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雷曼技术说 | 高品质LED显示屏为什么需要校正

发布日期:2022-11-25     文章来源:     浏览量:60
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高品质的LED显示屏为了达到最佳的显示效果,一般需要进行亮度与颜色的校正,使得LED显示屏点亮后的亮度一致性、颜色一致性达到最佳,那么高品质的LED显示屏为什么需要校正,以及如何进行校正?


首先需要了解人眼感知亮度的基本特性。人眼实际感觉到的亮度与一块LED显示屏实际发出的亮度,不是成线性关系,而是一种非线性关系。


例如,人眼看一块实际亮度为1000nit的LED显示屏,我们把亮度减少到500nit,实际亮度降低了50%,但是人眼感知亮度不是线性下降到了50%,而是感觉仅仅下降到73%。


人眼感知亮度与LED显示屏的实际亮度这条非线性的曲线,被叫做伽马曲线(如图1)。从伽马曲线可以看到,人眼对亮度变化的观感是比较主观的,与LED显示屏实际亮度变化幅度并不一致。



图一:伽玛曲线


接下来再来了解人眼对颜色感知变化的特点。图2是CIE色度图,颜色可以用色坐标或者光波长来表示,例如常见的LED显示屏的波长,红色LED为620纳米,绿色LED为525纳米,蓝色LED为470纳米。


一般来说,在均匀色空间中,人眼对于色差的宽容度是△Euv=3,也被称为视觉可感知色差,当LED之间的色差小于此数值时,被认为差异性不大,当△Euv>6表示人眼感觉到两色之间的严重色差。


或者一般认为波长差异大于2-3纳米时,人眼可以感觉到色差,但是人眼对于不同颜色的敏感程度还是存在差异,不同的颜色人眼能感觉到的波长差异并不固定。



图二:色度坐标图


通过人眼对亮度、颜色的变化规律来看,LED显示屏需要将亮度、颜色差异控制在人眼感觉不到的差异范围内,这样人眼在观看LED显示屏时才会感到亮度、颜色一致性较好。LED显示屏所用的LED封装器件或者LED芯片的亮度、颜色范围,对显示的一致性有很大的影响。


例如雷曼一款LED封装器件通过分光分色,红光的亮度范围为1840mcd—2400mcd,亮度跨度为30%。绿光波长520纳米—523纳米的产出率92%,517纳米—520纳米产出率8%。


在制作LED显示屏时,可以选择亮度、波长在一定范围内的LED封装器件,例如可以选择亮度跨度在10%-20%以内、波长范围在3纳米以内的LED器件进行制作。图3中,LED红光亮度可以选择1980-2180mcd主档器件,LED绿光波长可以选择520-523纳米的主档器件。


选择亮度范围、波长范围较窄的LED器件,基本上可以保证显示屏的显示一致性达到较好效果。




图3 雷曼一款LED封装器件的亮度产出分布




图3 雷曼一款LED封装器件的波长产出分布


但是一般LED显示屏实际选用的LED封装器件的亮度范围、波长范围可能比以上理想的范围要大,这就导致了人眼可能看出LED发光芯片的亮度、颜色差异。


另外一种情况是COB封装,虽然LED发光芯片的来料亮度、波长都可以控制在理想的范围内,但是也会导致亮度、颜色的不一致。



图3 LED显示屏的逐点校正


为了解决LED显示屏的这种不一致性,提高显示质量,可以采用逐点校正技术。


逐点校正是通过对LED显示屏上的每个子像素的亮度和色度数据进行采集,给出每个基色子像素的校正系数,将其反馈给显示屏的控制系统,由控制系统应用校正系数,实现对每一个基色子像素的差异性驱动,从而提高显示屏的亮度、色度的均匀性和色彩保真度。


小结:


人眼对于LED发光芯片的亮度变化的感知,与LED发光芯片实际亮度的变化呈现一种非线性关系,这条曲线叫做伽马曲线,人眼对于颜色不同波长的敏感性不同,LED显示屏显示效果要好,显示屏的亮度、颜色的差异要控制在人眼不能识别的范围,这样LED显示屏才能呈现较好的一致性。


LED封装器件或者COB封装的LED发光芯片的亮度、波长都有一定的范围,为了让LED显示屏呈现较好的一致性,可以采用逐点校正技术,实现高品质LED显示屏亮度、色度的一致,提高显示屏的显示质量。