影響LED顯示屏逐點校正效果的因素分析

　　第一章、常見問題

　這里所說的逐點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時看不出效果；

　　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的屏時，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重色偏；

　　9. 冷屏狀態(tài)采集，當屏體溫升后出現(xiàn)規(guī)則條紋、色塊或色偏；

　　10. 逐點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校正的原理與過程，如下圖所示：

（圖一 注：圖中點劃線左側(cè)是顯示屏系統(tǒng)，右側(cè)是逐點校正數(shù)據(jù)采集與運算系統(tǒng)。）

　逐點校正正是在這兩大系統(tǒng)的互動中完成的：分別單色點亮LED顯示屏，逐點數(shù)據(jù)測量/采集系統(tǒng)得到屏上每個燈點的原始亮度/色度數(shù)據(jù)，并做必要的修正，計算出逐點的校正數(shù)據(jù)，交給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)運用校正數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對屏上每個燈點的實時的精確驅(qū)動，完成逐點校正。

　連接箭頭線代表聯(lián)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備。但事實上，雖然采集設備的精準穩(wěn)定是保障逐點校正效果的必要條件和堅實基礎(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)應用—顯示屏的實現(xiàn)。采集設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：

　除了采集設備的精準穩(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)和設計。

　　第三章、原因分析

　　本文第一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備本身。以下將逐一進行分析說明：

　　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校正技術(shù)的原理。

　逐點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)設定的目標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到設定的目標值。

　然而，提高LED工作電流幅度將導致光衰嚴重，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)整占空比即點亮時長的方法來實現(xiàn)逐點校正。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，原始亮度低于目標值的LED燈無法提高亮度達到目標值。

　為保證校正后大多數(shù)燈都能達到設定的目標值，讓校正有意義，目標值必須設定在平均值以下。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時沒有效果

這種現(xiàn)象多出現(xiàn)于采用數(shù)碼相機作為采集設備的情況，原因在于采集設備的精度不足。

數(shù)碼相機作為民用成像設備，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?shù)牟灰恢拢?span id="vxztpfd" class=hrefStyle>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備來校正原始均勻度較好如分光比1：1.1的屏，就好比用最小刻度為毫米的尺子來量頭發(fā)直徑，怎么可能測量得準，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)。一是光學系統(tǒng)的黑圈、畸變、透過率與光譜響應等未經(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)域或箱體的燈點同時點亮時測量，因為中心區(qū)域燈點周邊雜散光的影響，會讓采集到的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)邊緣燈點亮度低于中心燈點亮度的現(xiàn)象，在校正后就會出現(xiàn)邊緣的亮線。逐點校正的專業(yè)采集系統(tǒng)必須對此進行修正，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

　由于顯示屏上燈點太多，不可能一次采集完全部數(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。