浅谈小间距LED大屏幕技术

赵攀峰

(北京捷通机房设备工程有限公司，北京 100015)

0 引言

演示中心、指挥中心、调度中心等大型会议和展示场所是整合多种数据资源，集合多种业务的场所，而大屏幕显示系统作为以上场所的接入平台、指挥平台以及其他业务的前端展示平台，显示效果的好坏直接影响到相应平台功能的展现。常用的大屏幕显示技术包括LCD液晶、DLP背投、小间距LED等。近年来，由于小间距LED显示技术具有的拼缝小、亮度高、色彩饱和度及还原性好、易安装等特点，越来越受到大屏市场的欢迎，市场份额也随之迅速扩大。鉴于此，本文在显示效果、安装及成本几方面，将小间距LED与LCD液晶和DLP背投等大屏幕技术进行比较，详细介绍了小间距LED技术的先进性。

1 三种大屏显示技术原理

1.1 LCD液晶屏技术

LCD 液晶屏的全称是 Liquid Crystal Display，由两片平行的玻璃组成，玻璃中间充满液晶。当通电产生电场后，LCD屏内平行玻璃之间会产生许多水平和垂直电场线，通电可以改变液晶分子的运动轨迹，从而将光线折射形成画面。其中，玻璃板及液晶材料的厚度均非常小。由于液晶材料不发光，为了解决光源及背景光源的问题，首先在显示屏两边都装有细小的灯管作为发光源，同时，在LCD液晶屏的背面装设一块由荧光物质组成的背光板，在背光板上敷设一层薄薄的反光膜，当光源的光照射至背光板上时，其均匀的反光可作为背景光源。

1.2 DLP屏技术

DLP的全称是Digital Light Procession，即常说的数字光处理技术，先是将影像信号经过数字方式进行处理，然后再将光进行投影。DLP是基于美国德州仪器公司开发的元件DMD(数字微镜晶片)来完成可视数字信息显示的技术。其原理大体分为以下几个步骤。

1)光均匀化，即借由某部件将光均匀化。

2)分色，即通过一个有色彩三原色的色环将光分成R、G、B 三色。

3)灰阶化，即将色彩由透镜在DMD上成像，并以同步讯号的方法将连续光转为灰阶。

4)成像，即在R、G、B三种颜色的配合下，将色彩表现出来，并经过镜头投影成像。

1.3 小间距LED屏技术

LED 的全称是 Light Emitting Diode，即发光二极管，该元件是一种可以直接将电能转化为可见光的半导体。而小间距LED 是指LED点间距在P2.5(像素间距2.5mm)以下的室内LED显示屏。小间距LED显示屏采用的点控技术为像素级的，对亮度、色彩的饱和度及还原性等显示效果的控制单位均为像素级，分辨率极高。LED屏根据基色可分为三种：单基色显示屏、双基色显示屏、全彩色显示屏。主流指挥中心及监控室等场所基本采用全彩色显示屏，本文中的小间距LED是指全彩色LED屏。

2 小间距LED技术优势分析

下面从显示效果、安装拼接、成本等方面对小间距LED技术的优越性进行分析。

2.1 显示效果

显示效果的主要技术指标包含亮度、响应时间、色彩饱和度、色彩还原性、物理拼缝及色彩一致性等。

1)物理拼缝

物理拼缝决定画面的分割程度，直接影响画面的美观，是大屏幕显示系统最为显著的一项指标。小间距LED显示系统屏幕的显示像素由点状LED灯纵横排列而成，能够确保显示单元没有可视的物理拼接缝隙，也没有其他拼接屏幕的光学接缝。然而，在解决物理拼缝的问题上， DLP拼接技术相对较好，最小可以做到1mm，但在整屏或者近距离显示时，DLP技术的拼缝依旧比较明显。而LCD液晶屏的物理拼缝是制约LCD液晶屏幕应用的最大因素，常规为5.5mm、3.5mm，部分厂家已经推出1.8mm物理拼缝产品，但拼缝依然明显。图1所示为三种技术拼缝效用对比。

图1 不同屏幕系统拼缝效果比较

2)亮度

亮度决定可视效果。目前，DLP显示单元幕前亮度值为200～300cd/m2，液晶LCD显示单元的幕前亮度值为700～800cd/m2，而小间距LED显示系统幕前亮度值可高达1 000～1 200cd/m2，甚至更高。

然而，亮度太高不适合用户长时间在室内观看，但小间距LED近年推出的智能化亮度调节及自动适配环境技术(图2)可解决该问题。因此，从亮度方面来看，DLP亮度最差，LCD液晶亮度居中，而小间距LED屏幕具有明显优势。尤为适用空间面积较大、亮度要求较高的大型场所。

图2 小间距LED屏幕亮度自动调节及适用环境图

3)响应时间

LED小间距采用纳秒级显示技术，换帧速度快，可将LED显示屏的换帧时间缩至极短，有效消除液晶LCD和DLP投影等在处理快速动态画面时出现的拖尾和重影叠加现象(图3)。

图3 不同屏幕系统重影及拖尾消除效果比较

4)色彩饱和度和色彩还原性

色彩饱和度和色彩还原性是差别显示效果中的重要指标，其好坏程度直接影响着人们的视觉。其中图像的艳丽程度由色彩饱和度决定，而图像与真实物体的一致性则由色彩的还原性决定。小间距LED显示系统采用RGB三基色成像技术，达到广播级标准，色温可调范围达2 500～10 000K，因此在显示各种画面时能够展现出非常好的色彩效果，并做到与真实物体画面在色彩逼真度上无限接近。而DLP显示技术原理上是投影技术，其色域范围较小，色彩还原性和色彩饱和度与小间距LED相比较而言，存在一定的不足。

5)色彩一致性

色彩一致性主要反映各显示单元之间的色差。DLP、LCD长时间使用后，发光源会产生衰减，使显示单元间亮度、色度不均匀，产生色差现象，并且该现象会随着时间的推移不断扩大；小间距LED显示系统则基本不存在该问题(图4)。

图4 不同屏幕系统色彩一致性

2.2 安装与拼接

DLP拼接显示系统因后面带有投影仪，并考虑其散热性，需要较大的安装空间，对机房环境要求较高。设计时，需考虑场地较大承重及较大的维修空间(图5)。而小间距LED及LCD液晶等显示系统则安装简便，维护容易，不会存在承重及维修空间不足等问题。另外，小间距LED拼接成的圆弧具有良好的过渡性，弧度自然，因此，特别适用于大型指挥中心、监控中心、演播大厅等场所。

图5 小间距LED拼接特性

2.3 成本及故障影响

虽然在建造阶段，小间距LED显示系统的成本高于DLP和LCD液晶，但后期屏幕基本不需要更换发光器件，主要是因为小间距LED屏长时间使用后，其屏幕的亮度基本没有变化，同时，由于小间距LED显示系统设备主要由LED单元组成，很少出现故障，维护成本较低，而液晶和DLP系统除了发光器件外，还有投影等部分零件，后期维护成本较高(图6)。总体而言，在同样亮度情况下，LED小间距整个生命周期内的成本相对较低。另外，一旦出现故障，小间距LED的影响面积也大大小于其他投影技术。

图6 不同屏幕发生故障时影响画面的完整性

3 小间距LED屏幕技术的发展前景

随着大屏幕显示技术的不断发展，小间距LED大屏幕显示系统在指挥中心、调度中心、演艺中心等大型大屏幕显示场所的应用中越来越广泛。从现阶段来看，小间距LED显示屏主要包括P2.5、P2.0、P1.9、P1.8、P1.5等产品，P1.2产品已经陆陆续续开始有实际应用，有的厂家已经研发成功最小间距为0.7mm产品，大屏幕显示系统也随之进入了一个“无缝”的时代。

4 结束语

从以前的DLP主导地位，以及LCD液晶拼接屏的窄拼缝化不难看出，大屏显示以“无缝”作为一项重要的发展方向。而小间距LED大屏技术的先天无缝优势则适应了这一发展趋势。再加上本身亮度高，可以自动调节色彩饱和度的还原性和一致性，以及低功耗、低保护成本、易于安装等优点，小间距将会越来越广泛地应用于指挥中心、展示中心、视频会议等高端场所。

[1] 杜钢.LED/DLP 拼接/液晶三大技术优缺点比较[EB/OL]. http://display.zol.com.cn/551/5510735.html,2015-11-11.

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