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LED顯示屏色度漂移特性的研究

發(fā)布時(shí)間:2011-08-15

中心議題:

  • LED顯示屏色度一致性
  • LED全彩屏衰減及色坐標(biāo)漂移試驗(yàn)

解決方案:

  • LED全彩屏衰減及色坐標(biāo)漂移試驗(yàn)誤差分析
  • LED全彩屏衰減及色坐標(biāo)漂移試驗(yàn)結(jié)果分析


近年來,以LED顯示屏為代表的平板顯示技術(shù)發(fā)展迅速,并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。特別是逐點(diǎn)校正技術(shù)、色域修正技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展,更是大大提高了顯示屏亮度色度的一致性,獲得更優(yōu)異的圖像顯示質(zhì)量。盡管與其他光源相比,led擁有穩(wěn)定性高的突出優(yōu)點(diǎn),但在長時(shí)間工作的情況下也會(huì)不可避免的出現(xiàn)光強(qiáng)的衰減以及色坐標(biāo)的漂移。為了能夠進(jìn)一步了解LED全彩屏長時(shí)間工作的衰減及漂移情況,本文對其做了初步的監(jiān)測實(shí)驗(yàn)。

1、LED顯示屏色度一致性

色度學(xué)是上世紀(jì)發(fā)展起來的以物理光學(xué)、視覺生理學(xué)和視覺心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域?yàn)榛A(chǔ)的綜合性學(xué)科。它超出了通常意義下的物理學(xué)范圍,但又的確隸屬于物理學(xué)范疇。在科學(xué)研究、生產(chǎn)和生活中有許多現(xiàn)象往往和該學(xué)科聯(lián)系在一起,這些現(xiàn)象是物理過程和生理過程的一種混合。

LED全彩屏最終目的就是呈現(xiàn)給人一個(gè)好的視覺效果,其亮度色度的一致性是一個(gè)比較重要的方面。在色度范圍內(nèi),包括色均勻性和色保真度兩個(gè)方面。色均勻性是指同屏各個(gè)像素、模塊、模組之間顯示同一種顏色時(shí)的色差一致性;色保真度則是指顯示屏上的圖像與源圖像或源景物之間的色重現(xiàn)的吻合程度。隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步,市場上主流的LED全彩屏以其14bit甚至更高的色彩表現(xiàn)能力,獲得了較高的色保真度,但與此同時(shí),色均勻性不高帶來的色度一致性水平偏低的問題就愈發(fā)明顯。

通過逐點(diǎn)校正技術(shù)對這種色度上的差異進(jìn)行補(bǔ)償,可以達(dá)到較好的視覺效果。但隨著時(shí)間的推移,LED全彩屏都將出現(xiàn)不同程度的亮度均勻性以及色度差異。為了解這種差異呈現(xiàn)的趨勢,指導(dǎo)LED全彩屏相關(guān)參數(shù)指標(biāo)的確定以及在后期維護(hù)階段進(jìn)行二次校正提供可靠的校正數(shù)據(jù),對LED全彩屏的亮度和色度相關(guān)參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律做深入研究,較準(zhǔn)確地了解其長時(shí)間工作的衰減情況,也就成了一項(xiàng)十分必要的工作。評估LED全彩屏色度一致性好壞的因素有很多,在這里,本文側(cè)重于基色色坐標(biāo)的漂移情況的研究。

2、試驗(yàn)?zāi)P?br />
2.1 試驗(yàn)方案
本文中選用了一塊64*32像素的長春希達(dá)電子技術(shù)有限公司產(chǎn)P7.62點(diǎn)間距的模塊室內(nèi)LED全彩屏作為試驗(yàn)對象。為盡可能模擬屏幕實(shí)際使用情況,在日常的衰減過程中采用50%亮度的白場進(jìn)行每天24小時(shí)的不間斷考驗(yàn)。為模擬顯示屏在交付用戶使用以后的衰減情況,將試驗(yàn)用模塊室內(nèi)LED全彩屏經(jīng)充分老化后,作為衰減試驗(yàn)時(shí)間的起始零點(diǎn),在暗室條件下,每隔6小時(shí)(夜間12小時(shí)),對試驗(yàn)屏按模塊測量其色度參數(shù)的變化情況進(jìn)行采集,測量儀器選用遠(yuǎn)方光電信息有限公司BM-7型彩色亮度計(jì)。

圖1是本試驗(yàn)的系統(tǒng)示意圖。


圖1 LED全彩屏衰減及色坐標(biāo)漂移試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

點(diǎn)亮屏幕的第一個(gè)模塊,通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集;計(jì)算機(jī)提取數(shù)據(jù)并保存;再通過控制系統(tǒng)點(diǎn)亮屏幕的下一個(gè)模塊進(jìn)行測量,依次逐模塊獲取該時(shí)刻屏幕的色度參數(shù)。

2.2 試驗(yàn)誤差分析
可能引起試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常的原因主要有:

  • 測量誤差;
  • 外界雜散光的影響;
  • 工作電流的波動(dòng)。
  • 環(huán)境溫度的變化;[page]

在暗室條件下,LED全彩屏又具有高亮度的特性,外界雜散光的影響就變得微乎其微了;而LED的工作電流,由恒流驅(qū)動(dòng)控制電路保持在20mA,并相對穩(wěn)定,工作電流波動(dòng)的影響雖然存在,但不會(huì)影響整個(gè)衰減過程的總體趨勢;試驗(yàn)過程中的環(huán)境溫度的變化對LED色坐標(biāo)的影響更多的是長期宏觀的;測量誤差的影響可以用表1進(jìn)行說明:


表1 不同測量條件下測得的色坐標(biāo)數(shù)據(jù)

由表1可見,即使人為的偏離基準(zhǔn)測量位置達(dá)10°角,測得的色坐標(biāo)數(shù)據(jù)也沒有明顯變化,因此,除去儀器本身固有的精度等原因帶來的測量誤差,由人對儀器進(jìn)行操作帶來的測量誤差也基本可以忽略。

3、試驗(yàn)結(jié)果分析

對RGB三基色的色坐標(biāo)數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化情況進(jìn)行分析,分別得到圖2、圖3和圖4。


a)

b)
圖2 a)紅基色色坐標(biāo)x值隨時(shí)間變化情況 b)紅基色色坐標(biāo)y值隨時(shí)間變化情況

a)

b)
圖3 a)綠基色色坐標(biāo)x值隨時(shí)間變化情況 b)綠基色色坐標(biāo)y值隨時(shí)間變化情況[page]

a)

b)
圖4 a)藍(lán)基色色坐標(biāo)x值隨時(shí)間變化情況 b)藍(lán)基色色坐標(biāo)y值隨時(shí)間變化情況

由以上結(jié)果,可以看出,LED全彩屏在經(jīng)過充分老化以后,將進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)期,三基色的色坐標(biāo)在小范圍內(nèi)做不規(guī)則變化。其變化幅度有限,可以由表2得出:


表2 三基色色坐標(biāo)變化的峰值數(shù)據(jù)

為更直觀的得到LED全彩屏在本次衰減過程中的變化趨勢,這里進(jìn)一步對其在CIE1976系統(tǒng)下的色坐標(biāo)變化情況做了分析,如圖5、圖6和圖7所示。


a)

b)
圖5 a)紅基色色坐標(biāo)u值隨時(shí)間變化情況 b)紅基色色坐標(biāo)v值隨時(shí)間變化情況[page]

a)

b)
圖6 a)綠基色色坐標(biāo)u值隨時(shí)間變化情況 b)綠基色色坐標(biāo)v值隨時(shí)間變化情況

a)

b)
圖7 a)藍(lán)基色色坐標(biāo)u值隨時(shí)間變化情況 b)藍(lán)基色色坐標(biāo)v值隨時(shí)間變化情況

同時(shí),本文對三基色在衰減過程中波長的變化情況做了進(jìn)一步分析,如表3所示。


表3 衰減過程中三基色波長變化情況

由表3可見,在本次衰減過程中,各基色波長偏移量較小,對顯示屏圖像顯示質(zhì)量影響不大;同時(shí),各基色的波長偏移量體現(xiàn)出一定的差異性。

4、結(jié)論

LED全彩屏在經(jīng)過充分老化后,在一定時(shí)期內(nèi),其色坐標(biāo)變得相對平穩(wěn),只在一個(gè)較小的范圍內(nèi)呈現(xiàn)不規(guī)則的小幅振蕩,在這一時(shí)期內(nèi)色坐標(biāo)的漂移對屏幕圖像質(zhì)量的顯示效果影響不大,在LED顯示屏的后期維護(hù)及二次校正過程中當(dāng)以亮度范圍內(nèi)為主。同時(shí),在短時(shí)期內(nèi),它各個(gè)基色色坐標(biāo)漂移情況盡管較小,但也表現(xiàn)出不同程度的差異性,經(jīng)過一段時(shí)間的衰減過程,屏幕將再次表現(xiàn)出其色度的不一致性,這種情況下,就需要對LED顯示屏同時(shí)進(jìn)行亮度和色度兩方面的維護(hù)和校正。當(dāng)然,短短幾百小時(shí)的監(jiān)測是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,要全面把握LED全彩屏在衰減過程中色坐標(biāo)漂移的規(guī)律性,還需要大量的試驗(yàn)和長期不懈的努力。

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