LED顯示屏箱體校正技術(shù)

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-04-13

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 一,、引言

      由于LED發(fā)光管的離散性、衰減性和電路元器件的離散性等原因,，LED顯示屏存在亮度和色度不一致的現(xiàn)象,，嚴(yán)重地影響顯示質(zhì)量。為了克服LED顯示屏亮度,、色度非均勻性問題,，逐點校正技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，且發(fā)展迅速,，行業(yè)資訊,，它可以顯著地提高LED顯示屏的均勻性，改善顯示質(zhì)量,。

      根據(jù)應(yīng)用場合的不同,，逐點校正技術(shù)又可以分為兩種：一種是生產(chǎn)線上的逐箱校正（箱體校正）；另一種是現(xiàn)場的大屏校正（現(xiàn)場校正）�,，F(xiàn)場校正技術(shù)可以選擇合適的觀看地點進(jìn)行校正,，照明產(chǎn)品，保證LED顯示屏在現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境中達(dá)到滿意的顯示效果,，但復(fù)雜多變的現(xiàn)場環(huán)境和異地技術(shù)支持是限制現(xiàn)場校正面臨的難題,。尤其是一些國外訂單現(xiàn)場校正的成本和難度都比較大。為了確保出廠LED屏體的均勻性,，降低技術(shù)支持成本,，箱體校正技術(shù)就體現(xiàn)出自己的特有價值。箱體校正可以大幅度改善拼接后顯示屏的顯示質(zhì)量,，且相對現(xiàn)場校正效率較高,，不受時間和場地的限制，成本也較低。

      因此,，設(shè)計,，隨著LED顯示屏生產(chǎn)廠商的發(fā)展，箱體校正技術(shù)將成為LED顯示屏制造環(huán)節(jié)中不可或缺的一部分,，具有良好的應(yīng)用前景,。

二、箱體校正簡介

      箱體校正是產(chǎn)線校正的一種,，要求LED顯示屏生產(chǎn)廠商在生產(chǎn)流水線增加該環(huán)節(jié),。一般情況下，箱體校正是安排在出廠前的最后一個環(huán)節(jié),，主要用以消除箱體內(nèi)部和箱體之間的亮度和色度差異,，商業(yè)照明燈具，提高拼接后LED顯示屏的均勻性,。

        在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中除了增加校正環(huán)節(jié),，廠商一般還需要跟進(jìn)屏體出廠的校正效果。常用的做法有以下三種：一是將所有箱體拼接起來,，觀察顯示效果,，但拼接的工作量比較大，實現(xiàn)起來不方便,；二是隨機(jī)地抽取部分箱體進(jìn)行拼接,，觀察校正效果；三是利用校正系統(tǒng)記錄的測量數(shù)據(jù)對所有箱體的校正效果進(jìn)行仿真評估,。增加了箱體校正和仿真評估/抽檢環(huán)節(jié)的LED生產(chǎn)流水線示意圖如圖1所示,。 

              圖1 增加箱體校正環(huán)節(jié)的LED生產(chǎn)流水線

       箱體校正需要在暗室中進(jìn)行，超市照明,，需要配備面陣成像設(shè)備和色度計各一臺,，用于測量各個箱體的亮度和色度信息。為了保證所有箱體的校正過程在不受外界環(huán)境條件的影響下進(jìn)行,，達(dá)到其亮度,、色度一致性的目標(biāo)，要求暗室完全密封,，高亮度,，且溫度和濕度為恒定值，在校正過程中,，必須固定箱體和校正儀器的位置,，箱體必須安放在底座之上，避免地面反光的影響,。

      與現(xiàn)場校正類似,，對于每一個箱體來說,，箱體校正的過程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析,、目標(biāo)值設(shè)定,、校正系數(shù)計算以及系數(shù)上傳，同時也需要控制系統(tǒng)的配合,。

三,、關(guān)鍵技術(shù)與難點

     箱體校正是提高LED顯示屏圖像質(zhì)量的有效途徑，其關(guān)鍵技術(shù)方面主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一是箱體內(nèi)部的像素間均勻性,，二是箱體之間的亮色度一致性,。

1. 箱體內(nèi)部的像素間均勻性

      箱體內(nèi)部的像素間均勻性校正和現(xiàn)場校正基本類似，比較成熟,，包括亮色度均勻性校正和亮暗線修正：

（1）亮色度均勻性校正通過測量設(shè)備測量LED箱體中各LED燈管的亮度和色度信息,，其測量方法涉及光度學(xué),、色度學(xué)以及數(shù)字圖像處理相關(guān)知識,；在獲得逐點亮色度信息后再依據(jù)相應(yīng)的校正標(biāo)準(zhǔn)，計算出對應(yīng)的校正系數(shù)并發(fā)送給對應(yīng)箱體的接收卡,；箱體點亮后,，顯示屏控制系統(tǒng)將按照校正系數(shù)調(diào)節(jié)LED的電流，使得箱體內(nèi)所有LED的亮度和色度達(dá)到一致,。

       亮度校正就是將起伏變化的LED的亮度調(diào)整到一致的水平,，在調(diào)節(jié)亮度過程中需要適當(dāng)降低大部分LED的最大亮度值。色度校正則是根據(jù)RGB顏色匹配原理,，商業(yè)照明燈具,，通過改變RGB三色的色坐標(biāo)來解決色度偏差的問題，圖3所示為校正前后的色域?qū)Ρ葓D,，LED-T5一體化燈管,，大三角形為校正前顯示屏的色域， RGB三色的色坐標(biāo)離散分布,；小三角形為校正后的顯示屏色域,，RGB三色色坐標(biāo)一致性較好。

                 圖3校正前后的色域?qū)Ρ葓D

（2）由于機(jī)械加工精度,、拼裝精度等工藝原因的限制,，拼接燈板的間距存在輕微的不一致現(xiàn)象，在經(jīng)過人眼視覺系統(tǒng)的低通濾波過程之后,，在顯示時就會出現(xiàn)亮線或者暗線,。小間距顯示屏由于現(xiàn)有的機(jī)械工藝限制，一般要求進(jìn)行亮暗線修正后才能顯著提升箱體均勻性,。

2. 不同箱體之間的亮色度一致性

       箱體校正和現(xiàn)場校正有一個顯著的差異點,，就是箱體在校正時是未拼接的,，在校正時缺乏周圍區(qū)域作為參照物，而在校正后需要確保箱體任意拼接且不存在亮色度差異,。更重要的是,，人眼視覺系統(tǒng)作為一個帶通濾波器，對平緩漸變的亮度差異或角分辨率極小的細(xì)節(jié)差異并不敏感,，星級酒店照明燈具,，而對于帶有中低頻成分的邊緣臺階信號卻極為敏感。應(yīng)用到LED顯示屏領(lǐng)域,，CE認(rèn)證,，體現(xiàn)為人眼只能夠分辨LED像素間4-5%以上的亮度差異，卻能夠輕易識別出1%的箱體亮色度差異,。也就是說,，人眼對箱體內(nèi)部像素的一致性要求較低，而對箱體之間的一致性要求較高,。因此,，箱體之間的亮色度一致性是箱體校正特有的關(guān)鍵技術(shù)。

      箱體之間的亮色度不一致主要體現(xiàn)在兩個方面：

（1）箱體之間的平均亮色度存在差異,，當(dāng)拼接箱體的時候,，就會出現(xiàn)明顯的邊界線，家用照明,，這可以通過調(diào)整色域和設(shè)置合適的目標(biāo)值來實現(xiàn),；必要時，需要配備精度更高的色度計來進(jìn)行輔助測量,。

（2）箱體的亮色度分布呈現(xiàn)為梯度漸變分布,，這是由于箱體測量數(shù)據(jù)存在梯度分布現(xiàn)象導(dǎo)致的。由于視覺系統(tǒng)對于低頻即平滑漸變的亮度差異并不敏感,，這種問題很難在單箱體校正時被發(fā)現(xiàn),。但將箱體拼接在一起的時候，拼接處的亮度就會發(fā)生較大的跳變,，形成明顯的拼接線,。這就要求校正系統(tǒng)能夠檢測并解決測量數(shù)據(jù)的梯度分布問題。

四,、新的挑戰(zhàn)

隨著LED顯示屏行業(yè)的快速發(fā)展,，顯示屏的應(yīng)用越來越廣泛，與此同時,，人們對其顯示質(zhì)量的要求也越來越高,，箱體校正將會面臨一些新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：