LED顯示屏逐點(diǎn)校正技術(shù)組成介紹

　　一、逐點(diǎn)校正技術(shù)概念

　　當前LED芯片生產(chǎn)制程現狀，決定了即便是同批次生產(chǎn)出的LED芯片，其個(gè)體間發(fā)光強度與主波長(cháng)依然存在相當大的差異性。對于LED顯示應用來(lái)說(shuō)，這種差異性將嚴重影響顯示質(zhì)量，必須首先通過(guò)分光分色對光度、色度以及電參數等指標進(jìn)行分類(lèi)篩選后，才能應用于同一張顯示屏上。

　然而，用分光分色的方法來(lái)解決芯片個(gè)體光度色度不一致的問(wèn)題，由于精度不足，后續工藝流程的影響，以及老化過(guò)程的光衰不一致等因素，并不能達到完美畫(huà)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“花屏”，這也是分光分色鞭長(cháng)莫及的。

　因此，業(yè)界嘗試從顯示屏制造的最后一道流程著(zhù)手，通過(guò)對差異性的LED燈點(diǎn)采用差異性的驅動(dòng)來(lái)解決該問(wèn)題，這就是逐點(diǎn)校正。

　上世紀90年代后期，國內外出現逐點(diǎn)校正的理論雛形，并開(kāi)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據采集工具以及技術(shù)壁壘等因素，該技術(shù)的研究長(cháng)期處于不連續、不系統，自成一家缺乏交流的狀態(tài)，逐點(diǎn)校正也缺乏一個(gè)公認的定義。

　　目前，比較合理的定義為：逐點(diǎn)校正，即通過(guò)對LED屏上的每顆燈點(diǎn)區域的亮度（和色度）數據進(jìn)行采集，得出對于每顆燈點(diǎn)的校正系數（或對于每個(gè)像素的系數矩陣），將其反饋給顯示屏的控制系統，由控制系統應用校正系數實(shí)現對每顆燈點(diǎn)的差異性驅動(dòng)，從而大幅提高顯示屏的像素亮度（色度）均勻性。

　　二、逐點(diǎn)校正技術(shù)組成

　從上面的定義可以看到，逐點(diǎn)校正技術(shù)可以分解為以下四個(gè)部分：

　1. 原始數據采集；

　2. 校正數據生成；

　3. 驅動(dòng)控制；

　4. 采集系統與控制系統的結合；

　以下就這四個(gè)方面分別進(jìn)行分析闡述。

　　2.1 原始數據采集

　原始數據采集是逐點(diǎn)校正的第一步，是最基礎的一步，也是發(fā)展最緩慢最艱難的一步。按照采集參數看，可分為亮度數據和色度數據兩種；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域采集；按照采集環(huán)境分，可分為工廠(chǎng)模式采集與現場(chǎng)模式采集；

　從采集的技術(shù)路線(xiàn)與工具的角度看，則大致可以分為以下幾個(gè)方向：

　1. 機械裝置+光度探頭：即用機械傳動(dòng)裝置控制光度探頭依次逐個(gè)采集每顆燈點(diǎn)的數。早期的實(shí)驗裝置曾經(jīng)是屏體垂直于地面放置，用機架等間距移動(dòng)亮度計逐點(diǎn)測量。后來(lái)逐漸發(fā)展為機臺形式，模塊或單元板水平放置，探頭垂直采集數據。為提高效率，單個(gè)機臺可裝置多個(gè)探頭，筆者見(jiàn)聞中單機臺最多探頭數為16個(gè)，以箱體為單位進(jìn)行采集。

　這種采集方法的優(yōu)點(diǎn)在于精度高，但也有著(zhù)致命的缺陷：效率低。難以實(shí)現大規模工業(yè)化應用。此外，無(wú)法實(shí)現現場(chǎng)校正。近年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，這種機臺式采集方法正漸漸地淡出歷史舞臺。

　2. 數碼相機：利用數碼相機對燈點(diǎn)的成像灰度數據，來(lái)實(shí)現逐點(diǎn)校正，可說(shuō)是當前最廉價(jià)的采集解決方案。08年以來(lái)，幾大顯示屏控制系統廠(chǎng)商均陸續大力投入研發(fā)力量，開(kāi)發(fā)自己的相機采集系統，開(kāi)展逐點(diǎn)校正的實(shí)踐，大大促進(jìn)了逐點(diǎn)校正技術(shù)的推廣和普及。

　數碼相機方案的優(yōu)點(diǎn)在于設備相對廉價(jià)，缺點(diǎn)在于精度低、穩定度差，個(gè)體間一致性差異也很大，難以滿(mǎn)足大規模工業(yè)生產(chǎn)的需求。此外，數碼相機方案多由控制系統廠(chǎng)商結合自身系統獨立開(kāi)發(fā)，互不兼容。

　3. 基于CCD的平面亮度/色度分布測量?jì)x器：此類(lèi)儀器的研發(fā)伴隨著(zhù)全球平板顯示產(chǎn)業(yè)的高速增長(cháng)，其利用成像亮度測量原理，可高效獲取成像平面上任意區域的亮度/色度值。自06年以來(lái)，日本、美國、丹麥、法國、德國以及中國均有相關(guān)產(chǎn)品陸續問(wèn)世，但能滿(mǎn)足LED逐點(diǎn)校正實(shí)用化特殊要求的卻寥寥無(wú)幾。

　這類(lèi)設備精度高，穩定性好，校正效果佳，但價(jià)格相對昂貴。

　4. 工業(yè)CCD采集方案：上述幾個(gè)方向之外，還有一些基于工業(yè)相機的解決方案，如Barco公司自行開(kāi)發(fā)的工業(yè)相機模組校正流水線(xiàn)方案；再如逐點(diǎn)校正的先驅長(cháng)春希達，他們自主研發(fā)并持續完善的工業(yè) CCD校正方案，是國內首創(chuàng )的亮色一體校正解決方案。

　工欲善其事，必先利其器。隨著(zhù)采集工具的效率提高，功能增強，逐點(diǎn)校正的數據采集有了更廣泛的空間和可能性，從工廠(chǎng)延伸到了現場(chǎng)，從新屏延伸到了老屏，從平面屏擴展到了弧形屏乃至異形屏。

　　2.2 校正數據的生成

　校正數據的生成可分解為3個(gè)部分，一是原始數據修正處理，二是校正目標值的設定，三是校正數據的計算生成。其中最重要的技術(shù)突破在于“原始數據修正處理”，尤其是現場(chǎng)校正環(huán)境下的數據修正。

　2.2.1 原始數據修正處理

　現場(chǎng)校正最簡(jiǎn)單的一種情況是：平面屏，選擇顯示屏的最佳觀(guān)眾區域作為單一的數據采集機位，對全屏分區域依次進(jìn)行數據采集。這樣采集到的數據必然帶有因觀(guān)察視角不同引入的系統誤差。采集數據呈現：垂直法線(xiàn)方向亮度高，偏離法線(xiàn)方向亮度下降，偏離角度越大，亮度越低的現象。如果不加以修正，校正后的顯示屏必然將下部暗，上部亮；機位垂直方向暗，兩邊亮；偏離校正點(diǎn)觀(guān)看時(shí)，明暗出現失真。

　而當屏體是外弧形或現場(chǎng)環(huán)境限制，必須多機位才能完成采集時(shí)，由于不同機位采集視角不同，如不加修正，其接縫處必將出現明顯的分界線(xiàn)。

　上述問(wèn)題導致很多屏無(wú)法進(jìn)行現場(chǎng)校正。近來(lái)，有數碼相機方案采用鄰區對比反饋的方式，也有設備采用拍攝全屏圖像做參考的方式進(jìn)行修正。

　2.2.2 校正目標值的設定

　校正目標值的設定也是逐點(diǎn)校正技術(shù)值得深入探討的一部分。眾所周知，亮度校正損失亮度，色度校正既損失亮度也會(huì )損失色域空間和色彩飽和度。那么如何設定合理的校正目標亮度和色度值，結合客戶(hù)需求，在亮度、色域和均勻度之間找到最佳平衡點(diǎn)呢？

　當前，很多數碼相機校正方案，因為缺乏中間數據，都將目標值的設定環(huán)節放在采集之前，然而不同的顯示屏有著(zhù)不同的最佳平衡點(diǎn)，尤其是色度校正，目標值設定的不合理，將直接導致校正失??！合理的目標值設定依賴(lài)采集數據的統計分析，因此，我們將目標值的設定放在采集完成之后，并提供各種輔助參數和圖線(xiàn)幫助用戶(hù)調整目標值。

　　2.3 驅動(dòng)控制

　有了校正數據，還需要控制系統的正確應用，才能實(shí)現逐點(diǎn)校正。

　驅動(dòng)控制的實(shí)現有兩種途徑：一為電流幅度控制，二為脈沖寬度控制（PWM方式）。由于電流幅度與亮度并不是嚴格的線(xiàn)性關(guān)系，且電流的增減會(huì )引起LED芯片主波長(cháng)的偏移，因此，電流控制應用得越來(lái)越少，當前逐點(diǎn)校正驅動(dòng)控制實(shí)現的主要方式為調節脈寬。

　國內主要控制系統供應商早已實(shí)現逐點(diǎn)的LED燈點(diǎn)差異性驅動(dòng)控制，只是由于通用采集設備的缺失，直到2008年，逐點(diǎn)校正仍是少數自有控制系統的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的獨有技術(shù)優(yōu)勢。隨著(zhù)采集設備的突破進(jìn)展，08年還大部分停留在宣傳賣(mài)點(diǎn)上，無(wú)法實(shí)用起來(lái)的控制系統逐點(diǎn)校正功能，到2010年已逐漸成為控制系統入市的必備利器。到今天，市場(chǎng)上的全彩顯示屏控制系統，不具備亮度逐點(diǎn)校正能力的已寥寥無(wú)幾。

　但是，逐點(diǎn)校正的驅動(dòng)控制方面，也還存在有待完善的地方，表現在以下幾個(gè)方面：

　1. 校正的低輝及線(xiàn)性表現有待改善；

　2. 目前具備色度校正功能的系統尚為數不多；

　3. 校正后帶載點(diǎn)數有待擴展；

　此外，除了利用控制系統實(shí)現驅動(dòng)控制外，還有一種技術(shù)思路是通過(guò)對前端視頻流進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，從信號源的層面實(shí)現校正?？煞譃橛布?shí)