LED顯示屏箱體校正技術(shù)

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)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(wèn)題，逐點(diǎn)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(chǎng)合的不同，逐點(diǎn)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(chǎng)的大屏校正（現(xiàn)場(chǎng)校正）。現(xiàn)場(chǎng)校正技術(shù)可以選擇合適的觀看地點(diǎn)進(jìn)行校正，照明產(chǎn)品，保證LED顯示屏在現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)環(huán)境和異地技術(shù)支持是限制現(xiàn)場(chǎng)校正面臨的難題。尤其是一些國(guó)外訂單現(xiàn)場(chǎng)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(jià)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)校正效率較高，不受時(shí)間和場(chǎng)地的限制，成本也較低。

      因此，設(shè)計(jì)，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L(zhǎng)ED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(jiǎn)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(gè)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(lái)，觀察顯示效果，但拼接的工作量比較大，實(shí)現(xiàn)起來(lái)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(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)所有箱體的校正效果進(jìn)行仿真評(píng)估。增加了箱體校正和仿真評(píng)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(jì)各一臺(tái)，用于測(cè)量各個(gè)箱體的亮度和色度信息。為了保證所有箱體的校正過(guò)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(guò)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(chǎng)校正類(lèi)似，對(duì)于每一個(gè)箱體來(lái)說(shuō)，箱體校正的過(guò)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(jì)算以及系數(shù)上傳，同時(shí)也需要控制系統(tǒng)的配合。

三、關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)

     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(gè)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(chǎng)校正基本類(lèi)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(guò)測(cè)量設(shè)備測(cè)量LED箱體中各LED燈管的亮度和色度信息，其測(cè)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(shí)；在獲得逐點(diǎn)亮色度信息后再依據(jù)相應(yīng)的校正標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)并發(fā)送給對(duì)應(yīng)箱體的接收卡；箱體點(diǎn)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(guò)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(guò)改變RGB三色的色坐標(biāo)來(lái)解決色度偏差的問(wèn)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(guò)人眼視覺(jué)系統(tǒng)的低通濾波過(guò)程之后，在顯示時(shí)就會(huì)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(chǎng)校正有一個(gè)顯著的差異點(diǎn)，就是箱體在校正時(shí)是未拼接的，在校正時(shí)缺乏周?chē)鷧^(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(jué)系統(tǒng)作為一個(gè)帶通濾波器，對(duì)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(jí)酒店照明燈具，而對(duì)于帶有中低頻成分的邊緣臺(tái)階信號(hào)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(shí)別出1%的箱體亮色度差異。也就是說(shuō)，人眼對(duì)箱體內(nèi)部像素的一致性要求較低，而對(duì)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(gè)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(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)明顯的邊界線，家用照明，這可以通過(guò)調(diào)整色域和設(shè)置合適的目標(biāo)值來(lái)實(shí)現(xiàn)；必要時(shí)，需要配備精度更高的色度計(jì)來(lái)進(jìn)行輔助測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)存在梯度分布現(xiàn)象導(dǎo)致的。由于視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)于低頻即平滑漸變的亮度差異并不敏感，這種問(wèn)題很難在單箱體校正時(shí)被發(fā)現(xiàn)。但將箱體拼接在一起的時(shí)候，拼接處的亮度就會(huì)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(cè)并解決測(cè)量數(shù)據(jù)的梯度分布問(wèn)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(lái)越廣泛，與此同時(shí)，人們對(duì)其顯示質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，箱體校正將會(huì)面臨一些新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：