深圳市拓升光電有限公司位于寶安區(qū)福永鎮(zhèn)鳳凰村鼎豐科技園,是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、為一體的LED顯示屏*。公司主營室內(nèi)外LED顯示屏整屏、超小間距LED顯示屏,各類球形,圓柱形,異形全彩LED電子屏,在小間距高清顯示屏和戶外表貼高亮顯示屏方面具有國內(nèi)*。
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拓升光電從研發(fā)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試和品質(zhì)管控至zui終確認(rèn)合格出廠,已經(jīng)形成一套完整的科學(xué)質(zhì)量管理體系,拓升人本著“開拓進(jìn)取,勇于創(chuàng)新,誠信正直、共同成長、服務(wù)社會”的企業(yè)經(jīng)營理念,為客戶量身定制產(chǎn)品,技術(shù)解決方案,*服務(wù)和滿足不同需求的客戶需求,讓品質(zhì)說話,用誠心做事是拓升人的信念,客戶利益zui大化是拓升人永遠(yuǎn)的追求!真誠交友、歡迎加盟、共同發(fā)展、共享利益。
王經(jīng)理:189 2600 5231
室外超高清p3全彩LED氣象顯示屏價格一、引言
近年來,全彩色LED顯示屏在體育場館、道路交通、廣告宣傳、租賃等方面的應(yīng)用出現(xiàn)快速增長的趨勢。據(jù)美國Standford Resources對led顯示屏產(chǎn)品市場概況的預(yù)測,當(dāng)前和未來市場上對LED顯示屏產(chǎn)品的采用將會以全彩高畫質(zhì)為主,因此需要在LED大屏幕顯示控制技術(shù)和新產(chǎn)品設(shè)計方面隨時把握市場趨勢,攻克產(chǎn)品的相應(yīng)技術(shù)難關(guān)并完成新產(chǎn)品的研制。
本文結(jié)合國內(nèi)外LED顯示屏技術(shù),重點(diǎn)闡述影響LED顯示屏顯示效果的相關(guān)指標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢。
二、LED顯示屏技術(shù)指標(biāo)的提升
全彩色LED顯示屏的灰度等級、對比度、刷新頻率等技術(shù)指標(biāo)的高低直接影響全彩色LED顯示屏的顯示效果。
1、灰度等級
灰度等級是指LED顯示屏單基色亮度中從暗到亮之間能區(qū)別的亮度級數(shù),LED顯示屏的灰度等級越高,顏色越豐富,色彩越艷麗;反之,顯示顏色單一,變化簡單。灰度等級的提高,能大大提升色彩深度,使得圖像色彩的顯示層次呈幾何數(shù)量增加。Daktronics公司的LED灰度控制等級為14bit~16bit,使得顯示產(chǎn)品的圖像層次分辨細(xì)節(jié)和顯示效果均達(dá)到了*水平。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展,LED灰度等級還會不斷的向更高的控制精度發(fā)展。
2、對比度的提高
對比度是影響視覺效果的關(guān)鍵因素之一,一般來說對比度越高,圖像越清晰醒目,色彩越鮮明艷麗。高對比度對于圖像的清晰度、細(xì)節(jié)表現(xiàn)、灰度層次表現(xiàn)都有很大幫助。在一些黑白反差較大的文本、視頻顯示中,高對比度LED顯示屏在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有優(yōu)勢。對比度對于動態(tài)視頻顯示效果影響要更大一些,由于動態(tài)圖像中明暗轉(zhuǎn)換比較快,對比度越高,人的眼睛越容易分辨出這樣的轉(zhuǎn)換過程。
提高顯示屏對比度兩種主要方法:
(1) 提高LED顯示屏亮度
LED顯示屏亮度在某些場合,并不是越高越好。比如室內(nèi)顯示屏,如果亮度過高,形成光污染,對觀察者的視力造成傷害。
(2) 降低LED顯示表面反射率
主要是在LED面板及LED發(fā)光管進(jìn)行特殊工藝處理,降低LED面板反射率,從而提高LED顯示屏對比度。
Barco公司推出NX系列點(diǎn)間距為4mm的LED全彩色顯示屏,從原始工藝的950:1提升至4000:1,使產(chǎn)品在對比度這個關(guān)鍵指標(biāo)上有了很大的提升。
如圖1所示,(a)左側(cè)為傳統(tǒng)工藝的LED發(fā)光管。一般為黑色面碗LED發(fā)光管,管芯為白色。(a)右側(cè)為Barco公司采用新技術(shù),使用黑色管芯,有效提高了對比度指標(biāo)。(b)圖為采用新工藝的P4間距SMD顯示屏模組。
圖1
3、刷新頻率
刷新頻率是LED顯示屏顯示內(nèi)容每秒被重復(fù)顯示的次數(shù)。全彩顯示屏刷新頻率低,圖像會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象,特別是在視頻影像設(shè)備拍攝時,閃爍現(xiàn)象明顯。因此,需要盡可能提高LED顯示屏的刷新頻率。
Daktronics公司ProTour? (PT)模塊LED顯示屏的刷新頻率為2,400Hz,Barco公司NX-4系列顯示屏的刷新頻率已達(dá)到3,200Hz。
所以,提高刷新頻率是技術(shù)發(fā)展趨勢。
三、提高顯示屏均勻度技術(shù)
LED顯示屏是由幾百萬上千萬LED像素點(diǎn)組成,由于發(fā)光器件本身的離散性,致使顯示屏產(chǎn)生亮色度不均勻的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響顯示屏的顯示效果。因此,許多顯示屏廠商采用不同的方法提高均勻性。
1、LED發(fā)光管篩選法
為了克服LED發(fā)光管的離散性,早期采用篩選辦法,使LED發(fā)光管的亮度差和色差控制在人眼可以容忍的范圍內(nèi),該方法造成LED顯示屏的器件成本成倍增長,顯示效果并不理想。
2、*化校正技術(shù)
通過精確控制像素的三基色發(fā)光二極管的方法,控制像素的亮度和三基色的配色關(guān)系,使得顯示屏的所有像素亮度和色度保持*。該技術(shù)可以*解決LED顯示屏亮度、色度不均勻的現(xiàn)象,使顯示屏的顯示效果有質(zhì)的飛躍。
3、LED顯示屏后期均勻性校正方法
均勻性校正概括為:出廠校正、維修校正、服務(wù)區(qū)校正及現(xiàn)場校正。從目前市場需求分析看,現(xiàn)場校正的必要性越來越突出。
一般來說,當(dāng)LED顯示屏運(yùn)行到一定時間,所有的LED發(fā)光管都會出現(xiàn)亮度衰減,而且三基色管的衰減曲線不*。因此,它們的亮度也會較出廠前的亮度有所降低。然而,每個LED發(fā)光管光電特性的差異,使它們亮度的下降程度產(chǎn)生偏差。于是,當(dāng)顯示屏使用一段時間后,發(fā)光管會出現(xiàn)不同程度的亮度衰減,使得像素之間顯示不均勻,從而與初出廠時的屏幕相比,整個圖像會呈現(xiàn)一種粒狀顯示狀態(tài),或整體亮度下降。三基色管衰減曲線不*使白平衡、色溫等發(fā)生改變。
深室外超高清p3全彩LED氣象顯示屏價格實(shí)際上由于LED發(fā)光管的衰減以及環(huán)境溫度等其它因素的變化,出廠時非常優(yōu)秀的顯示屏性能變差的現(xiàn)象幾乎是不可避免的。將已安裝好的LED顯示屏再拆卸運(yùn)回工廠進(jìn)行校正,在工程上是不可實(shí)現(xiàn)的。鑒于這些特點(diǎn),顯示屏制造商必須進(jìn)行基于現(xiàn)場的校正,以保證在顯示屏的整個生命周期中,始終保持出廠時的顯示效果。幾種現(xiàn)場校正方法:
(1) 根據(jù)LED運(yùn)行時間的校正方法
這是一種早期現(xiàn)場校正方法,它是根據(jù)跟蹤和記錄每一個LED模塊的運(yùn)行時間來對顯示屏進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)。通過大致計算每個LED的工作時間,測定它們各自的平均亮度衰減,估算出不同的校正水平,然后發(fā)送至各個LED模塊進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。這種方法不需要任何人工輸入。然而,這種方法忽略了一種很重要的問題,通過運(yùn)行時間估算出的LED衰減頻率并不適合于各個LED。隨著運(yùn)行時間的增加,LED衰減頻率的幅度范圍也越來越大,在平均基礎(chǔ)上進(jìn)行的校正使一部分LED接近校正水平,然而卻使另一部分LED更加偏離。由于各個模塊之間的亮度水平不一樣,同時又沒有有效的方法去調(diào)整這些亮度不匹配的模塊,因而,在運(yùn)行時間不同的模塊之間進(jìn)行均勻度的調(diào)整時,會產(chǎn)生一系列的問題,并且較為關(guān)鍵的是,這種方法不能實(shí)現(xiàn)像素之間的校準(zhǔn)。所以,經(jīng)過這種校正以后,顯示屏給人的整體感覺呈現(xiàn)出馬賽克現(xiàn)象,不能很好的改善后期顯示屏均勻性問題。
圖2 SMD三基色隨工作時間亮度變化曲線
(2) 基于現(xiàn)場的*化校正方法
為了*改善顯示顯示屏均勻性的問題,需利用采集設(shè)備在現(xiàn)場對LED顯示屏的每個像素點(diǎn)的光色信息進(jìn)行快速準(zhǔn)確的采集,通過相關(guān)算法對每個LED發(fā)光管的實(shí)際衰減程度進(jìn)行補(bǔ)償,從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的*化校正,即使對于運(yùn)行不同時間的LED模塊也能實(shí)現(xiàn)像素級別的校準(zhǔn)。經(jīng)過校正,使顯示屏恢復(fù)至剛出廠時的均勻顯示效果。
圖3 戶外顯示屏現(xiàn)場校正前后比較
現(xiàn)場環(huán)境與工廠環(huán)境有很大的差別,要快速、準(zhǔn)確的將LED顯示屏上百萬個LED發(fā)光管的光色信息采集、校正以及以后的LED顯示屏的維修,還有很多技術(shù)難題需要解決。
四、LED顯示屏圖像處理器
隨著LED顯示屏廣泛應(yīng)用在各種場合,以往單一的PC機(jī)控制LED顯示屏顯示已滿足不了用戶的需求。Daktronics公司、Lighthouse公司都已推出LED顯示屏圖像處理器,用以提高LED顯示屏的提高顯示效果。LED顯示屏圖像處理器主要包括以下幾個功能:
1、視頻信號轉(zhuǎn)換功能
支持VGA、SVGA、XGA格式的數(shù)字信號或模擬信號轉(zhuǎn)換成LED顯示屏視頻格式的信號。Daktronics公司DV-Link圖像處理器的圖像效果增強(qiáng)功能,能夠?qū)AL信號轉(zhuǎn)化為每秒50幅圖像畫面的圖像信號,而NTSC信號轉(zhuǎn)化的圖像信號達(dá)到每秒60幅畫面。經(jīng)過提高的畫面播放速度使屏幕上顯示的快速運(yùn)動變得連貫。
2、色空間轉(zhuǎn)換功能
由于LED顯示屏的色空間比現(xiàn)行的電視信號的色空間要大得多,因此,如果在顯示屏中直接用電視視頻的RGB三基色信號去控制LED三基色的發(fā)光,將產(chǎn)生色偏差,使得LED顯示出來的圖像與原圖像的顏色有明顯的失真,嚴(yán)重影響顯示效果。圖像處理器將NTSC和PAL色彩值轉(zhuǎn)換為LED色彩值,從而保證了視頻信號的*重現(xiàn)。
3、可調(diào)的GAMMA校正功能
伽瑪校正可以改善圖像暗區(qū)和亮區(qū),消除模糊或過渡反差。伽瑪校正實(shí)現(xiàn)了對圖像明暗度的調(diào)整,能夠增強(qiáng)圖像的暗區(qū)和亮區(qū)在LED顯示屏上的效果。
4、圖像處理技術(shù)
針對不同的場合,采用不同的圖像處理技術(shù)對顯示屏所要顯示的圖像進(jìn)行預(yù)處理,用以提高顯示屏的顯示效果。例如:由于快速運(yùn)動所引起的圖像不連貫的問題,可采用運(yùn)動圖像處理技術(shù),保證了顯示屏平滑運(yùn)動和圖像;對角線補(bǔ)償技術(shù)檢查視頻圖像的對角線模式,使圖像的邊沿變得平滑。圖像銳化技術(shù)突出了圖像的邊沿,從而使顯示效果更加清晰流暢。
五、結(jié)論
綜上所述,提升LED顯示屏的顯示效果,不能單純的由顯示屏的幾個技術(shù)指標(biāo)的高低來決定,還需要有其它一些關(guān)鍵性技術(shù)做支撐。在產(chǎn)品技術(shù)上,國內(nèi)企業(yè)與上一些LED顯示屏生產(chǎn)商還有很大差距。國內(nèi)企業(yè)需要加大在關(guān)鍵技術(shù)上的研發(fā)投入,打破國外關(guān)鍵技術(shù)的壟斷,進(jìn)入LED顯示屏市場,獲得更大的利潤空間。
1、引言
近年來,以LED顯示屏為代表的平板顯示技術(shù)發(fā)展迅速,并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。特別是逐點(diǎn)校正技術(shù)、色域修正技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展,更是大大提高了顯示屏亮度色度的*性,獲得更優(yōu)異的圖像顯示質(zhì)量。盡管與其他光源相比,led擁有穩(wěn)定性高的突出優(yōu)點(diǎn),但在長時間工作的情況下也會不可避免的出現(xiàn)光強(qiáng)的衰減以及色坐標(biāo)的漂移。為了能夠進(jìn)一步了解LED全彩屏長時間工作的衰減及漂移情況,本文對其做了初步的監(jiān)測實(shí)驗。
2、LED顯示屏色度*性
色度學(xué)是上世紀(jì)發(fā)展起來的以物理光學(xué)、視覺生理學(xué)和視覺心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域為基礎(chǔ)的綜合性學(xué)科。它超出了通常意義下的物理學(xué)范圍,但又的確隸屬于物理學(xué)范疇。在科學(xué)研究、生產(chǎn)和生活中有許多現(xiàn)象往往和該學(xué)科系在一起,這些現(xiàn)象是物理過程和生理過程的一種混合[2]。
LED全彩屏終目的就是呈現(xiàn)給人一個好的視覺效果,其亮度色度的*性是一個比較重要的方面。在色度范圍內(nèi),包括色均勻性和色保真度兩個方面。色均勻性是指同屏各個像素、模塊、模組之間顯示同一種顏色時的色差*性;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。隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步,市場上主流的LED全彩屏以其14bit甚至更高的色彩表現(xiàn)能力,獲得了較高的色保真度,但與此同時,色均勻性不高帶來的色度*性水平偏低的問題就愈發(fā)明顯。
通過逐點(diǎn)校正技術(shù)對這種色度上的差異進(jìn)行補(bǔ)償,可以達(dá)到較好的視覺效果。但隨著時間的推移,LED全彩屏都將出現(xiàn)不同程度的亮度均勻性以及色度差異。為了解這種差異呈現(xiàn)的趨勢,指導(dǎo)LED全彩屏相關(guān)參數(shù)指標(biāo)的確定以及在后期維護(hù)階段進(jìn)行二次校正提供可靠的校正數(shù)據(jù),對LED全彩屏的亮度和色度相關(guān)參數(shù)隨時間的變化規(guī)律做深入研究,較準(zhǔn)確地了解其長時間工作的衰減情況,也就成了一項十分必要的工作。評估LED全彩屏色度*性好壞的因素有很多,在這里,本文側(cè)重于基色坐標(biāo)的漂移情況的研究。
3、試驗?zāi)P?br /> 3.1 試驗方案
本文中選用了一塊64*32像素的長春希達(dá)電子技術(shù)有限公司產(chǎn)P7.62點(diǎn)間距的模塊室內(nèi)LED全彩屏作為試驗對象。為盡可能模擬屏幕實(shí)際使用情況,在日常的衰減過程中采用50%亮度的白場進(jìn)行每天24小時的不間斷考驗。為模擬顯示屏在交付用戶使用以后的衰減情況,將試驗用模塊室內(nèi)LED全彩屏經(jīng)充分老化后,作為衰減試驗時間的起始零點(diǎn),在暗室條件下,每隔6小時(夜間12小時),對試驗屏按模塊測量其色度參數(shù)的變化情況進(jìn)行采集,測量儀器選用遠(yuǎn)方光電信息有限公司BM-7型彩色亮度計。
圖1是本試驗的系統(tǒng)示意圖。
圖1 LED全彩屏衰減及色坐標(biāo)漂移試驗系統(tǒng)示意圖
點(diǎn)亮屏幕的*個模塊,通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集;計算機(jī)提取數(shù)據(jù)并保存;再通過控制系統(tǒng)點(diǎn)亮屏幕的下一個模塊進(jìn)行測量,依次逐模塊獲取該時刻屏幕的色度參數(shù)。
3.2 試驗誤差分析
可能引起試驗數(shù)據(jù)異常的原因主要有:
1.測量誤差;
2. 外界雜散光的影響;
3. 工作電流的波動。
4. 環(huán)境溫度的變化
當(dāng)前,逐點(diǎn)校正已經(jīng)漸漸成為全彩LED屏中項目招標(biāo)入圍的*條件。而各大通用控制系統(tǒng)廠商的技術(shù)進(jìn)步和國產(chǎn)專業(yè)像素亮度采集設(shè)備的出現(xiàn),也大力推動著逐點(diǎn)校正的產(chǎn)業(yè)普及化應(yīng)用進(jìn)程。
逐點(diǎn)校正做為一項大幅度提升顯示質(zhì)量的技術(shù),無論是廠家還是客戶,其首要的關(guān)注點(diǎn)無疑是校正效果。然而,當(dāng)前逐點(diǎn)校正應(yīng)用的效果還存在著各種各樣的不盡如人意的地方。筆者通過大量的觀察、交流與校正實(shí)踐,對逐點(diǎn)校正效果存在的常見問題及其出現(xiàn)的原因進(jìn)行了歸納與分解。
*章、常見問題
這里所說的逐點(diǎn)校正效果是個廣義的范疇,包括了廠家與客戶所關(guān)心的校正后的各種顯示質(zhì)量問題,而不僅僅是校正前后的均勻度簡單對比。
首先,讓我們來看看,校正后效果都可能出現(xiàn)哪些問題,羅列如下:
1. 校正后顯示屏亮度下降;
2. 校正后均勻度改善不理想,尤其是校正原始均勻度較好的顯示屏?xí)r看不出效果;
3. 校正后區(qū)域/箱體出現(xiàn)邊緣亮暗線或亮暗帶,顯示白平衡時出現(xiàn)邊緣亮度差或色差;
4. 校正后顯示屏出現(xiàn)區(qū)域/箱體間亮度差;
5. 校正2R1G1B的屏?xí)r,紅色校正效果不佳;
6. 校正后顯示屏觀看視角變小,變換視角、偏離校正位置觀看均勻度改善程度下降;
7. 校正后顯示低灰時均勻度惡化;
8. 校正后RGB單色看均勻度良好,顯示白色時有模塊級嚴(yán)重色偏;
9. 冷屏狀態(tài)采集,當(dāng)屏體溫升后出現(xiàn)規(guī)則條紋、色塊或色偏;
10. 逐點(diǎn)校正后良好的均勻度效果的維持時間?
第二章、影響因素
逐點(diǎn)校正的效果都與哪些因素相關(guān)?這需要先簡單梳理下逐點(diǎn)校正的原理與過程,如下圖所示:
(圖一 注:圖中點(diǎn)劃線左側(cè)是顯示屏系統(tǒng),右側(cè)是逐點(diǎn)校正數(shù)據(jù)采集與運(yùn)算系統(tǒng)。)
逐點(diǎn)校正正是在這兩大系統(tǒng)的互動中完成的:分別單色點(diǎn)亮LED顯示屏,逐點(diǎn)數(shù)據(jù)測量/采集系統(tǒng)得到屏上每個燈點(diǎn)的原始亮度/色度數(shù)據(jù),并做必要的修正,計算出逐點(diǎn)的校正數(shù)據(jù),交給控制系統(tǒng),由控制系統(tǒng)運(yùn)用校正數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對屏上每個燈點(diǎn)的實(shí)時的精確驅(qū)動,完成逐點(diǎn)校正。
連接箭頭線代表系與數(shù)據(jù)交換,兩大系統(tǒng)的互動與數(shù)據(jù)交換使用虛線箭頭線連接,因為這種連接只是校正過程臨時搭建起的數(shù)據(jù)傳輸通道,校正完成后即可切斷。
由于只有逐點(diǎn)校正采集系統(tǒng)和它提供的校正數(shù)據(jù)是原顯示屏系統(tǒng)外部引入的,因此,校正后的瑕疵或不足常常被歸咎于采集設(shè)備。但事實(shí)上,雖然采集設(shè)備的精準(zhǔn)穩(wěn)定是保障逐點(diǎn)校正效果的必要條件和堅實(shí)基礎(chǔ),但校正的過程分為四個環(huán)節(jié):原始數(shù)據(jù)的采集—校正數(shù)據(jù)的生成—控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用—顯示屏的實(shí)現(xiàn)。采集設(shè)備參與的只是前兩個環(huán)節(jié),影響校正效果的因素還有很多:
除了采集設(shè)備的精準(zhǔn)穩(wěn)定外,還有原理方面的,校正策略方面的,環(huán)境條件和作業(yè)流程方面的,控制系統(tǒng)方面的,還有很多因素來自于顯示屏本身:驅(qū)動芯片的固有瑕疵,LED燈的視角,套件與面罩的瑕疵、PCB板的走線、顯示屏散熱的不足甚至電源的負(fù)載分配等客觀物理特性都會影響到校正后的效果,而顯示屏校正后效果維持的時間則主要取決于顯示屏的使用狀態(tài)和設(shè)計 第三章、原因分析
本文*部分中列舉的校正后出現(xiàn)的問題現(xiàn)象僅有一部分的原因在于采集設(shè)備本身。以下將逐一進(jìn)行分析說明:
3.1 校正后顯示屏亮度下降
校正后亮度下降的原因在于逐點(diǎn)校正技術(shù)的原理。
逐點(diǎn)校正的原理是測量出同樣的工作條件下,每顆led燈的亮度,然后根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)值計算出每顆燈的校正系數(shù),用校正系數(shù)調(diào)整驅(qū)動電流的幅度或者占空比,使每顆燈的亮度都達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)值。
然而,提高LED工作電流幅度將導(dǎo)致光衰嚴(yán)重,壽命下降,且電流變化還會引起LED波長變化,因此控制系統(tǒng)多采用調(diào)整占空比即點(diǎn)亮?xí)r長的方法來實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)校正。而占空比的調(diào)整區(qū)間只能為0~1,這就意味著:校正系數(shù)的值域區(qū)間為0~1,原始亮度低于目標(biāo)值的LED燈無法提高亮度達(dá)到目標(biāo)值。
為保證校正后大多數(shù)燈都能達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)值,讓校正有意義,目標(biāo)值必須設(shè)定在平均值以下。因此,校正后顯示屏亮度必然下降,其下降幅度與校正后均勻度改善之間的關(guān)系,可參見《LED屏顯世界》2010.6 《逐點(diǎn)校正中的亮度與均勻度平衡》。
值得注意的是,有些控制系統(tǒng)廠商使用某種特殊策略,可讀取>1的校正數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)中低灰度時的無損亮度校正,但使用這種策略校正,在高灰度尤其是顯示白255時將和沒有校正一樣。
3.2 校正后均勻度改善不理想,校正原始均勻度較好的顯示屏?xí)r沒有效果
這種現(xiàn)象多出現(xiàn)于采用數(shù)碼相機(jī)作為采集設(shè)備的情況,原因在于采集設(shè)備的精度不足。
數(shù)碼相機(jī)作為民用成像設(shè)備,用作亮度數(shù)據(jù)測量有著先天的局限性。其CCD像素之間的靈敏度差異以及線性度都未經(jīng)校正,而覆蓋在CCD上的Byer彩色濾光片的通光特性也存在著相當(dāng)?shù)牟?,鏡頭的瑕疵、黑圈、畸變等都未經(jīng)校正,輸出的圖像和數(shù)據(jù)還經(jīng)過了相機(jī)內(nèi)部圖像處理引擎的污染,這些不可控的因素大大增加了原始數(shù)據(jù)的不確定性。
原始數(shù)據(jù)不可靠,校正效果自然不理想。而用精度不足的采集設(shè)備來校正原始均勻度較好如分光比1:1.1的屏,就好比用小刻度為毫米的尺子來量頭發(fā)直徑,怎么可能測量得準(zhǔn),校正出效果呢?
3.3 校正后區(qū)域/箱體出現(xiàn)邊緣亮暗線或亮帶,顯示白平衡時出現(xiàn)邊緣亮度差或色差
這種現(xiàn)象一般有兩種成因,都在于采集系統(tǒng)。一是光學(xué)系統(tǒng)的黑圈、畸變、透過率與光譜響應(yīng)等未經(jīng)校正;二是對于原始數(shù)據(jù)的邊緣修正不理想。
光學(xué)系統(tǒng)未經(jīng)校正,會使得采集的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出邊緣暗中心亮的系統(tǒng)誤差,導(dǎo)致校正后邊緣亮度高于中心亮度,出現(xiàn)邊緣的亮帶。
高速采集時通常是一個區(qū)域或箱體的燈點(diǎn)同時點(diǎn)亮?xí)r測量,因為中心區(qū)域燈點(diǎn)周邊雜散光的影響,會讓采集到的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)邊緣燈點(diǎn)亮度低于中心燈點(diǎn)亮度的現(xiàn)象,在校正后就會出現(xiàn)邊緣的亮線。逐點(diǎn)校正的專業(yè)采集系統(tǒng)必須對此進(jìn)行修正,修正的不足或過度就會產(chǎn)生采集區(qū)域或箱體邊緣的亮線和暗線。
而顯示白平衡時的邊緣亮度差或色差則來源于RGB三色邊緣與中心區(qū)域的亮度差總和與比例。
3.4 校正后顯示屏出現(xiàn)區(qū)域/箱體間亮度差
由于顯示屏上燈點(diǎn)太多,不可能一次采集*部數(shù)據(jù),只能分區(qū)域或分箱體采集。而校正后顯示屏則可能出現(xiàn)采集區(qū)域或者箱體之間的亮度差。
這種亮度差的產(chǎn)生源于兩個方面:一是采集設(shè)備的穩(wěn)定性不佳;二是分區(qū)域或分箱體采集時環(huán)境條件不*;穩(wěn)定性不佳是設(shè)備問題,導(dǎo)致原始測量數(shù)據(jù)誤差;而環(huán)境條件不*則是流程設(shè)計和環(huán)境條件控制的問題。
采用數(shù)碼相機(jī)校正,穩(wěn)定性*沒有保障,對于同樣條件下點(diǎn)亮的顯示屏,采集到的數(shù)據(jù)卻每次不同,忽高忽低,校正后的箱體間自然會有亮度差。正是因為這種采集設(shè)備的缺陷,數(shù)碼相機(jī)采集方案始終無法解決工廠模式逐箱體校正后箱體間的亮度差問題。
而采用穩(wěn)定性滿足需求的高精度專業(yè)采集設(shè)備,依然需要優(yōu)化流程設(shè)計和嚴(yán)格控制環(huán)境條件的穩(wěn)定*,才能避免區(qū)域/箱體間的亮度差出現(xiàn)。常見的環(huán)境因素包括:
1)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置變化
2)環(huán)境光變化
3)屏體溫度變化
4)電源輸出變化
上述環(huán)境條件的變化都會引起顯示屏原始亮度的變化,如果不能加以控制,就會導(dǎo)致被測物理量本身的不穩(wěn)定,源頭不穩(wěn)定,即便是采用高穩(wěn)高精的采集設(shè)備,也無法得到穩(wěn)定*的校正結(jié)果。也是為保證被測屏亮度處于穩(wěn)定狀態(tài),逐點(diǎn)校正流程要求在屏體充分老化后進(jìn)行。
上述環(huán)境因素中,難控制的是屏體的溫度*。因此工廠常見的有兩種校正流程,一是冷屏校正,即箱體或區(qū)域從黑屏狀態(tài)點(diǎn)亮后立刻測量;二是熱屏校正,即將屏點(diǎn)亮一段時間,讓溫度與亮度都處于一個穩(wěn)定狀態(tài)后再測量。
3.5 校正2R1G1B的屏?xí)r,紅色校正效果不佳,遠(yuǎn)遜于綠色和藍(lán)色
2R1G1B的屏校正的前提是:采集系統(tǒng)能夠識別處理這種像素排布方式,正確輸出數(shù)據(jù)。在此前提下,出現(xiàn)紅色校正效果不佳的現(xiàn)象,原因在于顯示屏本身及控制系統(tǒng)能力的局限。
對于2R1G1B的實(shí)像素顯示屏,一個像素中的2顆紅燈是由一個驅(qū)動芯片管腳同時驅(qū)動的,這就意味著2顆紅燈盡管亮度不同,卻只能應(yīng)用同一個校正系數(shù),只能將2顆紅燈的平均亮度校正到目標(biāo)亮度值上。這種校正對于均勻度的改善可以說是隔靴搔癢,自然達(dá)不到理想效果。曾經(jīng)的實(shí)測數(shù)據(jù)中,紅綠藍(lán)三色原始均方差均在8%左右,校正后,綠藍(lán)兩色均方差分別達(dá)到1.2%和1.4%,而紅色均方差只能達(dá)到4.8%。
而對于2R1G1B的虛擬屏來說,一個像素中的2顆紅燈是獨(dú)立驅(qū)動的,因此如果控制系統(tǒng)能夠讀取每個像素4個校正系數(shù)(R1, R2, G, B),并正確應(yīng)用,紅色是可以達(dá)到理想的逐點(diǎn)校正效果的。但當(dāng)前大多數(shù)通用控制系統(tǒng)還只能讀取并應(yīng)用每像素3個校正系數(shù)(R,G,B)的校正數(shù)據(jù),無法實(shí)現(xiàn)對虛擬屏的校正。
逐點(diǎn)校正只能通過控制驅(qū)動來改變LED的法線光強(qiáng),卻無法改變燈點(diǎn)的光強(qiáng)分布特性。假定圖四中示意的三顆LED燈點(diǎn)位于同一水平線上,即垂直視角相同。當(dāng)采集機(jī)位視角為偏離法線方向15°時,校正后三顆LED燈點(diǎn)的光強(qiáng)分布如圖五所示:
(圖五)
可以看到,校正后,在采集機(jī)位同樣視角15°觀看,燈點(diǎn)亮度相同,均勻性良好,但偏離校正位置,在不同的視角觀看時,因為光強(qiáng)分布的視角特性的不*,燈點(diǎn)亮度出現(xiàn)差異,偏離越遠(yuǎn),差異越大,顯示屏均勻度自然也就隨之下降。
而原始LED燈點(diǎn)的視角越大,*性越好,均勻度下降的幅度也就會越小,校正后可保持良好的均勻度的觀看區(qū)域也就越大。
此外,顯示屏的面罩翹曲、安裝平整度不佳等因素也會使得偏離校正點(diǎn),均勻度下降。
3.7 校正后中高亮度顯示時效果好,顯示低灰時均勻度惡化
顯示低灰時,均勻度不佳,甚至比不校正時更差的原因在于控制系統(tǒng)和驅(qū)動芯片。
采集系統(tǒng)在高亮?xí)r采集數(shù)據(jù),得出校正系數(shù)后,交由控制系統(tǒng)和驅(qū)動芯片共同完成對LED燈的灰度/亮度控制。這個控制過程中,控制系統(tǒng)的起輝灰度、線性度,灰度控制精度,伽瑪校正的實(shí)現(xiàn)方法等都會影響到顯示屏校正后的低灰表現(xiàn)。而有些驅(qū)動芯片在低灰顯示時,管腳間的輸出不*,呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化。這些都會讓校正后的效果在低灰時出現(xiàn)各種各樣不理想的現(xiàn)象。
以下簡單列舉幾種較常見的校正后低灰問題及原因:
1) 在起輝灰度級的附近,部分燈點(diǎn)亮,部分燈點(diǎn)不亮;
原因:部分燈點(diǎn)經(jīng)過校正系數(shù)的運(yùn)算已低于控制系統(tǒng)的起輝點(diǎn),無法點(diǎn)亮;
2) 在個別灰度級別上,部分燈點(diǎn)亮度躍升,導(dǎo)致均勻度比不校正更差;
原因:控制系統(tǒng)的伽瑪表部分級別存在階躍,且校正系數(shù)的運(yùn)算與灰度控制精度不足。
3) 低灰時,屏上與管腳布線方式相對應(yīng)出現(xiàn)周期性的條紋。
原因:低灰時驅(qū)動芯片管腳間的輸出電流差異。
3.8 校正后RGB單色看均勻度良好,顯示白色時有模塊級嚴(yán)重色偏
兩種可能性,其一是模塊間存在色度差;其二是電源負(fù)載能力不足,造成部分模塊工作不正常。
3.9 冷屏狀態(tài)采集,當(dāng)屏體溫升后出現(xiàn)規(guī)則條紋、色塊或色偏
這種現(xiàn)象的原因在于屏體散熱不充分,熱分布不均勻。該現(xiàn)象的詳細(xì)分析案例可參見《LED屏顯世界》2010.5 《熱分布對顯示均勻性的影響》。
3.10 逐點(diǎn)校正后良好的均勻度效果能維持多久
后這個問題可以說是所有應(yīng)用逐點(diǎn)校正技術(shù)的廠家和客戶都極為關(guān)注的。然而,這卻是與逐點(diǎn)校正關(guān)聯(lián)性小的一個問題。
從理論出發(fā),校正后均勻度隨時間下降的根本原因就是LED燈的光衰和燈點(diǎn)間光衰速度的差異。燈點(diǎn)的光衰與屏的工作狀態(tài)相關(guān),燈點(diǎn)間的光衰速度差異與led封裝工藝水平相關(guān),也與LED屏的使用習(xí)慣(如顯示內(nèi)容是動態(tài)視頻還是固定白底畫面)有關(guān)。
事實(shí)上,在良好的工作條件下,如小工作電流、良好的散熱,以及經(jīng)常處于動態(tài)視頻播放的使用狀態(tài),LED的光衰是極為緩慢和微小的,也正因如此,LED屏壽命可達(dá)10年,而LED的壽命并不是指從點(diǎn)亮到死燈的時間,而是指LED光強(qiáng)衰減到原始光強(qiáng)的一半的時間。
第四章、結(jié)束語
綜上所述,逐點(diǎn)校正是一個系統(tǒng)工程,影響逐點(diǎn)校正效果的因素很多。只有正視問題、究根溯源、對癥下藥,逐步完善逐點(diǎn)校正的各個技術(shù)環(huán)節(jié),這包括采集設(shè)備、控制系統(tǒng)、驅(qū)動芯片、顯示屏的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、工藝材料等硬件部分,也包括校正流程、方法等軟件部分,才能把存在的問題一一解決,發(fā)揮出逐點(diǎn)校正技術(shù)的威力與潛力,以*的顯示品質(zhì)來提升LED屏中國制造的形象與市場競爭力!