LED顯示屏主要參數相互關(guān)系的大討論

　　1、引言　　

　　在LED顯示屏的主要光電參數中，有亮度，視角，均勻性，對比度，刷新頻率等，當然還有灰度級、亮度等級及基色主波長(cháng)誤差等一些關(guān)鍵參數。

　　將基色的發(fā)光亮度按強度大小劃分，就是灰度級。顯示屏能產(chǎn)生的灰度級越高，顯示的顏色和圖像層次就越多。在數字化系統中，灰度級控制的能力由灰度級數量來(lái)表示，所謂灰度級數量就是指可以進(jìn)行控制的灰度級等級的多少。有關(guān)這方面的探討已經(jīng)很多，同樣亮度等級及基色主波長(cháng)誤差等分析已經(jīng)出現于諸多文獻，由于篇幅所限，本文這里就不再贅述了。

　　下面，本文從上述顯示屏的亮度，視角，均勻性，對比度，刷新頻率等主要參數出發(fā)，簡(jiǎn)要說(shuō)明其相互之間的關(guān)系。

　　2 、LED顯示屏亮度同視角之間的關(guān)系

　　LED顯示屏的發(fā)光強度是確定的，由于顯示屏不是朗勃發(fā)光體，因此在一般情況下，其發(fā)光的分布大致同LED的像素發(fā)光分布近似，由

（2-1）

　　可知，在增大某一個(gè)特定方向（如法線(xiàn)方向）的亮度時(shí)，其它方向的亮度將會(huì )受到削弱，造成整個(gè)屏幕的視角指標下降，觀(guān)看的范圍變小。另外，LED顯示屏的使用環(huán)境千差萬(wàn)別，環(huán)境照度不一樣也會(huì )對整個(gè)屏幕的觀(guān)看效果有很大影響，根據（2-1）看到，在環(huán)境照度大而成本不變的條件下，只有加強特定方向的亮度保證屏幕的亮度指標，犧牲視角的指標；可是反過(guò)來(lái)，環(huán)境照度較小的條件下，過(guò)份強調特定方向的亮度則不是必要的，反而影響了整個(gè)屏幕的實(shí)際光電性能。這樣也就造成了在競投標中不切實(shí)際的互相攀比，用戶(hù)對此又不了解，致使許多標書(shū)中要求的“最大亮度”往往遠遠高于實(shí)際需要。

　　基于以上原因，建議為了引導用戶(hù)正確理解LED顯示屏的“最大亮度”這個(gè)性能指標，行業(yè)有必要給出一個(gè)指導：在某些場(chǎng)合，在不同照度的使用環(huán)境下，應在保證視角的前提下確定亮度指標（即LED顯示屏的亮度達到什么值就可以滿(mǎn)足要求），不要不顧視覺(jué)效果，僅一味強調亮度指標，這樣作出來(lái)的屏除非提高成本，采用很亮的LED燈（一個(gè)后果是可視范圍大了，但是正面由于過(guò)亮無(wú)法觀(guān)看）；否則的話(huà)，由于屏幕的觀(guān)看范圍很小，可能成為低檔次的顯示屏。

　　3 、LED顯示屏亮度同均勻性之間的關(guān)系

　　目前的行業(yè)標準SJ/T11281-2003《LED顯示屏測試方法》亮度均勻性的測量并不牽涉到顯示屏空間位置以及觀(guān)察角度的變化等因素。

　?。?）LED顯示屏觀(guān)察視角同均勻性之間的關(guān)系

　　實(shí)際上，由于LED顯示屏作為一種大屏幕顯示產(chǎn)品，它給人們的視覺(jué)效應可想而知，因此需要從不同角度對LED顯示屏進(jìn)行觀(guān)察，定性分析不同視角和不同的空間分布對LED顯示屏亮度均勻性的影響，以便對LED顯示屏給予更客觀(guān)的評價(jià)。

　　《LED顯示屏測試方法》所規定的亮度均勻性的測量只是針對LED發(fā)光管的光軸方向的亮度測量。顯示區域1、顯示區域2、顯示區域3的發(fā)光強度角分布曲線(xiàn)及檢測位置1、檢測位置2、檢測位置3如圖3-1所示。根據《LED顯示屏測試方法》對的三個(gè)顯示區域進(jìn)行亮度測量，檢測位置1、檢測位置2、檢測位置3分別位于顯示區域1、顯示區域2、顯示區域3的光軸方向。所測量的亮度值是各個(gè)區域最大的亮度值。本文中假定三個(gè)顯示區域的發(fā)光強度角分布曲線(xiàn)（包括絕對值）完全相同，因此得到LED顯示屏三個(gè)顯示區域的發(fā)光強度相同，LED顯示屏的亮度均勻性達到國家C級標準。

　　由于LED本身視角的問(wèn)題，LED顯示屏的亮度會(huì )隨觀(guān)察角度的改變而改變，影響了顯示屏的顯示效果。觀(guān)察者從不同的角度觀(guān)看顯示屏，亮度的改變會(huì )對LED顯示屏亮度均勻性產(chǎn)生一定影響。

　　LED顯示屏在實(shí)際使用中，觀(guān)察者會(huì )在一定范圍內對顯示屏進(jìn)行觀(guān)察。以圖3-2為例，假設觀(guān)察者在觀(guān)察位置1、觀(guān)察位置2、觀(guān)察位置3對LED顯示屏進(jìn)行觀(guān)察，觀(guān)察者在觀(guān)察位置1、觀(guān)察位置2、觀(guān)察位置3的視軸與圖3-1所示的顯示區域1、顯示區域2、顯示區域3的光軸重合。

　　在觀(guān)察位置1時(shí)，顯示區域1的亮度最大，顯示區域3的亮度最小，顯示區域2的亮度介于兩者之間；在觀(guān)察位置2時(shí)，顯示區域2的亮度最大，顯示區域1和顯示區域3的亮度基本相同，但小于顯示區域2的亮度；在觀(guān)察位置3時(shí)，顯示區域3的亮度最大，顯示區域1的亮度最小，顯示區域2的亮度介于兩者之間。雖然三個(gè)顯示區域的LED發(fā)光強度角分布曲線(xiàn)相同，但是由于LED視角的影響，導致在同一個(gè)觀(guān)察位置，三個(gè)區域亮度值都不相同。

　　顯示區域1，在觀(guān)察位置1時(shí)亮度最大，在觀(guān)察位置3時(shí)亮度最小，在觀(guān)察位置2時(shí)亮度介于兩者之間；顯示區域2，在觀(guān)察位置2時(shí)亮度最大，在觀(guān)察位置1和觀(guān)察位置3時(shí)亮度基本相同，但小于在觀(guān)察位置2時(shí)的亮度；顯示區域3，在觀(guān)察位置3時(shí)亮度最大，在觀(guān)察位置1時(shí)亮度最小，在觀(guān)察位置2時(shí)亮度介于兩者之間，因此LED顯示屏相同區域的亮度會(huì )隨觀(guān)察角度的不同發(fā)生變化。

　　根據LED發(fā)光強度角分布曲線(xiàn)的變化規律，對觀(guān)察位置1、觀(guān)察位置2、觀(guān)察位置3進(jìn)行LED顯示屏整屏亮度分布分析。LED顯示屏亮度分布情況如圖3-3所示。其中(a)是在觀(guān)察位置1觀(guān)察到的LED顯示屏亮度分布情況。(b)是在觀(guān)察位置2觀(guān)察到的LED顯示屏亮度分布情況。(c)是在觀(guān)察位置3觀(guān)察到的LED顯示屏亮度分布情況。

　　在一定的觀(guān)察范圍內，LED顯示屏的相鄰區域的亮度變化大小是由發(fā)光強度角分布曲線(xiàn)的斜率決定的。發(fā)光強度角分布曲線(xiàn)的曲率大，相鄰區域的LED亮度變化越大；發(fā)光強度角分布曲線(xiàn)的曲率小，相鄰區域的LED亮度變化越小。亮度以觀(guān)察位置在顯示屏上的投影為圓心，呈同心圓分布，圓心處最亮，亮度隨半徑的增加而減小，亮度變化與發(fā)光強度角分布曲線(xiàn)的曲率有關(guān)。

　　所以L(fǎng)ED的視角分布對顯示效果的影響不亞于亮度。

　?。?）LED顯示屏空間位置同均勻性之間的關(guān)系

　　此外，假定有兩塊完全相同的顯示屏，其組成模塊完全一致，但是其空間分布不一致。其中一塊顯示屏的顯示模塊隨機分布，而另一個(gè)則是按相鄰顯示模塊差異最小化組合而成，很顯然，就視覺(jué)的均勻度來(lái)看，顯示屏2要優(yōu)于顯示屏1，盡管其組合的顯示模塊完全一致。

　　也就是說(shuō)，完全有必要引入相鄰亮度均勻性的指標來(lái)衡量顯示屏均勻性的優(yōu)劣。

　?。?）LED顯示屏實(shí)際亮度同均勻性之間的關(guān)系

　　還有一點(diǎn)也十分重要，由于目前有很多的顯示屏采用了亮度校正的技術(shù)，因此在保證均勻性指標的前提下，顯示屏的校正亮度（實(shí)際亮度）會(huì )產(chǎn)生一定程度的削弱。因此應在保證均勻性的前提下確定顯示屏的亮度指標，否則最后的顯示屏達不到預期的期望。

　　前面已經(jīng)提到視角的重要性，這里再重申一下：沒(méi)有足夠的視角，均勻性校正是沒(méi)有意義的。甚至于視角的不均勻