2. 不同箱体之间的亮色度一致性
箱体校正和现场校正有一个显著的差异点,就是箱体在校正时是未拼接的,在校正时缺乏周围区域作为参照物,而在校正后需要确保箱体任意拼接且不存在亮色度差异。
更重要的是,人眼视觉系统作为一个带通滤波器,对平缓渐变的亮度差异或角分辨率极小的细节差异并不敏感,而对于带有中低频成分的边缘台阶信号却极为敏感。
应用到LED显示屏领域,体现为人眼只能够分辨LED像素间4-5%以上的亮度差异,却能够轻易识别出1%的箱体亮色度差异。
也就是说,人眼对箱体内部像素的一致性要求较低,而对箱体之间的一致性要求较高。因此,箱体之间的亮色度一致性是箱体校正特有的关键技术。
箱体之间的亮色度不一致主要体现在两个方面:
(1)箱体之间的平均亮色度存在差异,当拼接箱体的时候,就会出现明显的边界线,这可以通过调整色域和设置合适的目标值来实现;必要时,需要配备精度更高的色度计来进行辅助测量。
(2)箱体的亮色度分布呈现为梯度渐变分布,这是由于箱体测量数据存在梯度分布现象导致的。
由于视觉系统对于低频即平滑渐变的亮度差异并不敏感,这种问题很难在单箱体校正时被发现。
但将箱体拼接在一起的时候,拼接处的亮度就会发生较大的跳变,形成明显的拼接线。
这就要求校正系统能够检测并解决测量数据的梯度分布问题。
一、LED显示屏箱体校正简介
箱体校正是产线校正的一种,要求LED显示屏生产厂商在生产流水线增加该环节。
一般情况下,箱体校正是安排在出厂前的后一个环节,主要用以消除箱体内部和箱体之间的亮度和色度差异,提高拼接后LED显示屏的均匀性。
在生产环节中除了增加校正环节,厂商一般还需要跟进屏体出厂的校正效果。
常用的做法有以下三种:一是将所有箱体拼接起来,观察显示效果,但拼接的工作量比较大,实现起来不方便;二是随机地抽取部分箱体进行拼接,观察校正效果;三是利用校正系统记录的测量数据对所有箱体的校正效果进行仿真评估。
箱体校正需要在暗室中进行,需要配备面阵成像设备和色度计各一台,用于测量各个箱体的亮度和色度信息。
为了保证所有箱体的校正过程在不受外界环境条件的影响下进行,达到其亮度、色度一致性的目标,要求暗室完全密封,且温度和湿度为恒定值,在校正过程中,必须固定箱体和校正仪器的位置,箱体必须安放在底座之上,避免地面反光的影响。
与现场校正类似,对于每一个箱体来说,箱体校正的过程包括数据采集、数据分析、目标值设定、校正系数计算以及系数上传,同时也需要控制系统的配合。
二、关键技术与难点
箱体校正是提高LED显示屏图像质量的有效途径,其关键技术方面主要体现在以下两个方面:一是箱体内部的像素间均匀性,二是箱体之间的亮色度一致性。
1.箱体内部的像素间均匀性
箱体内部的像素间均匀性校正和现场校正基本类似,比较成熟,包括亮色度均匀性校正和亮暗线修正:
但是,我们认为后续校正并不是万能的。其中,光轴不一致、光强分布曲线不一致、衰减特性不一致、拼装精度差以及设计的不规范等是无法通过后续校正来消除的,甚至这种后续校正会使光轴、衰减、拼装精度方面的不一致更加恶化。
因此,通过实践我们的结论是:后续校正仅仅是治表,而LED参数细分才是治本,才是LED显示产业未来的主流。
而论到显示屏均匀性与清晰度的关系,业界则常常存在一个认识上的误区,即以分辨率替代清晰度。
其实显示屏清晰度是人眼对显示屏分辨率、均匀性(信噪比)、亮度、对比度等多项因素综合的主观感受。
单纯缩小物理像素间距提高分辨率,而忽视均匀性,对提高清晰度是毫无疑义的。
试想一个存有严重“灰尘效应”和“马赛克现象”的显示屏,即使它的物理像素间距再小,分辨率再高,也不可能得到一个良好的图像清晰度。
因此,从某种意义上讲,目前制约LED显示屏清晰度改善的主因是“均匀性”而不是“物理像素间距”。
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显示屏像素失控
造成显示屏像素失控的原因很多,其中主要的原因就是“LED失效”。
LED失效的主因又可分为两个方面:一是LED自身品质不佳;二是使用方法不当。通过分析我们归纳出LED失效模式和上述两个主因之间的对应关系。
上述我们谈到很多LED的失效通常在LED的常规检验测试中是无法发现的。除了在受到静电放电、大电流(造成结温过高)、外部强力等不当使用外,很多LED失效是在高温、低温、温度快速变化或其他恶劣条件下,由于LED芯片、环氧树脂、支架、内引线、固晶胶、PPA杯体等材料热膨胀系数的差异,引发其内部应力的不同而产生的,因此,LED的质量检测是一项十分复杂的工作。
LED显示屏箱体校正可以大幅度改善拼接后显示屏的显示质量,且相对现场校正效率较高,不受时间和场地的限制,成本也较低。因此,箱体校正技术将成为LED显示屏制造环节中不可或缺的一部分,具有良好的应用前景。
由于LED发光管的离散性、衰减性和电路元器件的离散性等原因,LED显示屏存在亮度和色度不一致的现象,严重地影响显示质量。为了克服LED显示屏亮度、色度非均匀性问题,逐点校正技术应运而生,且发展迅速,它可以显著地提高LED显示屏的均匀性,改善显示质量。
根据应用场合的不同,逐点校正技术又可以分为两种:一种是生产线上的逐箱校正(箱体校正);另一种是现场的大屏校正(现场校正)。
现场校正技术可以选择合适的观看地点进行校正,保证LED显示屏在现场应用环境中达到满意的显示效果,但复杂多变的现场环境和异地技术支持是限制现场校正面临的难题。
尤其是一些国外订单现场校正的成本和难度都比较大。
为了确保出厂LED屏体的均匀性,降低技术支持成本,箱体校正技术就体现出自己的特有价值。
箱体校正可以大幅度改善拼接后显示屏的显示质量,且相对现场校正效率较高,不受时间和场地的限制,成本也较低。因此,箱体校正技术将成为LED显示屏制造环节中不可或缺的一部分,具有良好的应用前景。