技术创新: 造就LED 显示屏的制造强国

摘要:我国已成为LED显示屏生产和应用大国,而要实现从大国到强国的转变,关键是创新。文章着重从技术层面进行讨论。

关键词:LED显示和应用;技术创新

中图分类号:TN312+.8文献标识码:B

Innovate Technology: To Elevate the LED Display Industry of China

LI Xi-lin

(China Optics and Optoelectronics Manufactures Association LED Display Division)

Abstract: Reform and innovation are indispensable for elevating the LED display and application industry of china from big to strong. In this article we devote to the innovation of technology.

Keywords: LED display and application; innovation of technology

引言

经过近二十年的发展,我国LED 显示和应用产业从无到有、从小到大,已经发展成为名副其实的LED 显示屏制造大国:

(1) 产业规模大,技术装备和生产能力都非常强,还引进了很多非常先进的生产线,目前许多厂商的生产能力每月达到数千平米以上;

(2) 产品广泛应用于各种领域,并得到广泛认同,市场覆盖全球;

(3) 在北京奥运会、国庆60周年庆典、11届全运会和2010上海世博会等重大活动中大放异彩;

(4) 在国家扩大内需的推动下,在重大基础项目中做出重大贡献,取得良好效益;

(5) 基本上不受金融危机的影响,不少企业还逆势而上,保持高速成长。

1我们还不是LED 显示屏制造强国

LED屏幕制造属于后道加工,在整个产业链中技术含量和技术附加值都较低,最大的赢家可能是日亚公司和台湾的聚积公司等。我国还没有出现世界级有影响力的企业。强国的基础是强的企业,虽然各个地区都有国内知名度很高的公司,但与达科、巴可类似的公司相比,综合实力仍有差距。其次,LED显示屏制造技术门槛低,大中型企业和小型企业甚至手工作坊相比,技术水平相差很小,而小型手工作坊因运行成本低,反而盈利高。且该产业的国际竞争能力不强,产品在国际市场上仍然被认为是低质量廉价品。另外在自主开发、自主创新方面的能力不高,自主品牌和自主知识产权的产品还比较少,有影响力有知识产权的技术成果或注册商标以及发明专利太少。

2技术创新是造就LED应用和显示强国的必由之路

制造强国的基础是强大的企业,应该拥有若干个综合实力和竞争力超强的企业。我国众多的LED厂商包括上游和下游产业中已有相当数量的厂商有了一定的基础,但需百尺竿头更进一步,关键是要有创新的思维,眼界决定未来,思路决定出路。建设一流强公司是一个大的课题,包括经营管理、技术创新、企业文化、人才培养等等,都是战略性课题。这里只从技术角度作一些探讨。

技术创新的切入点,应包含系统设计理念的创新和关键技术的创新。其具体体现应该是有知识产权、有特色的解决方案,或者说是新思路新概念的载体,例如专用集成电路。个人的意见,有以下几个方面:

(1) 灰度和亮度控制技术

更高精度和速度的 PWM技术和芯片:12~16bit 的PWM足够的刷新频率。

足够的亮度控制等级,亮度调整不影响灰度等级。

快速的全屏幕亮度调整的能力。

IC 的Pin间和IC间驱动电流的一致性,而且这种一致性不受环境和时间的影响。

(2) 节能和降低功耗

提高LED显示屏的光利用率。大多数屏幕都是从下向上观看,即从偏于光轴的位置观看,因此LED 发出的光大部分射到空中,不仅浪费还造成光污染。如何提高光的利用率,非常值得研究。偏角观看还有一个问题,就是均匀性变差,因为偏离法线方向光分布的变化比法线方向要剧烈得多。

提高LED 的发光效率要靠上游技术的改进和发展,作为屏幕制造商也有许多值得研究的课题,例如红管工作电压较低,与蓝绿管用相同的驱动电路和电压就必然有无谓的功耗。

针对速度与功耗之间的矛盾,能够对于规定的应用给出最佳的选择。

不仅要关注LED 管的发光效率,而且要关注相关电子电路的功耗,特别是电源的效率。

通常屏幕有最大功耗和平均功耗,最大功耗是全屏最高亮度白色时整个系统的总功耗,它决定屏幕的供电系统的容量。实用中很少会出现这种情况,有没有什么办法能做出某种处理从而降低。

(3)提高LED显示屏的性能

采用相关领域的新成果,进一步提高显示屏的性能,改善画质。扩大使用领域,或实现用户的创意。

视频节目源和接口技术的发展,例如更高的色深,更多的像素数。

利用视频图像处理技术新成就,提高显示效果和画质如缩放、降噪、图像增强以及各种特技效果等。

屏幕图像均匀性的保障和提高。逐点亮度色度修正方法的研究与实现。

(4)电磁兼容性EMC

LED显示屏电磁兼容性问题包括几个方面,即显示屏不应造成对其它电子设备的影响,其它电子设备不影响显示屏,还有以最佳的方式设计出高性能的产品。

以前的主要注意力集中在对外部的影响达到标准的层面,实际上借助EMC理论和方法可以创造非常好的性价比的产品。

LED 显示屏的PCB 设计实际上是一个全局性的设计理念的体现。

(5)数据传输技术的研究和开发

传输大量数据到屏幕上去,其介质和通讯协议可以有许多选择,业界历来是追求高速,光纤快而且没有电磁干扰问题,但成本高,现在用得最多的是千兆网线和接口,但是普遍采用UDP协议,误码相当严重,如何解决。

数字电视与模拟电视不同,出现码丢失或错误时,采用前帧数据代替,因此出现马赛克等现象,在小尺寸的LCD、PDP上一般不易察觉或可以容忍,LED 显示屏把图像放大数十乃至数百倍,就很明显,难以容忍。如何解决,不单是数据传输问题,还涉及图像处理等问题。

联网的数据通讯,当然应遵照通讯协议,系统内部的数据通讯则可望制定出一种新的协议,可以是一个企业或企业集团联合制定标准,从而具有优越性,就会被更多的企业采用,变成事实上的工业标准,然后经过权威部门批准后成为正式的标准。

(6)国家和行业标准的制定和修订

迄今有三个行业标准,已经修订了两次,但还存在诸多问题,尤其是《检测方法》问题更多。其实自制定以来就一直存在异议,这两个标准需要进一步提高科学性和可操作性。

制定关于显示屏主观评价标准,应是当务之急。因为显示屏是供人观看的,有关画质、效果等因素最终决定屏幕的优劣,这一点与电视机、监视器是一样的。LED 屏幕由于它特殊的均匀性难点,主观评价较之电视机、监视器更重要,也更困难。从制造商来说,找到主观评价效果与仪器仪表的客观测量的关系,就会稳定地制造出优质的屏幕。

此外,还应该有更多的可以规范具体产品或特定技术的标准,特别是如果一个有些独创的东西具有明显的优势,那么将它变为标准有偿使用其实是非常有利的。国外的通例是企业或企业集团联合制定标准,变成事实上的工业标准,再经过权威部门批准后成为正式的标准。

3借鉴国外成功经验,变中国制造为中国创造

显示屏是一种产品,企业有别于研究所,技术创新主要并不是发现出新的原理、新的材料,而是要利用相关学科的最新成果,结合自己的设计理念,进行最佳化的选择,创造出新的产品。可以回顾上世纪80年代初当Intel 发明了单片机时的情形,日本的日立、东芝等大公司参照Intel 的产品,又归纳了它的不足之处,利用先进的大规模集成电路技术,制造出指令兼容而功能更强的单片机芯片,使用更方便,赢得很大的成功。这种思路和方法是值得效法的。

4期待国家和政府更大的扶持和指导

对于台湾地区光电产业的腾飞,台湾工研院起了非常大的作用,工研院的研究既具有前瞻性指导性的课题,又开发具体的新技术和新产品。而在祖国大陆LED产业的发展过程基本上是民营企业为主,更多的是由企业进行研发。随着国家对节能环保和新能源的重视,也加大了这方面的投入,社会的关注度在也提高,我们希望能有更多的高等院校和研究院所参与,形成如同台湾工研院那样的机制。我们也希望行业协会能够在行业技术创新方面做更多工作,相信通过各方的努力,在不远的将来我国会成为LED 产业的强国。

参考文献

[1] 关积珍. 《2009全国LED 显示应用产业与市场发展综述》. 见本次会议论文集.

作者简介:李熹霖(1939-),男,福建人,1963年毕业于清华大学无线电系,教授级高级工程师,长期从事信号处理和LED 显示应用等研究工作,现为LED显示和应用行业协会技术组组长。E-mail:。