雷曼技术说 | 高品质LED显示屏为什么需要校正

    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？

    PART.1

    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1 伽马曲线

    PART.2

    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2 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%。

    PART.3

    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4 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5 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

    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。