LED顯示屏各類顏色處理技術(shù)詳細分析

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-03-18

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 LED顯示屏技術(shù)從二十世紀80年代初的單色顯示屏，到80年代末的雙基色顯示屏,，再到90年代中期的三基色(全彩色)顯示屏,，直到今天我們在平板顯示領(lǐng)域廣泛討論的多基色(大于三基色)處理技術(shù)。LED顯示屏的色度處理技術(shù)從最基本的基色波長選擇,、到白場色溫的調(diào)配,、再到為提高色彩還原度而進行的色彩空間變換處理和為改善畫質(zhì)的色度均勻性處理、直到今天我們?yōu)榱藬U大色域再現(xiàn)更多的自然界色彩而采取的多基色(大于三基色)處理,。各種色度處理技術(shù)貫穿著LED顯示屏的發(fā)展史,，成為LED顯示屏這門綜合性學科中最核心的技術(shù)之一。

    各類色度處理技術(shù)

    1,、基色波長的選擇

    LED顯示屏在各行各業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用,，而在不同的應(yīng)用場所對LED的基色波長有著不同的要求，對于LED基色波長的選擇有些是為了取得良好的視覺效果,，有些是為了符合人們的習慣,，而有些更是行業(yè)標準、國家標準甚至國際標準的規(guī)定,。比如,，對全彩色LED顯示屏中綠管基色波長的選擇;早期大家普遍選用波長為570nm黃綠色LED,，雖然成本較低，但顯示屏的色域較小,、色彩還原度差,、亮度低。而在選擇了波長為525nm的純綠管之后,，顯示屏色域擴大了近一倍，且色彩還原度大幅提高,，LED射燈,，LED射燈，極大地提高了顯示屏的視覺效果,。再比如,，戶外照明，證券行情顯示屏,，人們通常習慣于用紅色表示股價上漲,、用綠色表示股價下跌、而用$表示平盤,。而在交通行業(yè)則是由國家標準嚴格規(guī)定了藍綠波段表示通行,、紅色波段為禁行。因而,，基色波長的選擇是LED顯示屏重要環(huán)節(jié)之一,。

    2、白場色坐標的調(diào)配

    白場色坐標調(diào)配是全彩色LED顯示屏最基本的技術(shù)之一,。但是在二十世紀90年代中期,，由于缺乏行業(yè)標準和基本的測試手段，通常只是靠人眼,、憑感覺確定白場色坐標,，從而造成嚴重偏色和白場色溫的隨意性。隨著行業(yè)標準的頒布和測試手段的完備,，許多制造商開始規(guī)范全彩屏配色工藝,。但是仍然有部分制造商由于缺乏配色的理論指導(dǎo)，常常以犧牲某些基色的灰度等級來調(diào)配百場色坐標,，綜合性能得不到提高,。

    3、色度均勻性處理

    LED顯示屏色度均勻性問題一直以來是困擾業(yè)內(nèi)人士的一大難題,，一般認為LED的亮度不均勻可以進行單點校正,，來改善亮度均勻性。而色度不均勻是無法進行校正的,，設(shè)計,，只能通過對LED色坐標進行細分和篩選來改善,。

    隨著人們對LED顯示屏的要求越來越高，只對LED色坐標進行細分和篩選已無法滿足人們挑剔的目光,，對顯示屏進行綜合校正處理,，使色度均勻性得到改善是可實現(xiàn)的。

    我們發(fā)現(xiàn)即使是國際第一品牌同一檔LED也存在較大的波長偏差和色飽和度偏差,，而且該偏差范圍大大超過了人眼對綠色色差鑒別的閾值因此,，進行色度均勻性校正是有重要意義的。

    在CIE1931色度圖中,，按重力中心定律,，道路照明，我們發(fā)現(xiàn)：在G檔范圍內(nèi)(□abcd)的任意一點綠色混合一定比例的紅色和藍色,，都可以將混合色的色坐標調(diào)整到直線cR和直線dB的交叉點O,。

    雖然可以使色度均勻性極大地改善。但是,，經(jīng)過校正后的色飽和度明顯下降,。同時，采用紅和藍來校正綠色色度均勻性的另一個前提是同一個象素內(nèi)紅綠藍三種LED盡可能采用集中分布使得紅綠藍的混色距離盡可能的近,，才能取得較好的效果,。而目前業(yè)內(nèi)通常采用的是LED均勻分布方法將會給色度均勻性校正帶來混亂。另外,，數(shù)以萬計的紅綠藍LED色坐標的測量工作如何展開也是一個極為棘手的難題,。對此我們給了提示。

    4,、色彩還原處理

    純藍,、純綠LED的誕生，使全彩色LED顯示屏以其色域范圍寬,、亮度高受到業(yè)內(nèi)的追捧,。但是，由于紅綠藍LED的色品坐標與PAL制電視紅綠藍的色品坐標有較大的偏差(見表1),，使得LED全彩屏的色彩還原度較差,。尤其在表現(xiàn)人的膚色時，照明方案,，視覺上存在較為明顯的偏差,。由此，色彩還原處理技術(shù)應(yīng)運而生,。在此筆者推薦兩種色彩還原處理的方法：

    其一：對紅綠藍三基色LED進行色坐標空間變換,，CCC認證，使LED與PAL制電視兩者之間的三基色色坐標盡可能靠近,，從而大大提高LED顯示屏的色彩還原度,。但是,，該方法大幅度縮減了LED顯示屏的色域范圍，室外照明,，使畫面的色飽和度大幅下降,。

    其二：只對人眼最敏感的膚色色域進行適當校正;而對其它人眼不夠敏感的色域盡可能少降低原有的色飽和度。如此處理,，可在色彩還原度和色彩飽和度之間得到平衡,。

    5、3+2多基色色度處理方法

    春天萬物復(fù)蘇,，在藍天的輝映下,，星級酒店照明燈具，綠草青青;秋天麥浪滾滾;在陽光的普照下,，一片金黃。五彩繽紛的大自然是那么的美好,，遺憾的是現(xiàn)有的LED顯示屏無法完全再現(xiàn)這美好的景色,。LED雖然屬于單色光，但是各色LED仍然有30~50nm左右的半波寬,，LED筒燈,，因此其色飽和度是有限的。從圖3中可以看出：在大自然界色彩極為豐富的$和青色區(qū)域LED全彩屏的色飽和度是嚴重不足的,。

    近年來,，在平板顯示領(lǐng)域熱衷于討論3+3多基色顯示(紅、綠,、藍加黃,、青、紫),，行業(yè)資訊,，以擴大色域，再現(xiàn)更為豐富的自然界色彩,。那么,，LED顯示屏可否實現(xiàn)3+3多基色顯示?

    我們知道在可見光范圍內(nèi)，黃,、青為單色光,，我們已擁有高飽和度的$、青色LED.而紫色為復(fù)色光,，單芯片紫色LED則是不存在的,。雖然我們無法實現(xiàn)紅、綠,、藍加黃,、青,、紫3+3多基色LED顯示屏。但是,，研究紅,、綠、藍加黃,、青3+2多基色LED顯示屏卻是可行的,。由于自然界存在大量高飽和度的$和青色;因此，車間照明,，該項研究是有一定價值的,。

    在現(xiàn)行的各種電視標準中，視頻源只有紅綠藍三基色,，車間照明,，而沒有黃、青二色,。那么,，顯示終端黃、青二基色如何驅(qū)動?其實,，商業(yè)照明燈具,，在確定黃、青二基色驅(qū)動強度時;我們因遵循以下三點原則：

    (1)增加黃,、青二基色的目的是為了擴大色域,，從而提高色飽和度。而總體亮度值不能改變;

    (2)在提高色飽和度的同時,，不得改變色調(diào);

    (3)以D65為中心;以RYGCB色域邊界為端點,，在色域范圍內(nèi)各點作線性擴張。

    在上述三原則的指導(dǎo)下;按重力中心定律,，我們可以找到3+2多基色色度處理方法,。但是，要想真正實現(xiàn)3+2多基色全彩屏,，我們還要克服黃,、青色LED亮度不足;成本上升較大等困難，目前僅限于理論探討,。

    綜上所述,，我們主要討論了三個方面的問題：

    (1)如何提高LED顯示屏色度均勻性;

    (2)如何提高LED顯示屏的色彩還原度;

    (3)如何擴大色域，還原更多自然界色彩,。