LED顯示屏中逐點(diǎn)校正的作用和技術(shù)

一、逐點(diǎn)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(gè)體間發(fā)光強(qiáng)度與主波長依然存在相當(dāng)大的差異性。對(duì)于LED顯示應(yīng)用來說，這種差異性將嚴(yán)重影響顯示質(zhì)量，必須首先通過分光分色對(duì)光度、色度以及電參數(shù)等指標(biāo)進(jìn)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(gè)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(dá)到完美畫質(zhì)。此外，已使用一段時(shí)間后的顯示屏也會(huì)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(duì)差異性的LED燈點(diǎn)采用差異性的驅(qū)動(dòng)來解決該問題，這就是逐點(diǎn)校正。

上世紀(jì)90年代后期，國內(nèi)外出現(xiàn)逐點(diǎn)校正的理論雛形，并開啟了這一技術(shù)的實(shí)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(diǎn)校正也缺乏一個(gè)公認(rèn)的定義。目前，比較完整的定義如下：

逐點(diǎn)校正，即通過對(duì)LED屏上的每顆燈點(diǎn)區(qū)域的亮度（和色度）數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，得出對(duì)于每顆燈點(diǎn)的校正系數(shù)（或?qū)τ诿總€(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)每顆燈點(diǎn)的差異性驅(qū)動(dòng)，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(diǎn)校正

因?yàn)闆]有校正的LED顯示屏的均勻度無法達(dá)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(dòng)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(shí)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(shí)間以后，由于LED個(gè)體光衰的差異，以及其他外部原因影響，均勻度必將進(jìn)一步惡化，表現(xiàn)出來就是顯示畫面上出現(xiàn)大量麻點(diǎn)、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(dòng)輒數(shù)百萬上千萬，多用于商業(yè)廣告與演出等場(chǎng)合，對(duì)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(gè)小時(shí)，但實(shí)際上，一塊顯示屏在運(yùn)行約5000～10000小時(shí)以后就會(huì)均勻度惡化，開始變花，商業(yè)價(jià)值降低，在15000～20000小時(shí)以后，商業(yè)價(jià)值幾乎喪失殆盡，造成極大的社會(huì)資源浪費(fèi)。

無論是在出廠前還是使用一段時(shí)間后，逐點(diǎn)校正技術(shù)都可以讓用戶以非常短的時(shí)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(diǎn)校正是一種品質(zhì)提升手段，意味著競(jìng)爭力的提升和利潤空間的拓展；應(yīng)用于使用一段時(shí)間后，逐點(diǎn)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(jià)值，減少資源浪費(fèi)。

三、當(dāng)前LED顯示屏逐點(diǎn)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(duì)光度、色度以及電參數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行分類篩選后，把指標(biāo)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(shí)在太難。首先分光分色機(jī)價(jià)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(jī)器使用也還存在一個(gè)大難題，就是比方你需要5萬顆指標(biāo)非常接近的LED燈珠，你得準(zhǔn)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(duì)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(jià)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(dá)到全屏的光色平衡。因此，業(yè)界嘗試通過對(duì)逐個(gè)LED燈逐個(gè)采用針對(duì)性驅(qū)動(dòng)參數(shù)調(diào)整來解決該問題，這就是逐點(diǎn)校正。

目前逐點(diǎn)校正常用的定義為：通過對(duì)LED顯示屏上的每顆燈的亮度（和色度）數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，得出對(duì)于每顆燈點(diǎn)的校正系數(shù)（即對(duì)于每個(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)每顆燈點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的差異性驅(qū)動(dòng)，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(diǎn)校正技術(shù)可以分解為以下三個(gè)部分：

1. 原始數(shù)據(jù)采集；

2. 校正數(shù)據(jù)生成；

3. 驅(qū)動(dòng)控制；

以下就這三個(gè)方面分別進(jìn)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(diǎn)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(duì)象分，可分為模塊級(jí)采集，箱體級(jí)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(chǎng)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(gè)方向：

1. 機(jī)械光度探頭：即用機(jī)械傳動(dòng)裝置控制光度探頭依次逐個(gè)采集每顆燈點(diǎn)的數(shù)。這種采集方法的優(yōu)點(diǎn)在于精度高，但無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)校正。

2. 數(shù)碼相機(jī)：利用數(shù)碼相機(jī)對(duì)燈點(diǎn)的成像灰度數(shù)據(jù)，來實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)校正，是當(dāng)前最廉價(jià)的采集解決方案。數(shù)碼相機(jī)方案的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備價(jià)格低廉易得，缺點(diǎn)在于精度低、穩(wěn)定度差。

3. 基于CCD的亮度色度分布測(cè)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(cè)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(jià)格相對(duì)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(gè)部分，一是原始數(shù)據(jù)降噪處理，二是校正目標(biāo)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?yàn)楂@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(gè)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(shí)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(biāo)值的設(shè)定

當(dāng)前，很多數(shù)碼相機(jī)校正方案都將目標(biāo)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(diǎn)，尤其是色度校正。應(yīng)當(dāng)將目標(biāo)值的設(shè)定放在采集完成之后，合理的目標(biāo)值設(shè)定要依據(jù)采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)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(biāo)值。

C．驅(qū)動(dòng)控制

驅(qū)動(dòng)控制的實(shí)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(yán)格的線性關(guān)系，且電流的增減會(huì)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(diǎn)校正驅(qū)動(dòng)控制實(shí)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(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)的LED燈點(diǎn)差異性驅(qū)動(dòng)控制，但由于通用采集設(shè)備的缺失，直到2009年，逐點(diǎn)校正仍是少數(shù)自有控制系統(tǒng)的LED企業(yè)的獨(dú)有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著采集設(shè)備的突破進(jìn)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(diǎn)校正已無法在市場(chǎng)上立足。

綜上所述，LED顯示屏逐點(diǎn)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(chǎng)價(jià)值的技術(shù)，得到迅速的發(fā)展。

四、逐點(diǎn)校正技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)

逐點(diǎn)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(shí)踐的積累過程中、在分工進(jìn)一步細(xì)化、流程標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)議統(tǒng)一化、評(píng)估規(guī)范化的進(jìn)程中，逐漸步入它的成熟期。

2.1 技術(shù)分工進(jìn)一步細(xì)化、專業(yè)化

在產(chǎn)業(yè)分工日益細(xì)化、專業(yè)化的大勢(shì)所趨下，逐點(diǎn)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(shì)。

對(duì)優(yōu)質(zhì)的追求和市場(chǎng)競(jìng)爭的推動(dòng)，讓越來越多的企業(yè)采用專業(yè)的逐點(diǎn)校正采集設(shè)備，將逐點(diǎn)校正固化為一道標(biāo)準(zhǔn)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(xì)分，才能實(shí)現(xiàn)廣泛兼容，也才能使各細(xì)分領(lǐng)域都得到專業(yè)團(tuán)隊(duì)持續(xù)專注地深耕細(xì)作，資源互補(bǔ)，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。

2.2 更快捷，更簡便，自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化

逐點(diǎn)校正技術(shù)從最初的機(jī)臺(tái)校正一張大屏需要一個(gè)月時(shí)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(shí)代的進(jìn)步。未來的逐點(diǎn)校正將沿著高效、簡便、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)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(shì)。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)與推廣，還有逐點(diǎn)校正實(shí)踐者的經(jīng)驗(yàn)積累與交流。

3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)劃式生產(chǎn)模式，一方面可以縮短供貨周期產(chǎn)生競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)，另一方面標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)可以從規(guī)模上、從管理上產(chǎn)生效益和競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。計(jì)劃式生產(chǎn)意味著模塊或標(biāo)準(zhǔn)箱體庫存，意味著出貨時(shí)的組合多樣性；

要適應(yīng)計(jì)劃式生產(chǎn)的要求，逐點(diǎn)校正的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(biāo)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(hù)工作輕而易舉。事實(shí)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(chǔ)方式。