【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 顯示屏在我國(guó)發(fā)展速度非常迅速，從初期的幾家企業(yè)、年產(chǎn)值幾千萬(wàn)元發(fā)展到幾十家企業(yè)、年產(chǎn)值幾億元，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及金融證券、體育、機(jī)場(chǎng)、鐵路、車站、公路交通、商業(yè)廣告、郵電電信等諸多領(lǐng)域，特別是 1993 年證券股票業(yè)的發(fā) 展更引發(fā)了 LED 顯示屏市場(chǎng)的大幅增長(zhǎng)。 LED 顯示屏在平板顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品局面基本形成 ， LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。 （ c） 1995 年以來(lái)， LED 顯示屏的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整完善的時(shí)期。 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)加劇，形成了許多中小企業(yè)，產(chǎn)品價(jià)格大幅回落，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，產(chǎn)品在質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化等方面出現(xiàn)了一系列新的問題，有關(guān)部門對(duì)LED 顯示屏的發(fā)展予以重視并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)囊?guī)范和引導(dǎo)，目前這方面的工作正在逐步深化。 LED 顯示屏的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模 我國(guó)的 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至 1998 年底，年度銷售總額在 1000 萬(wàn)元以上的企業(yè)有 20 多家，其銷售總額達(dá) 6 億元左右，占行業(yè)市場(chǎng)總額的 85%以上。全國(guó)從事 LED 顯示屏的各類企業(yè)有 100 余家，從業(yè)人員近 6000 人，行業(yè)年度銷售總額近 8 億元人民幣， 1996年、 1997 年的增長(zhǎng)速度均保持 40%左右， 1998 年略有回落。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，國(guó)產(chǎn) LED顯示屏的市場(chǎng)占有率近 100%，國(guó)外同類產(chǎn)品基本沒有市場(chǎng)。 LED 顯示屏是發(fā)光二極管的主要應(yīng)用之一，近年來(lái)發(fā)展迅速。目前 LED 顯示屏制作技術(shù)先進(jìn)，售價(jià)低，國(guó)外公司很難在大陸占領(lǐng)競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。中國(guó)的發(fā)展在世界 LED產(chǎn)業(yè)中緊挨美國(guó)、日本，位居世界第三。五年來(lái)，每年平均增長(zhǎng)達(dá) 20%以上。一家正在投產(chǎn)的公司利用 MOVPE 技術(shù)，生產(chǎn) InGaAlP 超亮度的發(fā)光材料和芯片；臺(tái)灣有七家生產(chǎn) LED 芯片的公司，生產(chǎn)各色傳統(tǒng)芯片占世界產(chǎn)量的七成以上，主要廠商有光磊、鼎元、光寶、國(guó)聯(lián)等，歐美、日本等著名光電公司也使用臺(tái)灣芯片，臺(tái)灣封裝工廠有30 余家，有 10 個(gè)是大公司，主要有光寶、億光、今臺(tái)等 ， 這些廠商大多在大陸設(shè)廠 ，以擴(kuò)大產(chǎn)量 ， 降低成本 ， 增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。因 此我國(guó) LED 產(chǎn)業(yè)的整體實(shí)力雄厚，有望成為電子基礎(chǔ)產(chǎn)品重要支柱產(chǎn)業(yè)。 （ 2）技術(shù)水平相對(duì)領(lǐng)先 我國(guó) LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)在規(guī)模發(fā)展的同時(shí) ， 產(chǎn)品技術(shù)推陳出新 ， 一直保持比較先進(jìn)的水平。 90 年代初即具備了成熟的 16 級(jí)灰度 256 色視頻控制技術(shù)及無(wú)線遙控等國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，近年在全彩色 LED 顯示屏、 256 級(jí)灰度視頻控制技術(shù)、多級(jí)群控技術(shù)等方基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 9 面均有國(guó)內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國(guó)際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn) ； LED 顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路也已由國(guó)內(nèi)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)并得到應(yīng)用。 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)形成了一批 LED 顯示屏科技隊(duì)伍，在全國(guó) LED 顯示屏行業(yè)的從 業(yè)人數(shù) 6000 人中，科技人員有 2800 多人，將近 50%。 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)正成為我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是平板顯示領(lǐng)域唯一立足國(guó)內(nèi)形成的民族高科技產(chǎn)業(yè)。 （ 3）行業(yè)發(fā)展正在逐步規(guī)范 1995 年以前 ， LED 顯示屏的生產(chǎn)無(wú)行業(yè)規(guī)范。 1996 年原電子部委托藍(lán)通公司制定《 LED 顯示屏通用規(guī)范》， 1998 年 1 月正式作為電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施，使 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作開始走向規(guī)范 。 1998 年初，中國(guó)光協(xié)光電器件分會(huì)加強(qiáng)了 LED顯示屏行業(yè)的管理，在引導(dǎo)規(guī)范行業(yè)發(fā)展、開展光電器件與 LED 顯示屏產(chǎn)品技術(shù)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)交 流協(xié)調(diào)等方面積極開展工作 ， 目前正在就標(biāo)準(zhǔn)體系和具體標(biāo)準(zhǔn)的建立組織力量進(jìn)行有關(guān)工作。隨著產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系的形成和系列標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施 ， LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)在向健康有序的方向發(fā)展。 （ 4）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 主要應(yīng)用的領(lǐng)域有：證券交易、金融信息顯示，機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示，港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示，體育場(chǎng)館信息顯示，道路交通信息顯示，調(diào)度指揮中心信息顯示，郵政、電信、商場(chǎng)購(gòu)物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示，廣告媒體新產(chǎn)品等等。 LED 顯示屏的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代信息社會(huì)中，視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展。二十一 世紀(jì)將是平板顯示的時(shí)代， LED 顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無(wú)疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有望成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。 （ 1）高亮度、全彩化 藍(lán)色及純綠色 LED 產(chǎn)品自出現(xiàn)以來(lái)，成本逐年快速降低，已具備成熟性行業(yè)化條件。全彩色 LED 顯示屏將是 LED 顯示屏的重要發(fā)展方向 。 LED 產(chǎn)品性能的提高 ， 使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡達(dá)到比較理想的效果 ， 完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求 。 同事 ， 由于全彩色顯示屏 性價(jià)比 的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年的發(fā)展中，全彩色 LED 顯示屏在戶外廣告媒體中會(huì)越來(lái)越多的替代傳統(tǒng)的燈箱 、霓虹燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場(chǎng)館的顯示方面全彩色 LED 屏更會(huì)成為主流產(chǎn)品。 （ 2）標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化 材料、技術(shù)的成熟及市場(chǎng)價(jià)格的基本均衡之后 ， LED 顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將成為 LED 顯示屏發(fā) 展 的一個(gè)新趨勢(shì)。近幾年內(nèi)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力在傳統(tǒng)產(chǎn)品條件下是以價(jià)格作為主要的競(jìng)爭(zhēng)手段，幾番價(jià)格回落調(diào)整達(dá)到基本均衡 ， 產(chǎn)品質(zhì)量 、 系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競(jìng)爭(zhēng)因素，這就對(duì) LED 顯示屏的 標(biāo)準(zhǔn)化和 規(guī)范化有了 較高 要陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 10 求，業(yè)內(nèi)一些骨干企業(yè)已開始在企業(yè)實(shí)施 ISO9000 系列標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化 信息化社會(huì)的形成 ， LED 顯示屏 的應(yīng) 用前景更為廣闊。預(yù)計(jì)大型或超大型 LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會(huì)發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)性要 求， 小型 LED顯示 將 會(huì)有較大提高 。 面向信息服務(wù)領(lǐng)域的 LED 顯示屏產(chǎn)品 的 門類和品種體系將更加豐富 。 部分潛在的市場(chǎng)需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破，如公共交通、停車場(chǎng)、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系列 LED 顯示屏在 LED 顯示屏市場(chǎng)總量中將會(huì)占有多數(shù)份額。 （ 4）高性能 、 嵌入式 現(xiàn)在市場(chǎng)上的多種 LED 顯示屏在顯示性能上良莠不齊，并且大多需要上位機(jī)對(duì)顯示過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。那 么利用嵌入式微機(jī) [8]的體積小，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，將整個(gè)系統(tǒng)都做在 LED 文字屏系統(tǒng)的鐵盒中，使 LED 文字屏系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，使屏體的位置更加的靈活，這樣就解決了傳統(tǒng) LED 文字屏系統(tǒng)的控制室在某些場(chǎng)合難以解決的難題。所以在大屏的設(shè)計(jì)中將是一個(gè)明顯的趨勢(shì)。 LED 顯示屏的結(jié)構(gòu)及其示意圖 圖 21 LED 顯示屏組成框圖 如 圖 21， LED 顯示屏由三部分組成： LED 顯示屏、控制模塊、框架結(jié)構(gòu)。 LED 顯示屏： 指由發(fā)光二極管組成的顯示點(diǎn)陣。 控制模塊： 指驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏發(fā)光的控制電路、控制顯示屏顯示的控制軟 件（包括控制器內(nèi)及 PC 端通信及控制軟件）和控制顯示單元顯示的外圍通信及控制模塊。 框架結(jié)構(gòu)： 指支撐整個(gè)系統(tǒng)的基板或框架。 另外，整個(gè)顯示屏需要加以裝飾方能投入使用。 LED 顯示屏的種類及特性 LED 顯示屏的常見有分類一下幾種方法 ： （ a）按顯示顏色可分為： 基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 11 單基色（紅色或綠色） 雙基色（紅色、綠色） 三基色（紅色、綠色、藍(lán)色） （ b）按顯示性能可分為： 圖文屏 同步屏 行情顯示屏 (包括證券屏、利率匯率屏、工廠看板、安全牌等 ) （ c）按使用環(huán)境可分為 : 室內(nèi)屏 室外屏 半戶外屏 LED 顯示屏的特性 ： LED 發(fā)光二極管 有 很多 優(yōu)勢(shì) ， 除了可以解決廣色域問題之外，相對(duì)于 CCFL 冷陰極背光燈而言， LED 發(fā)光二極管還擁有更多的優(yōu)勢(shì)。首先一點(diǎn)就是環(huán)保 。 在環(huán)保之外，LED 背光源還非常節(jié)電，其功耗要比 CCFL 冷陰極背光燈更低一些。 LED 內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電壓遠(yuǎn)低于 CCFL，功耗和安全性均好于 CCFL(CCFL 交流電壓要求相對(duì)較高，啟動(dòng)時(shí)達(dá)到 1500～ 1600Vac，然后穩(wěn)定至 700 或 800Vac， 而 LED 只需要在 12～ 24Vdc 或更低電壓下就能工作 )。 另外，雖然 CCFL 的發(fā)光效率并不比 LED 遜色，但是由于 CCFL 是散射光，在發(fā)光 過(guò)程中浪費(fèi)了大量的光，這樣一來(lái)，反而顯得 LED 光的效率更高。 此外， LED 背光源的使用壽命要比 CCFL 長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，不同 CCFL 的額定使用壽命 (半亮 )在 8000～ 100000 小時(shí)之間，而 LED 背光源則可以達(dá)到 CCFL 的兩倍左右。當(dāng)然， LED 背光源的使用壽命還受到散熱管理方面的影響 。 因此， LED 顯示屏的優(yōu)點(diǎn)有： 亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、耐沖擊、性能穩(wěn)定。 目前市場(chǎng)上流行的大型顯示器件各式各樣 。 LED 顯示屏具有其他顯示屏所無(wú)法比擬的技術(shù)優(yōu)越性： （ａ） 使用壽命長(zhǎng)： 發(fā)光二極管的使用壽命在 10 萬(wàn)小時(shí)以上 （ｂ） 響應(yīng)速度快：這是半導(dǎo)體器件共有的特點(diǎn) （ｃ） 可視距離遠(yuǎn)： LED 的單點(diǎn)直徑可達(dá) 52mm，可視距離 500 米以上 （ｄ） 規(guī)格品種多： LED 顯示屏有室內(nèi)的、戶外的，有單色的、雙色 、全彩色 （ｅ） 數(shù)字化程度高：全數(shù)字化 ， 可實(shí)現(xiàn)高分辨率圖形方式 （ｆ） 亮度高：可用于戶外，如交通燈、防霧燈等。并且亮度可以 調(diào)節(jié)。 （ｇ） 可視角度大：室內(nèi)顯示屏可達(dá) 160 度 ， 戶外的可達(dá) 120 度 （ｈ） 功耗低：每平方米最大功耗不超過(guò) 800W 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 12 3 LED 電路顯示 原理 LED 點(diǎn)陣顯示 結(jié)構(gòu) LED 點(diǎn)陣顯示模塊是 LED 顯示屏的基本組成單元，下面對(duì) LED 點(diǎn)陣顯示模塊進(jìn)行具體的分析。 該設(shè)計(jì) LED 點(diǎn)陣顯示模塊采用單色模塊，其外形大小如下圖所示： 圖 31 LED 點(diǎn)陣顯示模塊 圖中為一個(gè)單色的 88 點(diǎn)陣模塊，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)際采用的是 1616 單色點(diǎn)陣顯示模塊。 LED 點(diǎn)陣顯示模塊的內(nèi)部連線如 32 圖所示： 圖 32 LED 點(diǎn)陣顯示模塊內(nèi)部連線圖 如圖所示，每一列的 8 個(gè) LED 發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，每一行的 8 個(gè) LED發(fā)光二極管的陰極接在一起，這樣就可以由行和列的選擇線控制每一個(gè) LED 發(fā)光管的發(fā)光。 圖 33 88LED 點(diǎn)陣模塊引腳圖 圖 33 為 88 LED 點(diǎn)陣模塊的引腳圖，左邊是平放著，從前向后看；右邊的是平基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 13 放著，從左向右看。由于在實(shí)際的操作中，具體的 LED 點(diǎn)陣顯示模塊的引腳并不是有規(guī)則地排列，而是根據(jù)內(nèi)部連線 ， 及相應(yīng)的外部因素而排列，實(shí)際的顯示模塊的引腳排列參照具體的實(shí)物。 LED 點(diǎn)陣顯示模塊的顯示原理 LED 點(diǎn)陣顯示屏不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的 LED 管器件發(fā)光即可。通常是先把需要顯示的圖形文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，再按照顯示控制的要求以一定的 格式形成顯示數(shù)據(jù)。對(duì)于只控制通斷的圖文顯示屏來(lái)說(shuō)，每個(gè) LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)位中的一位 (1bit)，在需要該 LED 器件發(fā)光時(shí)數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填 1，否則填 0。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣是可行的。這樣依據(jù)所需顯示的圖形文字，按照顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件。 我們以中文宋體字庫(kù)為例。每一個(gè)字由 16 行 16 列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)中的每一個(gè)字均由 256 點(diǎn)陣來(lái)表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。因而這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字，也可 以顯示在 256像素范圍內(nèi)的任何圖形字符。 圖 34 湖點(diǎn)陣圖 圖 35 16 16 點(diǎn)陣圖 以顯示漢字“湖”為例，來(lái)說(shuō)明其掃描原理：在 UCDOS 中文宋體字庫(kù)中。每一個(gè)字由 16 行 16 列的點(diǎn)陣組成顯示。如果目前大多常用的 MCU 都采用 8 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與控制的多，我們?cè)谶@里也采用 8 位字節(jié)為例。一個(gè)字需要拆分為 2 個(gè)部分，一般我們把它拆分為左部和右部，左部由 8 6 點(diǎn)陣組成，右部也由 8 6 點(diǎn)陣組成，如 圖 35所示。在本例中首先顯示的是左上角的第一行的左半部分，即第一行 第一列到第八列。方向?yàn)?p00 到 p07，顯示漢字“湖”時(shí)， p00 到 p07 點(diǎn)亮，由右往左排列，二進(jìn)制為01000010B，轉(zhuǎn)換為 16 進(jìn)制為 42H。左半部第一行完成后，繼續(xù)掃描左半部的第二行 ，p10 到 p17 點(diǎn)亮 ， 為 00100010B，即 16 進(jìn)制 22H。 左半部的第二行 ， 也為 00100010B，即 16 進(jìn)制 22H。繼續(xù)往下面的掃描，掃描完 16 行，然后轉(zhuǎn)向右半部，為了接線的方便。我們?nèi)栽O(shè)計(jì)成由右往左掃描。如 圖 35 所示。從上圖可以看到，這一行全滅，即陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 14 為 00000000B， 16 進(jìn)制則為 00H。再往下掃描第二