產(chǎn)設(shè)備、測試設(shè)備等琳瑯滿目，說明我國 L ED產(chǎn)業(yè)的新高潮已經(jīng)到來。筆者認(rèn)為，本次展會是一個(gè)標(biāo)志，標(biāo)志我國LED產(chǎn)業(yè)走到了一個(gè)國產(chǎn)化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。國際知名的LED發(fā)光管廠家，屏幕廠家，也開始大規(guī)模地轉(zhuǎn)到中國內(nèi)地，中國內(nèi)地將成為LED及其產(chǎn)品的制造中心。廣闊的市場、良好的投資環(huán)境、低廉的勞動力成本，使得中國逐漸成為世界電子工業(yè)的制造中心。正如電腦，手機(jī)，電視機(jī)等電子產(chǎn)品一樣，中國也是LED大屏業(yè)的制造中心。 作為長期從事LED大屏研發(fā)的科技工作者，筆者一直關(guān)注我國LED大屏事業(yè)的發(fā)展，關(guān)注國際大屏顯示業(yè)的新成果。三年前，筆者在《LED大屏發(fā)展芻議》一文中，談到我國LED大屏的幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)，并提出全彩大屏在我國主要是形象工程。應(yīng)當(dāng)說這個(gè)總格局沒有變化，但是商業(yè)廣告的需求增加也是非常重要的發(fā)展趨勢?？梢哉f，我國LED全彩色大屏行業(yè)正在迎來一個(gè)新的高潮。認(rèn)真地研究市場發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的新情況，采取正確的對策，抓住機(jī)遇，迅速提高并持續(xù)發(fā)展，應(yīng)是同行值得研究的問題。在這里冒昧地提出有關(guān)技術(shù)指標(biāo)等問題，希望同行和專家指正。 1 、形象工程：瞄準(zhǔn)國際一流水平 形象工程就是指建造大屏的主要目的是為城市或某一個(gè)重大活動增添風(fēng)采，它并不直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)收益，但是能提升城市知名度，塑造城市形象，改善投資環(huán)境，營造商業(yè)氛圍，有利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有良好的社會效益，從而間接地創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。形象工程主要是政府投資，著重于社會效益，而不是或主要不是通過商業(yè)運(yùn)營取得經(jīng)濟(jì)效益。近年在全國許多地方建造的城市中心區(qū)大型廣場或市民休閑廣場的LED大屏，就是典型的形象工程。大量的體育場館LED顯示屏，是現(xiàn)代化體育場館必備的配套設(shè)施，也屬這一類。 既是形象工程，就必然追求盡可能完美的性能和效果，特別是優(yōu)質(zhì)的視頻圖像。通俗地說就是要做成巨型彩色電視機(jī)，這也是國內(nèi)許多廠商長期以來一直在努力的，而且也取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但是距離我們的理想的目標(biāo)還很遠(yuǎn)，與國外的全彩大屏相比，差距還很大。 今年年初，南京市湖南路商業(yè)一條街，投巨資建造了一座面積達(dá)114平方米的全彩大屏，該屏由英國UNITEK公司建造，至今已運(yùn)行半年多，從效果來看，堪稱目前國內(nèi)最好的大屏。筆者參與了該屏技術(shù)指標(biāo)的制定和最終的驗(yàn)收測試工作，感到有許多方面是值得國內(nèi)同行學(xué)習(xí)和仿效的。 作為全彩大屏，其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有：足夠高的亮度、觀看距離及視角；良好的色還原度；足夠高的灰度能力；足夠高的掃描刷新速率。足夠高的視頻信號處理能力，特別是，一致性要好，結(jié)構(gòu)工藝等也要下大功夫。湖南路大屏在招標(biāo)時(shí)所定的技術(shù)指標(biāo)是： 白平衡亮度大于5000cd／m2； 白平衡色溫6500K； 視頻處理位數(shù)大于10bit； 灰度級每種基色大于10bit， 能顯示10．7億色； 刷新頻率大于400Hz； 顯示屏無可覺察的色差，全屏各基色色差小于4nm； 顯示屏無可覺察的亮度差，相鄰象素亮度差小于5％，顯示紅、綠、藍(lán)單色灰度畫面時(shí)，沒有可覺察的馬賽克現(xiàn)象； MTBF大于5000小時(shí)，MTTR小于30分鐘。 客觀地說，這些指標(biāo)，不僅在當(dāng)時(shí)，就是在今天，國內(nèi)廠商的產(chǎn)品還沒有完全達(dá)到。在許多情況下，由于發(fā)光管水平的提高，正常設(shè)計(jì)的大屏亮度已不成問題，能夠達(dá)到要求。但是亮度只是一個(gè)重要指標(biāo)，而不是全部。現(xiàn)在大家普遍感覺到國內(nèi)廠家的大屏亮度有余，柔和不足，總體效果不如國外知名廠家，原因就在于有更多技術(shù)問題還沒有解決好。筆者認(rèn)為，從技術(shù)角度，有必要在以下幾方面下功夫。 （1）配色和混色 大屏是由大量的發(fā)光二極管組成的，必須對所用發(fā)光二極管的光電參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算和測試，才能達(dá)到良好的白平衡。簡單的估算和憑肉眼感覺判斷是不可能有好效果的。這里涉及到發(fā)光二極管的選用和驅(qū)動設(shè)計(jì)，不僅影響屏幕的光電性能，而且影響可靠性。特別是在室內(nèi)全彩屏的設(shè)計(jì)中，熱設(shè)計(jì)應(yīng)引起足夠的重視，否則效果和可靠性都會成問題。 （2）色差校正 由于色坐標(biāo)的差異，電視視頻信號的色域與LED的色域存在差別，造成播出的電視節(jié)目顏色顯得不真實(shí)。所以，色坐標(biāo)的校正十分重要。校正的轉(zhuǎn)換計(jì)算比較復(fù)雜，難于用軟件完成，從各廠家的產(chǎn)品來看，盡管大家都聲稱有這種色校正功能，恐怕都沒有做到色校正。 （3）一致性 全彩大屏的最大難點(diǎn)就是一致性，或者說最容易被觀眾覺察的毛病就是一致性不好，屏幕顯得一塊深一塊淺，俗稱馬賽克現(xiàn)象，是最令人反感的。造成一致性不好的原因是多方面的，包括選用的發(fā)光二極管、驅(qū)動電路、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工等。但是，除非所用發(fā)光二極管的離散性太大外，否則一致性的問題主要是設(shè)計(jì)和施工問題。湖南路大屏，觀眾的第一反映就是觀察不到馬賽克現(xiàn)象（嚴(yán)格地說，是很輕而不是沒有，普通觀眾與專業(yè)人士的觀察有一些差別）。 這塊大屏在結(jié)構(gòu)工藝上非常有特點(diǎn)，沒有采用國內(nèi)普遍使用的模組灌膠等辦法，值得研究。通常，發(fā)光二極管廠家把發(fā)光二極管按亮度和色品分成若干檔，同一檔的差異是可以通過精心地設(shè)計(jì)和調(diào)試解決的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工不良，是造成馬賽克現(xiàn)象的另一大原因，而且往往到大屏安裝完畢，投入運(yùn)行時(shí)才會發(fā)現(xiàn)，已無法補(bǔ)救了，所以應(yīng)當(dāng)特別下功夫。如果說，國內(nèi)廠家顯示屏在電氣指標(biāo)上存在一定差距的話，那么在結(jié)構(gòu)和工藝上的差距就大得多，這些往往嚴(yán)重地影響顯示效果。 （4）灰度等級 湖南路大屏和國外眾多大屏的經(jīng)驗(yàn)證明，灰度級必須足夠高。目前高檔產(chǎn)品普遍為同屏顯示1024級，10．7億色。國內(nèi)大多是256級，差距甚遠(yuǎn)。許多廠家提1024／2048／4096甚至16384級編碼，256級非線性顯示16．7兆色。有一種意見認(rèn)為，256級非線性灰度對于大屏應(yīng)當(dāng)足夠，因?yàn)镠DTV標(biāo)準(zhǔn)也是規(guī)定256級灰度。據(jù)筆者測試，并非如此，實(shí)際效果相差很大。事實(shí)上要實(shí)現(xiàn)1024級以上的灰度，技術(shù)難度會增加許多。簡單地計(jì)算一下就會明白。 當(dāng)刷新頻率為400Hz時(shí)，非線性灰度為1024級，亮度調(diào)整等級為32級，這時(shí)如果丫修正系數(shù)為2．8，PCM的最小調(diào)寬脈沖的寬度應(yīng)為 10ns左右，已經(jīng)達(dá)到驅(qū)動電路的帶寬極限。實(shí)際上是無法實(shí)現(xiàn)的，要考慮調(diào)幅與調(diào)寬復(fù)合使用的辦法。同樣還有傳輸帶寬的問題，當(dāng)屏幕行列數(shù)多，刷新頻率要求高（例如400Hz以上）時(shí)，數(shù)據(jù)的傳輸難度也會增加，有時(shí)必須采用光纖傳輸，才能保證圖像的質(zhì)量。所以，灰度從非線性256級到非線性1024級，在技術(shù)上需要一個(gè)跨越。 （5）數(shù)字處理能力 要得到優(yōu)質(zhì)圖像，必須有高質(zhì)量的視頻信號源。對于一般的大屏用戶，所能得到的最好信號就是廣播電視信號，DVD、VCD等只是家用級的。因此，對輸入信號進(jìn)行數(shù)字處理、提升圖象質(zhì)量就是必不可少的了。事實(shí)上大家都有這樣的體會：播放經(jīng)過挑選的節(jié)目時(shí)，顯示效果是非常滿意的，但如果是實(shí)況轉(zhuǎn)播電視節(jié)目或放映VCD／DVD，難免有各種畫面和鏡頭，例如夜景等暗畫面或大面積的高亮度明亮畫面，那時(shí)效果就要大打折扣了。 怎樣才能在各種畫面和鏡頭下都有滿意的效果呢?這就要靠數(shù)字信號處理，例如數(shù)字梳形濾波，濾波降噪，邊緣銳化，遠(yuǎn)動預(yù)測和補(bǔ)償，色度修正，非線性修正等等。特別值得一提的是比例縮放 （SCALE）處理，是LED大屏的特殊問題，要由大屏業(yè)界下功夫研究。由于大屏象素總是少于視頻信息源，在播放時(shí)必然遇到比例縮放問題，采樣和重現(xiàn)中的損失以及造成的混迭和缺陷會造成圖象質(zhì)量下降。如何減少和降低損失，需要數(shù)字信號處理技術(shù)。數(shù)字圖象處理技術(shù)已經(jīng)取得很大的進(jìn)展，有許多成果，例如大尺寸電視或投影中的技術(shù)成果，可以直接運(yùn)用到大屏顯示中來。數(shù)字處理系統(tǒng)的處理能力集中體現(xiàn)在處理位數(shù)和處理速度上，運(yùn)用DSP或高檔FPGA是必然趨勢。 （6）可靠性和壽命 可靠性是顯示屏的生命，無論是用于形象工程，還是用于商業(yè)運(yùn)行，穩(wěn)定可靠都是至關(guān)重要的?？煽啃灾笜?biāo)由平均無故障時(shí)間（MTBF）和平均修復(fù)時(shí)間 （MTTR）來表述。MTBF10000小時(shí)是一個(gè)非常高的指標(biāo)，實(shí)際上也不一定需要。不少廠家下了大功夫提高系統(tǒng)的可靠性，但是究竟達(dá)到了什么水平，并不能提供有說服力的數(shù)據(jù)。 結(jié)語 目前，國內(nèi)還沒有對大屏進(jìn)行過可靠性測試。可靠性的基礎(chǔ)是嚴(yán)密的可靠性設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的質(zhì)量管理控制。顯示屏是一個(gè)大型電子設(shè)備，在保證有良好的日常維護(hù)和定期保養(yǎng)的條件下，可以把MTBF指標(biāo)要求降低，從而節(jié)省成本。道理很簡單，如果不要求大屏長期連續(xù)運(yùn)行，而是間歇工作，而在間歇期，通過維護(hù)保養(yǎng)，把故障苗頭消滅，使系統(tǒng)始終處于良好的狀態(tài)下，那么，就可以保證正常工作期間不發(fā)生故障。這樣，1000小時(shí)的MTBF也能使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。湖南路大屏，從開通以來，已經(jīng)正常運(yùn)行了八個(gè)月，主要指標(biāo)沒有明顯的下降。 這不僅是因?yàn)橄到y(tǒng)可靠性較高，還因?yàn)榫S護(hù)保養(yǎng)做得好。更為突出的是，大屏的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和備件配備得好，MTTR可以達(dá)到15分鐘，這一點(diǎn)特別值得我們效法。