LED显示屏逐点校正应用中几个重要问题的探讨

摘要:LED显示屏逐点校正技术是一种显著提高显示屏均匀性的有效手段。文章结合国内显示屏生产厂商的现状,就LED显示屏不均匀性的影响因素、校正方式的选择、亮度校正与色度校正的区别、逐箱校正和现场校正的注意事项等重要问题进行了探讨。

关键词:逐点校正;均匀性;LED显示屏

中图分类号:TN312+.8文献标识码:B

The Discussion of Several Important Problems about the Apply of the Correction Technology of LED Display

YUAN Sheng-chun, YANG Cheng, YANG Cheng-pei

(1. XIDIAN University, Xi'an Shaanxi 710126, China; 2. Xi'an Novastar Electronic Technology Co., Ltd., Xi'an Shaanxi 710068, China)

Abstract: The correction technology of display is an effective method to improve the uniformity of LED display. Conbined to the current situation of the LED display manufacture in our country, this paper discussed several important problems about the ununiformity factors of LED display, the choice of correction method, the difference between brightness correction from color correction, the precaution of panel by panel correction and field correction.

Keywords: spot-spot correction; uniformity; LED display

引言

逐点校正技术在近一两年得到了迅速的推广,甚至是否引入校正技术成为了评价LED显示屏生产厂商产品质量的一个重要标准。为了让这种新兴的技术得到更好的推广和应用,本文就LED显示屏校正技术在应用中的几个重要问题进行探讨。

1LED显示屏不均匀性的影响因素

理想情况下,如果显示屏上每个像素在任一角度上发出的光的亮度、色度总是一致的,那么就可以认为显示屏是均匀的。而在实际的生产过程中,显示屏的均匀性会受到诸多因素的影响:

(1) 灯管厂商提供的LED自身存在亮度、色度上的差异性;

(2) LED发光强度的空间分布特性存在差异性,这会导致不同LED在任一视角上的发光强度相对于光轴方向上的衰减值存在不一致性;

(3) LED焊接时光轴方向偏离显示屏法线方向,尤其是直插LED光轴方向的控制;

(4) 模块拼装的平整度;

(5) 箱体拼装的平整度;

(6) 面罩、散热等其它因素的影响。

这些因素一方面可能导致显示屏在法线方向存在着亮度、色度的不一致性,另一方面会导致LED在不同角度的亮度衰减程度的不一致性。

逐点校正技术作为能够显著提高显示屏均匀性的手段,是使用测光仪器从一个角度测量显示屏上逐点的亮度、色度值。因此,校正技术只能确保显示屏在某一个观看角度上达到亮度和色度的高度一致性。而当LED在不同角度上的亮度衰减程度不一致时,校正技术就很难起到很好的效果。

作为LED生产厂商,需要尽可能严格控制显示屏各个生产环节的工艺,保证LED光轴方向的高度一致性,而对于LED显示屏在法线方向上存在着亮度、色度上的差异,则可以通过校正技术得到改善。

2校正方式的选择

在对显示屏进行校正时,需要选择合适的校正方式才能保证显示屏获得最优的校正效果。

(1) 对于一部分高端的厂家,可以实现对生产中各个环节严格控制,如LED发光强度的空间分布一致性良好,生产上LED光轴离散性小,拼装工艺能够得到保障,适宜在生产线进行逐个箱体的校正。这些校正后的箱体在现场拼装后,从任何角度观看都可以达到高度的亮度、色度一致性;

(2) 如果上述情况无法保证时,由于显示屏在不同角度观看的亮度、色度一致性不同,因此需要在现场选择最佳的观看位置进行校正,这样可以保证在最佳的观看位置达到最好的观看效果。但是不可避免的是,当观看角度和校正角度相差越大时,显示屏校正的效果就会逐渐变差;

(3) 另外,随着显示屏的长期运行,会因为每颗LED灯的衰减速度不一致、模块的更换等原因,导致显示屏均匀性变差,由于显示屏的拆装以及运输费用非常高昂,这时候一般适宜现场校正。

3亮度校正和色度校正的区别

亮度、色度是人眼的一种主观感觉,当LED的光谱曲线或者说工作主波长不同时,人眼的亮度和色度感觉会同时发生变化。

通常情况下的亮度校正是LED发光强度的校正。目前,由于某些校正仪器缺乏良好的色彩分辨能力,并不能精确测量到这种光谱上的差异,因此只能进行发光强度的测量,而不能精确测量其色度偏差。而色度校正是指那些色彩分辨能力强的测光仪器的校正方式,它能够较为准确地测量得到LED的亮度、色度值。

那么什么时候可以使用亮度校正,而什么时候必须使用色度校正呢?对于那些选用工作主波长偏差在5nm内的同一批次LED的显示屏,亮度校正和色度校正的区别并不大;而对于那些混入了不同批次LED的显示屏,或者使用主波长偏差比较大的LED的显示屏,就有必要进行色度校正。

需要注意的是,亮度校正一般会使显示屏的最大亮度下降大约15%左右;色度校正会降低相对较少亮度,但会减小显示屏的显示色域。

如图1所示,色域值红、绿、蓝三基色构成三角形内的区域,它代表显示屏能够显示的色彩范围大小。色度校正后由于红、绿、蓝三基色的色坐标发生了偏移,构成的三角形面积会适当的缩小。因此,在进行色度校正时,应该合理选择校正后的红、绿、蓝色坐标,避免校正导致的色彩失真。

4生产线上逐箱校正的注意事项

生产线上的逐箱校正相对现场校正效率较高,且成本也较低。

同时,生产线上的逐箱校正需要在暗室中进行。暗室校正需要注意以下几点:

(1) 暗室要求密封,无外界光干扰,同时暗室内四周都应覆盖上黑色幕布,减少反射光;

(2) 控制暗室的温湿度在一个恒定的水平,可以通过配备空调来实现;

(3) 箱体校正前应进行过充分的老化,最好在显示3～5分钟后,工作温度较为稳定时进行校正;

(4) 同批箱体尽量避免分次校正,严禁在校正过程中更改箱体和校正仪器的位置。

需要注意的是,对于LED光轴方向一致性控制不是很好的显示屏,逐箱校正在现场的效果并不明显。

5 现场逐点校正的注意事项

在现场环境下,选择最佳的观看视角进行逐点校正可以达到最好的校正效果。需要注意的是,现场逐点校正,尤其是户外的现场校正,受外界环境影响比较大。因此在进行现场校正时,有必要进行一系列的准备工作:

(1) 天气情况是否良好,雨、雪、大雾、大风都不适合开展校正工作;

(2) 是否有合适的校正位置,确保该位置和显示屏距离在校正系统支持距离之内,且确保视角内无外界干扰物的遮挡;

(3) 显示屏附近有无环境光影响,例如路灯;

(4) 网络通信是否有条件,用有线网络还是无线网络,亦或是离线校正;

(5) 是否具备现场供电条件;

(6) 校正时间的预定:正常情况下每个晚上的能校正30万像素的LED。

6 结论

显示屏的亮度、色度均匀性是评价显示屏图像质量的重要指标。对于致力于提高显示屏图像质量的显示屏生产厂商来说,一方面需要改进显示屏生产工艺,另一方面需要有针对性地运用校正技术来提高显示屏均匀性。

因为国内众多厂商的生产现状并不相同,生产出来的显示屏不一致性的成因也不相同,各厂商需要针对自身的现状,并且通过校正后显示屏图像质量跟踪等手段,分析生产工艺和校正工艺上的问题,争取以比较小的人力、物力成本提高显示屏的生产质量。

以上是我课题组开发的逐点校正系统(NovaCLB)在2009年度累计给用户校正大约10,000m2的显示屏后积累的一点经验,希望能够给广大用户提供参考。

参考文献

[1] 袁胜春. 基于工业相机的LED显示屏逐点校正技术[J]. 现代显示,2007.4.

[2] 袁胜春. 选择适合您的工业相机[J]. 机器视觉,2007.1.

作者简介:袁胜春,西安电子科技大学讲师,博士研究生,E-mail:。