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LED顯示屏的技術(shù)校正（樂利中國(guó)）
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(diǎn)校正技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，且發(fā)展迅速，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）?，F(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，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，降低成本，箱體校正技術(shù)就體現(xiàn)出自己的*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，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*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zui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，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。
箱體校正需要在暗室中進(jìn)行，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*密封，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(chǎng)校正類似，對(duì)于每一個(gè)箱體來(lái)說(shuō)，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(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(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)亮度過程中需要適當(dāng)降低大部分LED的zui大亮度值。色度校正則是根據(jù)RGB顏色匹配原理，通過改變RGB三色的色坐標(biāo)來(lái)解決色度偏差的問題。
（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(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(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，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，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*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，這可以通過調(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)：
（1）小間距顯示屏的發(fā)展速度飛快，箱體也將會(huì)朝著更高發(fā)光密度的方向發(fā)展，這就要求箱體校正支持大分辨率箱體的校正。在現(xiàn)有工藝條件下，大幅度提升相機(jī)的CCD或CMOS分辨率是較為困難的，成本過于昂貴。這就需要有新方法能夠同時(shí)確保LED亮色度測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和測(cè)量的性。
（2）直插式LED燈管在各個(gè)角度的亮度衰減一致性。某一型號(hào)LED發(fā)光二極管在水平方向和垂直方向光強(qiáng)分布，法線方向的光強(qiáng)達(dá)到zui大值，隨著偏離法線方向上的角度越大，光強(qiáng)衰減的越嚴(yán)重。如果由于燈歪、燈扭，或者LED配光曲線存在差異，那么，生產(chǎn)線上經(jīng)過箱體校正的顯示屏，在現(xiàn)場(chǎng)有可能因?yàn)橛^看的角度不同而使得效果變差?，F(xiàn)有的箱體校正技術(shù)一般都可以支持一定程度的仰角校正，但其主要局限還在于直插燈的工藝水平。
（3）在實(shí)際生產(chǎn)中，存在多批次箱體拼接形成LED顯示屏的情況，這就要求箱體校正支持多批次箱體校正，這對(duì)現(xiàn)有校正設(shè)備的亮色度測(cè)量精度有則*的要求。更為嚴(yán)峻的是，現(xiàn)有市面上的測(cè)量設(shè)備包括色度計(jì)提供的亮色度測(cè)量數(shù)據(jù)精度也是有限的，而人眼對(duì)箱體間的亮色度精度又極為敏感。如何較好的消除不同批次間的亮色度差異是行業(yè)內(nèi)的一大難題。
總而言之，箱體校正技術(shù)可以作為L(zhǎng)ED行業(yè)提升顯示質(zhì)量的核心利器，但也不是的。對(duì)于致力于提高顯示屏圖像質(zhì)量的LED顯示屏生產(chǎn)廠商來(lái)說(shuō)，一方面需要改進(jìn)顯示屏的生產(chǎn)工藝，另一方面需要有針對(duì)性地運(yùn)用箱體校正技術(shù)來(lái)提高顯示屏的均勻性。