“馬賽克”現(xiàn)象是一直以來困擾LED顯示屏制造商的難題。從現(xiàn)象上看，LED顯示屏“馬賽克”的現(xiàn)象表現(xiàn)為顯示面亮度分區(qū)域的不一致性，即均勻性差。全彩色LED顯示屏的均勻性差包括亮度均勻性差和色度均勻性差的兩個(gè)方面。均勻性差，出現(xiàn)“花斑”或“馬賽克”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響圖像的觀看效果。在同一塊顯示屏使用的燈管的波長(zhǎng)一致的情況下，色度均勻性表現(xiàn)為均勻性和色保真度兩個(gè)方面。色度均勻性是指同屏各個(gè)像素、模塊和模組之間顯示同一種顏色時(shí)的色差；色保真度則是指顯示屏上的圖像與源圖像或源景物之間的色重現(xiàn)的吻合程度。涉及到LED色差的原因和計(jì)量，為了提高色均勻性和色保真度，必須減少色差，對(duì)此有專門的文章涉及，也有相應(yīng)設(shè)備可選擇以校正。然而，亮度不一致性是最普遍的，是純屬制造過程中造成的，屬于機(jī)械特性，也是造成“馬賽克”的根本原因，是不能用后期校正設(shè)備矯正的，因此研究這方面的問題是LED顯示屏制造廠商的主要任務(wù)。

　　制造過程中的原因包括燈管制造和屏制造過程，因?yàn)榘船F(xiàn)在的電子技術(shù)手段，只要是與電特性有關(guān)的誤差，都可以在后期校正中加以改進(jìn)，機(jī)械特性是后期不能改進(jìn)的，只有靠制造過程本身實(shí)現(xiàn)。

　　1、“馬賽克”產(chǎn)生的原因和解決方法

　　正如上面所述，造成馬賽克產(chǎn)生的根本原因是燈管本身的一致性和使用時(shí)的一致性缺陷造成的。

　　1.1LED燈本身原因

　　燈管本身的一致性包括亮度一致性、色一致性、角度一致性；現(xiàn)在，經(jīng)過LED顯示屏多年的發(fā)展，前兩者人們已經(jīng)有了很深的認(rèn)識(shí)，已經(jīng)有多種方式解決，后者是經(jīng)常被人忽視的，筆者在多年實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，角度的不一致性是最容易被忽視的，這里有如下四方面原因：

　�。�1） LED燈管的上下和左右角度的大小不一致性，如圖1所示；

　　眾所周知，常規(guī)LED燈管式顯示屏所用燈管通常為橢圓燈管，早期的LED管芯發(fā)光效率低，為得到較好的觀看效果，燈管廠家采用光學(xué)手段，利用人眼觀察的習(xí)慣，增大了左右角度，縮小上下角度，有效的利用了發(fā)光量，帶來的結(jié)果是左右角度大，一般為110°，上下角度小，一般只有45°。如果燈管垂直顯示屏屏體的話，可利用角度不會(huì)大于22.5°。例如：顯示屏高8m、下沿距地高3m、觀看距離50m的情況下，會(huì)造成8°的角度損失，如圖3所示。從圖1、圖2中可以看到角度隨亮度變化基本是線性的，即亮度的50%對(duì)應(yīng)22.5°。多種測(cè)試證明，在高亮度情況下，10%的誤差是可以容忍的，換句話說，大于10%就可以分辨出；進(jìn)一步推斷，誤差必須小于4.2°；如果燈管歪了1°，反映到顯示屏是6°，如圖4所示。

　　（2） LED燈管的上下角度、左右角度本身不一致性；

　　LED燈管和燈管之間的上下角度、左右角度也存在差異，筆者曾測(cè)試過多種燈管的光型，其中NICHIA和CREE的燈管基本符合規(guī)格書參數(shù)外，多數(shù)產(chǎn)品都存在角度差異，例如，角度同是110°的，可能左右角度并不是對(duì)稱分布，如圖5所示，如+30~80°，同樣上下也是如此，很可能會(huì)上30°，下15°，如果選擇的燈確有這種情況，就會(huì)出現(xiàn)“暗點(diǎn)”和“花斑”現(xiàn)象。

　�。�3） LED燈管角度和屏角度的不一致性；

　　通常，人們經(jīng)常把燈管的角度直接理解為顯示屏的角度，這是有些誤解的，首先顯示屏通常相對(duì)燈來講，尺寸大得多，而且燈管的方向與屏的方向也不一致，實(shí)際上如圖3所示，燈管的角度范圍大部分落在人觀察的范圍之外。從眼睛觀看的原理看，適宜的觀測(cè)距離應(yīng)在像素點(diǎn)間距的2,000倍或?qū)蔷�的5倍距離處，兩者選較大者。

　�。�4） 各顏色燈管的角度不一致性；

　　從LED燈管的制造工藝看，紅、綠、藍(lán)三種顏色燈管發(fā)出的光形是不一致的。事實(shí)上，筆者到目前發(fā)現(xiàn)只有日亞基本符合提供的光形曲線，CREE原廠的部分產(chǎn)品可以。因此，如果使用了三色光形一致性差的燈管，也會(huì)出現(xiàn)“臟點(diǎn)”和“花斑”現(xiàn)象。

　　2、LED燈使用時(shí)原因

　　LED燈使用時(shí)的原因是LED顯示屏生產(chǎn)廠家最關(guān)心的問題，是生產(chǎn)廠家的的主要任務(wù)，也是體現(xiàn)生產(chǎn)廠家技術(shù)水平、管理水平、生產(chǎn)規(guī)模和市場(chǎng)組成的主要依據(jù)。

　　LED使用中要注意的有LED均勻性選擇、角度選擇、燈管方向的校正、套件設(shè)計(jì)、箱體設(shè)計(jì)、外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　�。�1） LED選擇

　　盡量選用同一品牌、同一型號(hào)、同一檔次的LED.一致性越好的的燈管，價(jià)格也越貴，要首先選擇角度一致性好的燈管；

　�。�2） LED角度選擇

　　盡量選擇角度大，特別是上下角度大的LED.LED的角度通常也是根據(jù)實(shí)際用途對(duì)LED顯示屏角度的要求選擇的，角度小的，亮度相對(duì)就高。在制作顯示屏?xí)r，某些公司為達(dá)到正向亮度要求，不得不減小左右，甚至是上下角度，所以要根據(jù)實(shí)際情況選擇角度，例如道路交通屏可選擇角度較小的，或者左右角度小而上下角度大的燈管。對(duì)于廣場(chǎng)，遠(yuǎn)距離觀看的顯示屏，可選擇左右角度大、上下角度較小的燈管，如果現(xiàn)場(chǎng)時(shí)類似“隔河相望”的情況，就可以選擇上下、左右都稍小一點(diǎn)的比較合適。對(duì)于高度高、又要距離近的可以選擇角度大的正圓燈管或者選擇表貼燈管。

　　（3） LED燈的校正

　　在燈和燈角度確定后，這里說的LED燈的校正是指要保證LED燈管與屏體表面呈垂直或某角度。為此，必須對(duì)燈管在焊前、焊中、焊后采取必要有效的措施。焊前燈管要進(jìn)行混合，燈管插到單元板上后，需用卡具卡牢，卡具樣式如圖6所示。焊接過程中不得松動(dòng)、脫落，焊接后取出燈板動(dòng)作要輕，直到裝到模組內(nèi)部，不要觸及燈管，燈管灌膠之前還要再次檢查是否滿足燈管角度的要求。

　　（4） 套件設(shè)計(jì)

　　套件是指顯示屏常用的各種類型的模組，包括底殼和面罩，對(duì)底殼要求要有一定的平整度、強(qiáng)度、耐久性。處于成本的壓力，目前PC塑料的套件會(huì)摻入很多填料，特性有一定喪失，這里最關(guān)鍵的是平整度，要求平整度小于1:200,原因前面已經(jīng)提及。為此，必須嚴(yán)格考慮PCB放入底殼中的高低偏差和模組固定到箱體上，由于底殼和箱體之間有防水膠墊，會(huì)導(dǎo)致由于各緊固螺絲力量不同而模組不平。否則會(huì)出現(xiàn)以模組為單位的“馬賽克”現(xiàn)象。對(duì)于面罩而言，要求燈管孔必須與燈管緊密接觸，起到進(jìn)一步固定的作用；本身必須要有一定強(qiáng)度，可以保護(hù)燈管不受沖擊；必須有很好的光學(xué)設(shè)計(jì)，使得日光反射最小，可提高對(duì)比度；帽檐保證一定的高度，起到保護(hù)燈管和防止日光照射的作用，帽檐的高度又受使用現(xiàn)場(chǎng)的限制，例如：顯示屏的朝向和所處的地區(qū)緯度，原則上以不讓光照到燈管和燈管之間，不互相影響為目的；受熱變形越小越好，包括自身發(fā)熱和受日光照射的影響。

　　“套件設(shè)計(jì)”正是指所使用的套件必須是精心考慮到上面的因素，適合本塊屏所用燈管和其它附加要求的，市場(chǎng)上普遍使用“公版”模組，導(dǎo)致燈管與模組面罩嚴(yán)重不匹配。公版模組為適合各種燈管，必須足夠大，一旦使用必然造成燈管易“歪”的結(jié)果。如果用了沒有出現(xiàn)問題純屬巧合，而且多數(shù)沒有考慮與箱體結(jié)合的需要。

　　因此，一旦顯示屏的使用方法確定，需特別設(shè)計(jì)專用的模組，成功的案例如：北京盤古大廈康佳承制的顯示屏，其模組即為專用項(xiàng)目設(shè)計(jì)的；

　�。�5） 模組灌膠

　　戶外屏燈板安裝到模組后需要加入密封膠防水，由于通常使用黑色灌封膠，會(huì)因膠面的高低影響顯示屏最終亮度，如果不均勻，會(huì)進(jìn)一步影響，導(dǎo)致“馬賽克”現(xiàn)象出現(xiàn)，通常，模組間膠面誤差要小于0.3mm,水平度優(yōu)于千分之一。

　　在如圖7所示的模組結(jié)構(gòu)中，灌膠時(shí)膠面高度要求膠面蓋過燈管腳全部金屬部分；通常灌膠高度以不超過模組內(nèi)面罩支柱（以下稱罩柱）為基準(zhǔn)，膠面向下偏移，膠面高度至罩柱距離不大于0.3mm.

　�。�6） 箱體相關(guān)設(shè)計(jì)與制作

　　箱體涉及平整度和保證平整度的要求是自始至終的，必須保證箱體前面與箱體固定面平行，因此需要顯示屏箱體完成后平整度優(yōu)于千分之五。

　　目前使用的箱體多為鈑金工藝，采用冷軋鋼板或鋁板，為達(dá)到上面的工藝要求，必須保證箱體面板和箱體在使用過程中不變形。為此，所有箱體設(shè)計(jì)背筋時(shí)必須注意：模組間必須配有加強(qiáng)筋，其截面如圖8所示，其中W寬度必須大于15mm,H高度隨筋長(zhǎng)度改變，如表1所示。表1中數(shù)據(jù)是經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算和實(shí)際測(cè)試過的。

　　每個(gè)接點(diǎn)必須保證焊接可靠性，每個(gè)角焊點(diǎn)每面3點(diǎn)，共計(jì)36個(gè)焊點(diǎn)，不許缺少。筋與面板焊接部位每個(gè)間距必須至少3個(gè)焊點(diǎn)。

　　通過上面的配筋方式可保證箱體表面在300×300mm面積上加載100kg箱體不變形。目前鈑金箱體的設(shè)計(jì)一般“有筋無骨”,除非需吊裝的箱體，不設(shè)置箱體骨架，在外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝中需要考慮，勿使箱體逐層疊壓。

　�。�7） 供電設(shè)計(jì)

　　顯示屏單元箱體內(nèi)的低壓供電設(shè)計(jì)是從電氣特性上保證LED工作電流的恒定。對(duì)于全彩顯示屏來講，多數(shù)采用恒流驅(qū)動(dòng)芯片。恒流芯片的恒流特性是否穩(wěn)定和有效控制，決定了對(duì)負(fù)載變化的適應(yīng)能力。對(duì)于某一款恒流芯片來說，不同的恒流電流，都會(huì)有一個(gè)進(jìn)入恒流的電壓值，如果控制芯片輸出恒流在20mA,將必須保證VDS大于0.5V,30mA要保證0.7V以上。負(fù)載和供電電源的變化可能會(huì)導(dǎo)致芯片進(jìn)入放大區(qū)，失去恒流作用。例如：全彩屏中采用兩個(gè)紅燈管串聯(lián)方式使用時(shí)，在紅綠藍(lán)全亮狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)線負(fù)載電流加大，壓降增加，電源板工作電壓降低，導(dǎo)致恒流驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)入放大區(qū)，電流下降，亮度降低，屏體偏色。某些芯片實(shí)際可能與規(guī)格書不同，需驗(yàn)證以便實(shí)際使用時(shí)注意避免。

　　對(duì)于箱體內(nèi)部布線長(zhǎng)度過長(zhǎng)的導(dǎo)線，很可能形成過大的壓降損失，在低壓5V的情況，是不能按照電工的安全電流使用的，以2.5mm2導(dǎo)線為例，每米電阻7.44mΩ，而電工安全電流值約28A,如帶兩個(gè)10A模組，考慮只用一米導(dǎo)線情況，正負(fù)各一條端電壓會(huì)下降0.3V,如果燈管串聯(lián)需要4V電壓，那么必須保證到單元板電壓不低于4.8V,這是很苛刻的條件，如果導(dǎo)線進(jìn)一步加長(zhǎng)，問題會(huì)更嚴(yán)重。表現(xiàn)為顯示屏低亮度時(shí)沒有問題，顯示全白時(shí)會(huì)出現(xiàn)某些模塊顏色偏差，一般是兩燈串聯(lián)使用的實(shí)點(diǎn)全彩屏，顯示全白時(shí)紅色亮不起來。

　�。�8） 模塊安裝

　　模塊在安裝過程中必須確保：模組燈管不受外力沖擊和模組必須均勻平整地安裝到箱體上，因此必須在專用的工裝胎具完成安裝過程，如圖9所示，固定螺桿需采用扭力扳手使緊固必須的力矩一致，安裝完畢后還需專用測(cè)量工具測(cè)量檢驗(yàn)，不符合要求的需調(diào)整至平整標(biāo)準(zhǔn)。

　�。�9） 屏體的包裝運(yùn)輸

　　顯示屏從生產(chǎn)廠家生產(chǎn)完畢到安裝現(xiàn)場(chǎng)也是容易被忽視的環(huán)節(jié)，前面提到諸多因素其目的是保證顯示屏燈管的平整垂直，在顯示屏單元箱體裝配后要妥善包裝，務(wù)必使箱體垂直排列，包裝箱要確實(shí)發(fā)揮保護(hù)作用，避免屏面受硬物沖擊變形。有條件的應(yīng)按圖10所示設(shè)置轉(zhuǎn)運(yùn)工裝架。

　　箱體在轉(zhuǎn)運(yùn)中如需疊壓，必須處理好疊壓承載，勿使箱體直接受壓，改變箱體形狀。筆者在實(shí)踐中多次發(fā)現(xiàn)，在廠內(nèi)測(cè)試好的屏經(jīng)過轉(zhuǎn)運(yùn)過程安裝好后效果卻變差的現(xiàn)象，除箱體自身原因，轉(zhuǎn)運(yùn)中的疏忽也是重要原因之一。

　�。�10） 外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝

　　顯示屏最后需安裝到鋼結(jié)構(gòu)上形成一個(gè)整體，在外結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工中，同樣要保持顯示屏安裝平面的平整和穩(wěn)固，同時(shí)安裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要保證單個(gè)箱體不下垂、不變形、不受壓、上下左右箱體之間應(yīng)留有縫隙，箱體自身的重量直接傳到鋼結(jié)構(gòu)承載。

　　3、結(jié)論

　　綜上所述，LED顯示屏“馬賽克”現(xiàn)象是一個(gè)系統(tǒng)的綜合問題，在燈和屏生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)保證燈的平整度是其最根本的解決辦法，任何后續(xù)的“亮度、色度”校正的大前提是能按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出一塊合格的顯示屏。