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影响LED显示屏逐点校正效果的因素分析

发布时间:2020-07-21 17:38:12 阅读: 来源:带式压滤机厂家

当前,逐点校正已经渐渐成为全彩LED屏中高端项目招标入围的必备条件。而各大通用控制系统厂商的技术进步和国产专业像素亮度采集设备的出现,也大力推动着逐点校正的产业普及化应用进程。逐点校正做为一项大幅度提升显示质量的技术,无论是厂家还是客户,其首要的关注点无疑是校正效果。然而,当前逐点校正应用的效果还存在着各种各样的不尽如人意的地方。笔者通过大量的观察、交流与校正实践,对逐点校正效果存在的常见问题及其出现的原因进行了归纳与分解。 第一章、常见问题

这里所说的逐点校正效果是个广义的范畴,包括了厂家与客户所关心的校正后的各种显示质量问题,而不仅仅是校正前后的均匀度简单对比。

首先,让我们来看看,校正后效果都可能出现哪些问题,罗列如下:

1. 校正后显示屏亮度下降;

2. 校正后均匀度改善不理想,尤其是校正原始均匀度较好的显示屏时看不出效果;

3. 校正后区域/箱体出现边缘亮暗线或亮暗带,显示白平衡时出现边缘亮度差或色差;

4. 校正后显示屏出现区域/箱体间亮度差;

5. 校正2R1G1B的屏时,红色校正效果不佳;

6. 校正后显示屏观看视角变小,变换视角、偏离校正位置观看均匀度改善程度下降;

7. 校正后显示低灰时均匀度恶化;

8. 校正后RGB单色看均匀度良好,显示白色时有模块级严重色偏;

9. 冷屏状态采集,当屏体温升后出现规则条纹、色块或色偏;

10. 逐点校正后良好的均匀度效果的维持时间?

第二章、影响因素

逐点校正的效果都与哪些因素相关?这需要先简单梳理下逐点校正的原理与过程,如下图所示:

(图一 注:图中点划线左侧是显示屏系统,右侧是逐点校正数据采集与运算系统。)

逐点校正正是在这两大系统的互动中完成的:分别单色点亮LED显示屏,逐点数据测量/采集系统得到屏上每个灯点的原始亮度/色度数据,并做必要的修正,计算出逐点的校正数据,交给控制系统,由控制系统运用校正数据,实现对屏上每个灯点的实时的精确驱动,完成逐点校正。

连接箭头线代表联系与数据交换,两大系统的互动与数据交换使用虚线箭头线连接,因为这种连接只是校正过程临时搭建起的数据传输通道,校正完成后即可切断。

由于只有逐点校正采集系统和它提供的校正数据是原显示屏系统外部引入的,因此,校正后的瑕疵或不足常常被归咎于采集设备。但事实上,虽然采集设备的精准稳定是保障逐点校正效果的必要条件和坚实基础,但校正的过程分为四个环节:原始数据的采集—校正数据的生成—控制系统的数据应用—显示屏的实现。采集设备参与的只是前两个环节,影响校正效果的因素还有很多:

除了采集设备的精准稳定外,还有原理方面的,校正策略方面的,环境条件和作业流程方面的,控制系统方面的,还有很多因素来自于显示屏本身:驱动芯片的固有瑕疵,LED灯的视角,套件与面罩的瑕疵、PCB板的走线、显示屏散热的不足甚至电源的负载分配等客观物理特性都会影响到校正后的效果,而显示屏校正后效果维持的时间则主要取决于显示屏的使用状态和设计。

第三章、原因分析

本文第一部分中列举的校正后出现的问题现象仅有一部分的原因在于采集设备本身。以下将逐一进行分析说明:

3.1 校正后显示屏亮度下降

校正后亮度下降的原因在于逐点校正技术的原理。

逐点校正的原理是测量出同样的工作条件下,每颗led灯的亮度,然后根据设定的目标值计算出每颗灯的校正系数,用校正系数调整驱动电流的幅度或者占空比,使每颗灯的亮度都达到设定的目标值。

然而,提高LED工作电流幅度将导致光衰严重,寿命下降,且电流变化还会引起LED波长变化,因此控制系统多采用调整占空比即点亮时长的方法来实现逐点校正。而占空比的调整区间只能为0~1,这就意味着:校正系数的值域区间为0~1,原始亮度低于目标值的LED灯无法提高亮度达到目标值。

为保证校正后大多数灯都能达到设定的目标值,让校正有意义,目标值必须设定在平均值以下。因此,校正后显示屏亮度必然下降,其下降幅度与校正后均匀度改善之间的关系,可参见《LED屏显世界》2010.6 《逐点校正中的亮度与均匀度平衡》。

值得注意的是,有些控制系统厂商使用某种特殊策略,可读取>1的校正数据,实现中低灰度时的无损亮度校正,但使用这种策略校正,在高灰度尤其是显示白255时将和没有校正一样。

3.2 校正后均匀度改善不理想,校正原始均匀度较好的显示屏时没有效果

这种现象多出现于采用数码相机作为采集设备的情况,原因在于采集设备的精度不足。

数码相机作为民用成像设备,用作亮度数据测量有着先天的局限性。其CCD像素之间的灵敏度差异以及线性度都未经校正,而覆盖在CCD上的Byer彩色滤光片的通光特性也存在着相当的不一致,镜头的瑕疵、黑圈、畸变等都未经校正,输出的图像和数据还经过了相机内部图像处理引擎的污染,这些不可控的因素大大增加了原始数据的不确定性。

原始数据不可靠,校正效果自然不理想。而用精度不足的采集设备来校正原始均匀度较好如分光比1:1.1的屏,就好比用最小刻度为毫米的尺子来量头发直径,怎么可能测量得准,校正出效果呢?

3.3 校正后区域/箱体出现边缘亮暗线或亮带,显示白平衡时出现边缘亮度差或色差

这种现象一般有两种成因,都在于采集系统。一是光学系统的黑圈、畸变、透过率与光谱响应等未经校正;二是对于原始数据的边缘修正不理想。

光学系统未经校正,会使得采集的数据呈现出边缘暗中心亮的系统误差,导致校正后边缘亮度高于中心亮度,出现边缘的亮带。

高速采集时通常是一个区域或箱体的灯点同时点亮时测量,因为中心区域灯点周边杂散光的影响,会让采集到的数据呈现边缘灯点亮度低于中心灯点亮度的现象,在校正后就会出现边缘的亮线。逐点校正的专业采集系统必须对此进行修正,修正的不足或过度就会产生采集区域或箱体边缘的亮线和暗线。

而显示白平衡时的边缘亮度差或色差则来源于RGB三色边缘与中心区域的亮度差总和与比例。

3.4 校正后显示屏出现区域/箱体间亮度差

由于显示屏上灯点太多,不可能一次采集完全部数据,只能分区域或分箱体采集。而校正后显示屏则可能出现采集区域或者箱体之间的亮度差。

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