LED顯示屏中逐點校正的作用和技術(shù)

一、逐點校正技術(shù)概念

當(dāng)前LED芯片生產(chǎn)制程現(xiàn)狀，決定了即便是同批次生產(chǎn)出的LED芯片，其個體間發(fā)光強度與主波長依然存在相當(dāng)大的差異性。對于LED顯示應(yīng)用來說，這種差異性將嚴重影響顯示質(zhì)量，必須首先通過分光分色對光度、色度以及電參數(shù)等指標進行分類篩選后，才能應(yīng)用于同一張顯示屏上。

然而，用分光分色的方法來解決芯片個體光度色度不一致的問題，由于精度不足，后續(xù)工藝流程的影響，以及老化過程的光衰不一致等因素，并不能達到完美畫質(zhì)。此外，已使用一段時間后的顯示屏也會因光衰不一致等因素顯示質(zhì)量下降，出現(xiàn)“花屏”，這也是分光分色鞭長莫及的。

因此，業(yè)界嘗試從顯示屏制造的最后一道流程著手，通過對差異性的LED燈點采用差異性的驅(qū)動來解決該問題，這就是逐點校正。

上世紀90年代后期，國內(nèi)外出現(xiàn)逐點校正的理論雛形，并開啟了這一技術(shù)的實踐探索。然而，由于缺乏適用的通用數(shù)據(jù)采集工具以及技術(shù)壁壘等因素，該技術(shù)的研究長期處于不連續(xù)、不系統(tǒng)，自成一家缺乏交流的狀態(tài)，逐點校正也缺乏一個公認的定義。目前，比較完整的定義如下：

逐點校正，即通過對LED屏上的每顆燈點區(qū)域的亮度（和色度）數(shù)據(jù)進行采集，得出對于每顆燈點的校正系數(shù)（或?qū)τ诿總€像素的系數(shù)矩陣），將其反饋給顯示屏的控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)應(yīng)用校正系數(shù)實現(xiàn)對每顆燈點的差異性驅(qū)動，從而大幅提高顯示屏的像素亮度（色度）均勻性。

二、為什么要使用逐點校正

因為沒有校正的LED顯示屏的均勻度無法達到理想水平，畫質(zhì)與其他平板顯示技術(shù)相比存在明顯差距。導(dǎo)致LED顯示屏均勻度不佳的因素非常多，如：

天生缺陷――LED本身的離散性天生缺陷－－LED恒流驅(qū)動芯片的電流離散性光軸的離散性導(dǎo)致的LED燈誤差：顯示屏制造過程中引入的其他眾多因素：

（1）模塊拼裝的平整度

（2）箱體拼裝的平整度

（3）面罩的平整度，以及墨色的離散性

（4）模塊內(nèi)部熱量分布的不均勻性

因此，所有LED屏出廠時都在一定程度上存在著均勻度不理想問題。

而當(dāng)LED顯示屏使用一段時間以后，由于LED個體光衰的差異，以及其他外部原因影響，均勻度必將進一步惡化，表現(xiàn)出來就是顯示畫面上出現(xiàn)大量麻點、亮暗斑甚至馬賽克等，俗稱“花屏”現(xiàn)象。

目前顯示屏的投資動輒數(shù)百萬上千萬，多用于商業(yè)廣告與演出等場合，對顯示屏的圖像質(zhì)量要求很高。LED顯示屏的理論壽命有10萬個小時，但實際上，一塊顯示屏在運行約5000～10000小時以后就會均勻度惡化，開始變花，商業(yè)價值降低，在15000～20000小時以后，商業(yè)價值幾乎喪失殆盡，造成極大的社會資源浪費。

無論是在出廠前還是使用一段時間后，逐點校正技術(shù)都可以讓用戶以非常短的時間、和非常低的成本大幅提升顯示屏的均勻度，顯著改善圖像質(zhì)量。應(yīng)用于出廠前，逐點校正是一種品質(zhì)提升手段，意味著競爭力的提升和利潤空間的拓展；應(yīng)用于使用一段時間后，逐點校正可以延長LED顯示屏的“悅眼壽命”，為用戶創(chuàng)造出更多商業(yè)價值，減少資源浪費。

三、當(dāng)前LED顯示屏逐點校正技術(shù)

由于不同的LED燈珠的亮度與主波長存在相當(dāng)大的差別，這導(dǎo)致LED顯示屏不同區(qū)域存在亮度與色度的差異，出現(xiàn)色塊、白斑、花屏等癥狀，而不能被越來越挑剔的客戶所接受，從而導(dǎo)致LED企業(yè)的損失。

規(guī)范的LED顯示屏制造流程是首先通過分光分色對光度、色度以及電參數(shù)等指標進行分類篩選后，把指標非常接近的LED燈珠應(yīng)用與同一批次的LED顯示屏上。然而外行人不知道這說著容易，做著實在太難。首先分光分色機價格不菲，不是普通廠家能夠承受的，就算你托關(guān)系找到大廠租借機器使用也還存在一個大難題，就是比方你需要5萬顆指標非常接近的LED燈珠，你得準備幾十萬顆燈珠來篩選吧，數(shù)量太少是不能呢選擇出合格的5萬顆燈珠的，對于一家小廠來說就要壓款購買幾十萬顆燈珠，而其中大部分不知何年何夕才能賣出，而燈珠的價格是快速下降的，你說能行得通嗎？加之后續(xù)工藝流程的影響，以及光衰不一致等因素，并不能達到全屏的光色平衡。因此，業(yè)界嘗試通過對逐個LED燈逐個采用針對性驅(qū)動參數(shù)調(diào)整來解決該問題，這就是逐點校正。

目前逐點校正常用的定義為：通過對LED顯示屏上的每顆燈的亮度（和色度）數(shù)據(jù)進行采集，得出對于每顆燈點的校正系數(shù)（即對于每個像素的系數(shù)矩陣），將其反饋給顯示屏的控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)應(yīng)用校正系數(shù)實現(xiàn)對每顆燈點對點的差異性驅(qū)動，從而大幅提高顯示屏的像素亮度與色度均勻性。

從上面的定義可以看到，逐點校正技術(shù)可以分解為以下三個部分：

1. 原始數(shù)據(jù)采集；

2. 校正數(shù)據(jù)生成；

3. 驅(qū)動控制；

以下就這三個方面分別進行分析闡述。

A．原始數(shù)據(jù)采集

原始數(shù)據(jù)采集是逐點校正的第一步，是最基礎(chǔ)的一步，也是最艱難的一步。按照采集參數(shù)看，可分為亮度數(shù)據(jù)和色度數(shù)據(jù)兩種；按照采集對象分，可分為模塊級采集，箱體級采集與全屏分區(qū)域采集；按照采集環(huán)節(jié)分，可分為使用前的廠內(nèi)采集與使用后的用戶現(xiàn)場采集；

從采集的技術(shù)路線與工具的角度看，則大致可以分為以下幾個方向：

1. 機械光度探頭：即用機械傳動裝置控制光度探頭依次逐個采集每顆燈點的數(shù)。這種采集方法的優(yōu)點在于精度高，但無法實現(xiàn)現(xiàn)場校正。

2. 數(shù)碼相機：利用數(shù)碼相機對燈點的成像灰度數(shù)據(jù)，來實現(xiàn)逐點校正，是當(dāng)前最廉價的采集解決方案。數(shù)碼相機方案的優(yōu)點在于設(shè)備價格低廉易得，缺點在于精度低、穩(wěn)定度差。

3. 基于CCD的亮度色度分布測量儀器：此類儀器的研發(fā)伴隨著全球平板顯示產(chǎn)業(yè)的高速增長，其利用成像亮度測量原理，可高效獲取成像平面上任意區(qū)域的亮度色度值。這類設(shè)備精度高，穩(wěn)定性好，校正效果佳，但價格相對昂貴。[!--empirenews.page--]

B．校正數(shù)據(jù)的生成

校正數(shù)據(jù)的生成可分解為3個部分，一是原始數(shù)據(jù)降噪處理，二是校正目標值設(shè)定，三是校正數(shù)據(jù)生成。

1 原始數(shù)據(jù)降噪處理

其中最困難的技術(shù)突破在于"原始數(shù)據(jù)降噪處理"，因為獲得的數(shù)據(jù)因環(huán)境的干擾和設(shè)備固有的本底誤差總是存在干擾噪音，即誤差，怎樣通過數(shù)據(jù)處理來糾正一直是個難題，以色列特拉維夫大學(xué)早在60年代就開始這些工作，不過當(dāng)時的目的主要是為軍事服務(wù)，沒想到的是后來研究成果卻得到廣泛應(yīng)用，比如醫(yī)學(xué)常用的血管數(shù)字減影DSA，現(xiàn)在也應(yīng)用于LED顯示屏，通過其特別的γ算法，可以很好的糾正干擾。

2 校正目標值的設(shè)定

當(dāng)前，很多數(shù)碼相機校正方案都將目標值的設(shè)定環(huán)節(jié)放在采集之前，然而不同的顯示屏有著不同的最佳平衡點，尤其是色度校正。應(yīng)當(dāng)將目標值的設(shè)定放在采集完成之后，合理的目標值設(shè)定要依據(jù)采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析得出，并提供各種參數(shù)、圖表和效果圖幫助用戶調(diào)整目標值。

C．驅(qū)動控制

驅(qū)動控制的實現(xiàn)有兩種途徑：一為電流幅度控制，二為脈沖寬度（PWM）控制。由于電流幅度與亮度并不是嚴格的線性關(guān)系，且電流的增減會引起LED芯片主波長的偏移，因此，電流控制應(yīng)用得越來越少，當(dāng)前逐點校正驅(qū)動控制實現(xiàn)的主要方式為調(diào)節(jié)脈寬。

國內(nèi)主要控制系統(tǒng)供應(yīng)商早已實現(xiàn)逐點的LED燈點差異性驅(qū)動控制，但由于通用采集設(shè)備的缺失，直到2009年，逐點校正仍是少數(shù)自有控制系統(tǒng)的LED企業(yè)的獨有技術(shù)優(yōu)勢。隨著采集設(shè)備的突破進展，到2011年已逐漸成為控制系統(tǒng)入市的必備利器。到今天，全彩顯示屏控制系統(tǒng)不具備逐點校正已無法在市場上立足。

綜上所述，LED顯示屏逐點校正技術(shù)與LED節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為目前LED顯示屏最據(jù)市場價值的技術(shù)，得到迅速的發(fā)展。

四、逐點校正技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

逐點校正在經(jīng)歷了90年代末-2008年近十年漫長的萌芽期、2008年-2010年三年的快速成長期之后，即將在理論與實踐的積累過程中、在分工進一步細化、流程標準化、協(xié)議統(tǒng)一化、評估規(guī)范化的進程中，逐漸步入它的成熟期。

2.1 技術(shù)分工進一步細化、專業(yè)化

在產(chǎn)業(yè)分工日益細化、專業(yè)化的大勢所趨下，逐點校正的采集設(shè)備也呈現(xiàn)出與控制系統(tǒng)分離，日益專業(yè)化的趨勢。

對優(yōu)質(zhì)的追求和市場競爭的推動，讓越來越多的企業(yè)采用專業(yè)的逐點校正采集設(shè)備，將逐點校正固化為一道標準的工藝制程，而不僅僅是產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題后的救急之策。只有專業(yè)細分，才能實現(xiàn)廣泛兼容，也才能使各細分領(lǐng)域都得到專業(yè)團隊持續(xù)專注地深耕細作，資源互補，促進技術(shù)進步。

2.2 更快捷，更簡便，自動化、標準化

逐點校正技術(shù)從最初的機臺校正一張大屏需要一個月時間，發(fā)展到今天的近200平方的大屏校正一夜完成，已取得了劃時代的進步。未來的逐點校正將沿著高效、簡便、自動化、標準化的路線繼續(xù)前行，這是產(chǎn)業(yè)需求所決定的必然趨勢。在實現(xiàn)這個目標的道路上，除了采集設(shè)備的技術(shù)革新之外，更需要業(yè)內(nèi)控制系統(tǒng)合作伙伴的配合與支持，行業(yè)標準的建設(shè)與推廣，還有逐點校正實踐者的經(jīng)驗積累與交流。

3.3 數(shù)據(jù)存儲到模塊

LED顯示屏制造業(yè)一直以來的生產(chǎn)模式是訂單式生產(chǎn)，如今不少大廠開始探索計劃式生產(chǎn)模式，一方面可以縮短供貨周期產(chǎn)生競爭優(yōu)勢，另一方面標準化生產(chǎn)可以從規(guī)模上、從管理上產(chǎn)生效益和競爭優(yōu)勢。計劃式生產(chǎn)意味著模塊或標準箱體庫存，意味著出貨時的組合多樣性；

要適應(yīng)計劃式生產(chǎn)的要求，逐點校正的數(shù)據(jù)存儲最佳方式是放在模塊上，而不是像現(xiàn)在大多放在控制系統(tǒng)的接收卡上。當(dāng)模塊或箱體組裝成顯示屏后，控制系統(tǒng)回讀模塊上的校正數(shù)據(jù)，或回讀原始數(shù)據(jù)后自行根據(jù)校正目標值生成校正系數(shù)，并加以應(yīng)用。這樣的技術(shù)結(jié)構(gòu)，將使得更換模塊后的數(shù)據(jù)維護工作輕而易舉。事實上，國際上著名的LED屏廠商，如Barco，Lighthouse均采用這種校正數(shù)據(jù)存儲方式。