中心議題：

• LED顯示屏逐點(diǎn)校正后可能出現的問(wèn)題
• LED顯示屏逐點(diǎn)校正效果影響因素
• LED顯示屏逐點(diǎn)校正效果問(wèn)題原因分析

逐點(diǎn)校正做為一項大幅度提升顯示質(zhì)量的技術(shù)，無(wú)論是廠(chǎng)家還是客戶(hù)，其首要的關(guān)注點(diǎn)無(wú)疑是校正效果。然而，當前逐點(diǎn)校正應用的效果還存在著(zhù)各種各樣的不盡如人意的地方。筆者通過(guò)大量的觀(guān)察、交流與校正實(shí)踐，對逐點(diǎn)校正效果存在的常見(jiàn)問(wèn)題及其出現的原因進(jìn)行了歸納與分解。

1 常見(jiàn)問(wèn)題

這里所說(shuō)的逐點(diǎn)校正效果是個(gè)廣義的范疇，包括了廠(chǎng)家與客戶(hù)所關(guān)心的校正后的各種顯示質(zhì)量問(wèn)題，而不僅僅是校正前后的均勻度簡(jiǎn)單對比。

校正后效果可能出現的問(wèn)題如下：
1. 校正后顯示屏亮度下降；
2. 校正后均勻度改善不理想，尤其是校正原始均勻度較好的顯示屏時(shí)看不出效果；
3. 校正后區域/箱體出現邊緣亮暗線(xiàn)或亮暗帶，顯示白平衡時(shí)出現邊緣亮度差或色差；
4. 校正后顯示屏出現區域/箱體間亮度差；
5. 校正2R1G1B的屏時(shí)，紅色校正效果不佳；
6. 校正后顯示屏觀(guān)看視角變小，變換視角、偏離校正位置觀(guān)看均勻度改善程度下降；
7. 校正后顯示低灰時(shí)均勻度惡化；
8. 校正后RGB單色看均勻度良好，顯示白色時(shí)有模塊級嚴重色偏；
9. 冷屏狀態(tài)采集，當屏體溫升后出現規則條紋、色塊或色偏；
10. 逐點(diǎn)校正后良好的均勻度效果的維持時(shí)間？

2 影響因素

逐點(diǎn)校正的效果都與哪些因素相關(guān)？這需要先簡(jiǎn)單梳理下逐點(diǎn)校正的原理與過(guò)程，如下圖所示：

（圖一 注：圖中點(diǎn)劃線(xiàn)左側是顯示屏系統，右側是逐點(diǎn)校正數據采集與運算系統。）

逐點(diǎn)校正正是在這兩大系統的互動(dòng)中完成的：分別單色點(diǎn)亮LED顯示屏，逐點(diǎn)數據測量/采集系統得到屏上每個(gè)燈點(diǎn)的原始亮度/色度數據，并做必要的修正，計算出逐點(diǎn)的校正數據，交給控制系統，由控制系統運用校正數據，實(shí)現對屏上每個(gè)燈點(diǎn)的實(shí)時(shí)的精確驅動(dòng)，完成逐點(diǎn)校正。

連接箭頭線(xiàn)代表聯(lián)系與數據交換，兩大系統的互動(dòng)與數據交換使用虛線(xiàn)箭頭線(xiàn)連接，因為這種連接只是校正過(guò)程臨時(shí)搭建起的數據傳輸通道，校正完成后即可切斷。

由于只有逐點(diǎn)校正采集系統和它提供的校正數據是原顯示屏系統外部引入的，因此，校正后的瑕疵或不足常常被歸咎于采集設備。但事實(shí)上，雖然采集設備的精準穩定是保障逐點(diǎn)校正效果的必要條件和堅實(shí)基礎，但校正的過(guò)程分為四個(gè)環(huán)節：原始數據的采集—校正數據的生成—控制系統的數據應用—顯示屏的實(shí)現。采集設備參與的只是前兩個(gè)環(huán)節，影響校正效果的因素還有很多：

除了采集設備的精準穩定外，還有原理方面的，校正策略方面的，環(huán)境條件和作業(yè)流程方面的，控制系統方面的，還有很多因素來(lái)自于顯示屏本身：驅動(dòng)芯片的固有瑕疵，LED燈的視角，套件與面罩的瑕疵、PCB板的走線(xiàn)、顯示屏散熱的不足甚至電源的負載分配等客觀(guān)物理特性都會(huì )影響到校正后的效果，而顯示屏校正后效果維持的時(shí)間則主要取決于顯示屏的使用狀態(tài)和設計。

3 原因分析

本文第一部分中列舉的校正后出現的問(wèn)題現象僅有一部分的原因在于采集設備本身。以下將逐一進(jìn)行分析說(shuō)明：

3.1 校正后顯示屏亮度下降
校正后亮度下降的原因在于逐點(diǎn)校正技術(shù)的原理。逐點(diǎn)校正的原理是測量出同樣的工作條件下，每顆led燈的亮度，然后根據設定的目標值計算出每顆燈的校正系數，用校正系數調整驅動(dòng)電流的幅度或者占空比，使每顆燈的亮度都達到設定的目標值。
[page]
然而，提高LED工作電流幅度將導致光衰嚴重，壽命下降，且電流變化還會(huì )引起LED波長(cháng)變化，因此控制系統多采用調整占空比即點(diǎn)亮時(shí)長(cháng)的方法來(lái)實(shí)現逐點(diǎn)校正。而占空比的調整區間只能為0～1，這就意味著(zhù)：校正系數的值域區間為0～1，原始亮度低于目標值的LED燈無(wú)法提高亮度達到目標值。

為保證校正后大多數燈都能達到設定的目標值，讓校正有意義，目標值必須設定在平均值以下。因此，校正后顯示屏亮度必然下降，其下降幅度與校正后均勻度改善之間的關(guān)系。

值得注意的是，有些控制系統廠(chǎng)商使用某種特殊策略，可讀取>1的校正數據，實(shí)現中低灰度時(shí)的無(wú)損亮度校正，但使用這種策略校正，在高灰度尤其是顯示白255時(shí)將和沒(méi)有校正一樣。

3.2 校正后均勻度改善不理想，校正原始均勻度較好的顯示屏時(shí)沒(méi)有效果
這種現象多出現于采用數碼相機作為采集設備的情況，原因在于采集設備的精度不足。

數碼相機作為民用成像設備，用作亮度數據測量有著(zhù)先天的局限性。其CCD像素之間的靈敏度差異以及線(xiàn)性度都未經(jīng)校正，而覆蓋在CCD上的Byer彩色濾光片的通光特性也存在著(zhù)相當的不一致，鏡頭的瑕疵、黑圈、畸變等都未經(jīng)校正，輸出的圖像和數據還經(jīng)過(guò)了相機內部圖像處理引擎的污染，這些不可控的因素大大增加了原始數據的不確定性。

原始數據不可靠，校正效果自然不理想。而用精度不足的采集設備來(lái)校正原始均勻度較好如分光比1：1.1的屏，就好比用最小刻度為毫米的尺子來(lái)量頭發(fā)直徑，怎么可能測量得準，校正出效果呢？

3.3 校正后區域/箱體出現邊緣亮暗線(xiàn)或亮帶，顯示白平衡時(shí)出現邊緣亮度差或色差
這種現象一般有兩種成因，都在于采集系統。一是光學(xué)系統的黑圈、畸變、透過(guò)率與光譜響應等未經(jīng)校正；二是對于原始數據的邊緣修正不理想。

光學(xué)系統未經(jīng)校正，會(huì )使得采集的數據呈現出邊緣暗中心亮的系統誤差，導致校正后邊緣亮度高于中心亮度，出現邊緣的亮帶。

高速采集時(shí)通常是一個(gè)區域或箱體的燈點(diǎn)同時(shí)點(diǎn)亮時(shí)測量，因為中心區域燈點(diǎn)周邊雜散光的影響，會(huì )讓采集到的數據呈現邊緣燈點(diǎn)亮度低于中心燈點(diǎn)亮度的現象，在校正后就會(huì )出現邊緣的亮線(xiàn)。逐點(diǎn)校正的專(zhuān)業(yè)采集系統必須對此進(jìn)行修正，修正的不足或過(guò)度就會(huì )產(chǎn)生采集區域或箱體邊緣的亮線(xiàn)和暗線(xiàn)。

而顯示白平衡時(shí)的邊緣亮度差或色差則來(lái)源于RGB三色邊緣與中心區域的亮度差總和與比例。

3.4 校正后顯示屏出現區域/箱體間亮度差
由于顯示屏上燈點(diǎn)太多，不可能一次采集完全部數據，只能分區域或分箱體采集。而校正后顯示屏則可能出現采集區域或者箱體之間的亮度差。

這種亮度差的產(chǎn)生源于兩個(gè)方面：一是采集設備的穩定性不佳；二是分區域或分箱體采集時(shí)環(huán)境條件不一致；穩定性不佳是設備問(wèn)題，導致原始測量數據誤差；而環(huán)境條件不一致則是流程設計和環(huán)境條件控制的問(wèn)題。

采用數碼相機校正，穩定性完全沒(méi)有保障，對于同樣條件下點(diǎn)亮的顯示屏，采集到的數據卻每次不同，忽高忽低，校正后的箱體間自然會(huì )有亮度差。正是因為這種采集設備的缺陷，數碼相機采集方案始終無(wú)法解決工廠(chǎng)模式逐箱體校正后箱體間的亮度差問(wèn)題。

而采用穩定性滿(mǎn)足需求的高精度專(zhuān)業(yè)采集設備，依然需要優(yōu)化流程設計和嚴格控制環(huán)境條件的穩定一致，才能避免區域/箱體間的亮度差出現。常見(jiàn)的環(huán)境因素包括：
1）控制系統的參數設置變化
2）環(huán)境光變化
3）屏體溫度變化
4）電源輸出變化

上述環(huán)境條件的變化都會(huì )引起顯示屏原始亮度的變化，如果不能加以控制，就會(huì )導致被測物理量本身的不穩定，源頭不穩定，即便是采用高穩高精的采集設備，也無(wú)法得到穩定一致的校正結果。也是為保證被測屏亮度處于穩定狀態(tài)，逐點(diǎn)校正流程要求在屏體充分老化后進(jìn)行。

上述環(huán)境因素中，最難控制的是屏體的溫度一致。因此工廠(chǎng)常見(jiàn)的有兩種校正流程，一是冷屏校正，即箱體或指定區域從黑屏狀態(tài)點(diǎn)亮后立刻測量；二是熱屏校正，即將屏點(diǎn)亮一段時(shí)間，讓溫度與亮度都處于一個(gè)穩定狀態(tài)后再測量。

3.5 校正2R1G1B的屏時(shí)，紅色校正效果不佳，遠遜于綠色和藍色
2R1G1B的屏校正的前提是：采集系統能夠識別處理這種像素排布方式，正確輸出數據。在此前提下，出現紅色校正效果不佳的現象，原因在于顯示屏本身及控制系統能力的局限。

對于2R1G1B的實(shí)像素顯示屏，一個(gè)像素中的2顆紅燈是由一個(gè)驅動(dòng)芯片管腳同時(shí)驅動(dòng)的，這就意味著(zhù)2顆紅燈盡管亮度不同，卻只能應用同一個(gè)校正系數，只能將2顆紅燈的平均亮度校正到目標亮度值上。這種校正對于均勻度的改善可以說(shuō)是隔靴搔癢，自然達不到理想效果。曾經(jīng)的實(shí)測數據中，紅綠藍三色原始均方差均在8%左右，校正后，綠藍兩色均方差分別達到1.2%和1.4%，而紅色均方差只能達到4.8%。

而對于2R1G1B的虛擬屏來(lái)說(shuō)，一個(gè)像素中的2顆紅燈是獨立驅動(dòng)的，因此如果控制系統能夠讀取每個(gè)像素4個(gè)校正系數（R1, R2, G, B），并正確應用，紅色是可以達到理想的逐點(diǎn)校正效果的。但當前大多數通用控制系統還只能讀取并應用每像素3個(gè)校正系數（R，G，B）的校正數據，無(wú)法實(shí)現對虛擬屏的校正。

3.6 校正后顯示屏視角變小，偏離校正位置觀(guān)看均勻度下降
這種現象多出現在現場(chǎng)校正，顯示屏視角變小原因在于校正數據未做視角修正；而偏離校正位置觀(guān)看均勻度下降的根源在于顯示屏所用LED燈的視角特性的不一致，在于封裝過(guò)程中的工藝掌控，與采集系統、控制系統無(wú)關(guān)。

這里需要先重申下概念，SJ/T11141-2007中LED顯示屏的視角定義為：觀(guān)察方向的亮度下降到LED顯示屏法線(xiàn)方向亮度的二分之一時(shí)，同一平面兩個(gè)觀(guān)察方向所成的夾角，分為水平視角和垂直視角。顯示屏視角的概念中并沒(méi)有包含顯示均勻度的考量。
[page]
現場(chǎng)校正中，通常選擇最大觀(guān)眾區作為采集機位。在采集機位上，顯示屏的各個(gè)區域視角不同。采集到的亮度數據攜帶著(zhù)視角的信息，視角小的區域亮度高，視角大的區域亮度低，如下圖的實(shí)測亮度模擬圖所示。

（圖二）

如果不對采集到的原始數據進(jìn)行視角的修正，則校正數據就會(huì )是視角小的區域數值小，視角大的區域數值高，在校正機位看，亮度是一致的，然而一旦偏離，就會(huì )觀(guān)察到全屏的亮度分布的不一致，這導致了整屏的視角變小。

視角修正功能可以修正不同采集區域的視角引入的亮度差，修正后的亮度模擬圖如下所示：

（圖三）

每個(gè)燈點(diǎn)在不同的角度觀(guān)看時(shí)亮度是不同的，且每個(gè)燈點(diǎn)隨著(zhù)角度變化的光強分布曲線(xiàn)也不同。下圖為三顆LED燈點(diǎn)的發(fā)光強度隨垂直視角變化的示意圖線(xiàn)：

（圖四）[page]

逐點(diǎn)校正只能通過(guò)控制驅動(dòng)來(lái)改變LED的法線(xiàn)光強，卻無(wú)法改變燈點(diǎn)的光強分布特性。假定圖四中示意的三顆LED燈點(diǎn)位于同一水平線(xiàn)上，即垂直視角相同。當采集機位視角為偏離法線(xiàn)方向15°時(shí)，校正后三顆LED燈點(diǎn)的光強分布如圖五所示：

（圖五）

可以看到，校正后，在采集機位同樣視角15°觀(guān)看，燈點(diǎn)亮度相同，均勻性良好，但偏離校正位置，在不同的視角觀(guān)看時(shí)，因為光強分布的視角特性的不一致，燈點(diǎn)亮度出現差異，偏離越遠，差異越大，顯示屏均勻度自然也就隨之下降。

而原始LED燈點(diǎn)的視角越大，一致性越好，均勻度下降的幅度也就會(huì )越小，校正后可保持良好的均勻度的觀(guān)看區域也就越大。

此外，顯示屏的面罩翹曲、安裝平整度不佳等因素也會(huì )使得偏離校正點(diǎn)，均勻度下降。

3.7 校正后中高亮度顯示時(shí)效果好，顯示低灰時(shí)均勻度惡化
顯示低灰時(shí)，均勻度不佳，甚至比不校正時(shí)更差的原因在于控制系統和驅動(dòng)芯片。

采集系統在高亮時(shí)采集數據，得出校正系數后，交由控制系統和驅動(dòng)芯片共同完成對LED燈的灰度/亮度控制。這個(gè)控制過(guò)程中，控制系統的起輝灰度、線(xiàn)性度，灰度控制精度，伽瑪校正的實(shí)現方法等都會(huì )影響到顯示屏校正后的低灰表現。而有些驅動(dòng)芯片在低灰顯示時(shí)，管腳間的輸出不一致，呈現出規律性的變化。這些都會(huì )讓校正后的效果在低灰時(shí)出現各種各樣不理想的現象。

以下簡(jiǎn)單列舉幾種較常見(jiàn)的校正后低灰問(wèn)題及原因：
1）  在起輝灰度級的附近，部分燈點(diǎn)亮，部分燈點(diǎn)不亮；
原因：部分燈點(diǎn)經(jīng)過(guò)校正系數的運算已低于控制系統的起輝點(diǎn)，無(wú)法點(diǎn)亮；
2）  在個(gè)別灰度級別上，部分燈點(diǎn)亮度躍升，導致均勻度比不校正更差；
原因：控制系統的伽瑪表部分級別存在階躍，且校正系數的運算與灰度控制精度不足。
3）  低灰時(shí)，屏上與管腳布線(xiàn)方式相對應出現周期性的條紋。
原因：低灰時(shí)驅動(dòng)芯片管腳間的輸出電流差異。

3.8 校正后RGB單色看均勻度良好，顯示白色時(shí)有模塊級嚴重色偏
兩種可能性，其一是模塊間存在色度差；其二是電源負載能力不足，造成部分模塊工作不正常。

3.9 冷屏狀態(tài)采集，當屏體溫升后出現規則條紋、色塊或色偏
這種現象的原因在于屏體散熱不充分，熱分布不均勻。

3.10 逐點(diǎn)校正后良好的均勻度效果能維持多久
最后這個(gè)問(wèn)題可以說(shuō)是所有應用逐點(diǎn)校正技術(shù)的廠(chǎng)家和客戶(hù)都極為關(guān)注的。然而，這卻是與逐點(diǎn)校正關(guān)聯(lián)性最小的一個(gè)問(wèn)題。

從理論出發(fā)，校正后均勻度隨時(shí)間下降的根本原因就是LED燈的光衰和燈點(diǎn)間光衰速度的差異。燈點(diǎn)的光衰與屏的工作狀態(tài)相關(guān)，燈點(diǎn)間的光衰速度差異與led封裝工藝水平相關(guān)，也與LED屏的使用習慣（如顯示內容是動(dòng)態(tài)視頻還是固定白底畫(huà)面）有關(guān)。

事實(shí)上，在良好的工作條件下，如小工作電流、良好的散熱，以及經(jīng)常處于動(dòng)態(tài)視頻播放的使用狀態(tài)，LED的光衰是極為緩慢和微小的，也正因如此，LED屏壽命可達10年，而LED的壽命并不是指從點(diǎn)亮到死燈的時(shí)間，而是指LED光強衰減到原始光強的一半的時(shí)間。

結束語(yǔ)

綜上所述，逐點(diǎn)校正是一個(gè)系統工程，影響逐點(diǎn)校正效果的因素很多。只有正視問(wèn)題、究根溯源、對癥下藥，逐步完善逐點(diǎn)校正的各個(gè)技術(shù)環(huán)節，這包括采集設備、控制系統、驅動(dòng)芯片、顯示屏的設計、結構、工藝材料等硬件部分，也包括校正流程、方法等軟件部分，才能把存在的問(wèn)題一一解決，發(fā)揮出逐點(diǎn)校正技術(shù)的威力與潛力，以完美的顯示品質(zhì)來(lái)提升LED屏中國制造的國際形象與高端市場(chǎng)競爭力！