LED顯示屏各類顏色處理技術(shù)詳細(xì)分析

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2014-03-18

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 LED顯示屏技術(shù)從二十世紀(jì)80年代初的單色顯示屏,，到80年代末的雙基色顯示屏,，再到90年代中期的三基色(全彩色)顯示屏,，直到今天我們?cè)谄桨屣@示領(lǐng)域廣泛討論的多基色(大于三基色)處理技術(shù)。LED顯示屏的色度處理技術(shù)從最基本的基色波長(zhǎng)選擇,、到白場(chǎng)色溫的調(diào)配,、再到為提高色彩還原度而進(jìn)行的色彩空間變換處理和為改善畫(huà)質(zhì)的色度均勻性處理、直到今天我們?yōu)榱藬U(kuò)大色域再現(xiàn)更多的自然界色彩而采取的多基色(大于三基色)處理,。各種色度處理技術(shù)貫穿著LED顯示屏的發(fā)展史,，成為L(zhǎng)ED顯示屏這門(mén)綜合性學(xué)科中最核心的技術(shù)之一。

    各類色度處理技術(shù)

    1,、基色波長(zhǎng)的選擇

    LED顯示屏在各行各業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用,，而在不同的應(yīng)用場(chǎng)所對(duì)LED的基色波長(zhǎng)有著不同的要求，對(duì)于LED基色波長(zhǎng)的選擇有些是為了取得良好的視覺(jué)效果,，有些是為了符合人們的習(xí)慣,，而有些更是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)甚至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,。比如,，對(duì)全彩色LED顯示屏中綠管基色波長(zhǎng)的選擇;早期大家普遍選用波長(zhǎng)為570nm黃綠色LED，雖然成本較低,，但顯示屏的色域較小,、色彩還原度差、亮度低,。而在選擇了波長(zhǎng)為525nm的純綠管之后,，顯示屏色域擴(kuò)大了近一倍，且色彩還原度大幅提高,，LED射燈,，LED射燈，極大地提高了顯示屏的視覺(jué)效果,。再比如,，戶外照明，證券行情顯示屏,，人們通常習(xí)慣于用紅色表示股價(jià)上漲,、用綠色表示股價(jià)下跌、而用$表示平盤(pán),。而在交通行業(yè)則是由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定了藍(lán)綠波段表示通行,、紅色波段為禁行。因而,，基色波長(zhǎng)的選擇是LED顯示屏重要環(huán)節(jié)之一,。

    2、白場(chǎng)色坐標(biāo)的調(diào)配

    白場(chǎng)色坐標(biāo)調(diào)配是全彩色LED顯示屏最基本的技術(shù)之一,。但是在二十世紀(jì)90年代中期,，由于缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和基本的測(cè)試手段,，通常只是靠人眼、憑感覺(jué)確定白場(chǎng)色坐標(biāo),，從而造成嚴(yán)重偏色和白場(chǎng)色溫的隨意性,。隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的頒布和測(cè)試手段的完備，許多制造商開(kāi)始規(guī)范全彩屏配色工藝,。但是仍然有部分制造商由于缺乏配色的理論指導(dǎo),，常常以犧牲某些基色的灰度等級(jí)來(lái)調(diào)配百場(chǎng)色坐標(biāo)，綜合性能得不到提高,。

    3,、色度均勻性處理

    LED顯示屏色度均勻性問(wèn)題一直以來(lái)是困擾業(yè)內(nèi)人士的一大難題,，一般認(rèn)為L(zhǎng)ED的亮度不均勻可以進(jìn)行單點(diǎn)校正,，來(lái)改善亮度均勻性。而色度不均勻是無(wú)法進(jìn)行校正的,，設(shè)計(jì),，只能通過(guò)對(duì)LED色坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)分和篩選來(lái)改善。

    隨著人們對(duì)LED顯示屏的要求越來(lái)越高,，只對(duì)LED色坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)分和篩選已無(wú)法滿足人們挑剔的目光,，對(duì)顯示屏進(jìn)行綜合校正處理，使色度均勻性得到改善是可實(shí)現(xiàn)的,。

    我們發(fā)現(xiàn)即使是國(guó)際第一品牌同一檔LED也存在較大的波長(zhǎng)偏差和色飽和度偏差,，而且該偏差范圍大大超過(guò)了人眼對(duì)綠色色差鑒別的閾值因此，進(jìn)行色度均勻性校正是有重要意義的,。

    在CIE1931色度圖中,，按重力中心定律，道路照明,，我們發(fā)現(xiàn)：在G檔范圍內(nèi)(□abcd)的任意一點(diǎn)綠色混合一定比例的紅色和藍(lán)色,，都可以將混合色的色坐標(biāo)調(diào)整到直線cR和直線dB的交叉點(diǎn)O。

    雖然可以使色度均勻性極大地改善,。但是,，經(jīng)過(guò)校正后的色飽和度明顯下降。同時(shí),，采用紅和藍(lán)來(lái)校正綠色色度均勻性的另一個(gè)前提是同一個(gè)象素內(nèi)紅綠藍(lán)三種LED盡可能采用集中分布使得紅綠藍(lán)的混色距離盡可能的近,，才能取得較好的效果。而目前業(yè)內(nèi)通常采用的是LED均勻分布方法將會(huì)給色度均勻性校正帶來(lái)混亂,。另外,，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的紅綠藍(lán)LED色坐標(biāo)的測(cè)量工作如何展開(kāi)也是一個(gè)極為棘手的難題。對(duì)此我們給了提示,。

    4,、色彩還原處理

    純藍(lán),、純綠LED的誕生，使全彩色LED顯示屏以其色域范圍寬,、亮度高受到業(yè)內(nèi)的追捧,。但是，由于紅綠藍(lán)LED的色品坐標(biāo)與PAL制電視紅綠藍(lán)的色品坐標(biāo)有較大的偏差(見(jiàn)表1),，使得LED全彩屏的色彩還原度較差,。尤其在表現(xiàn)人的膚色時(shí)，照明方案,，視覺(jué)上存在較為明顯的偏差,。由此，色彩還原處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,。在此筆者推薦兩種色彩還原處理的方法：

    其一：對(duì)紅綠藍(lán)三基色LED進(jìn)行色坐標(biāo)空間變換,，CCC認(rèn)證，使LED與PAL制電視兩者之間的三基色色坐標(biāo)盡可能靠近,，從而大大提高LED顯示屏的色彩還原度,。但是，該方法大幅度縮減了LED顯示屏的色域范圍,，室外照明,，使畫(huà)面的色飽和度大幅下降。

    其二：只對(duì)人眼最敏感的膚色色域進(jìn)行適當(dāng)校正;而對(duì)其它人眼不夠敏感的色域盡可能少降低原有的色飽和度,。如此處理,，可在色彩還原度和色彩飽和度之間得到平衡。

    5,、3+2多基色色度處理方法

    春天萬(wàn)物復(fù)蘇,，在藍(lán)天的輝映下，星級(jí)酒店照明燈具,，綠草青青;秋天麥浪滾滾;在陽(yáng)光的普照下,，一片金黃。五彩繽紛的大自然是那么的美好,，遺憾的是現(xiàn)有的LED顯示屏無(wú)法完全再現(xiàn)這美好的景色,。LED雖然屬于單色光，但是各色LED仍然有30~50nm左右的半波寬,，LED筒燈,，因此其色飽和度是有限的。從圖3中可以看出：在大自然界色彩極為豐富的$和青色區(qū)域LED全彩屏的色飽和度是嚴(yán)重不足的,。

    近年來(lái),，在平板顯示領(lǐng)域熱衷于討論3+3多基色顯示(紅、綠,、藍(lán)加黃,、青,、紫)，行業(yè)資訊,，以擴(kuò)大色域,，再現(xiàn)更為豐富的自然界色彩。那么,，LED顯示屏可否實(shí)現(xiàn)3+3多基色顯示?

    我們知道在可見(jiàn)光范圍內(nèi),，黃、青為單色光,，我們已擁有高飽和度的$,、青色LED.而紫色為復(fù)色光，單芯片紫色LED則是不存在的,。雖然我們無(wú)法實(shí)現(xiàn)紅,、綠、藍(lán)加黃,、青,、紫3+3多基色LED顯示屏。但是,，研究紅、綠,、藍(lán)加黃,、青3+2多基色LED顯示屏卻是可行的。由于自然界存在大量高飽和度的$和青色;因此,，車(chē)間照明,，該項(xiàng)研究是有一定價(jià)值的。

    在現(xiàn)行的各種電視標(biāo)準(zhǔn)中,，視頻源只有紅綠藍(lán)三基色,，車(chē)間照明，而沒(méi)有黃,、青二色,。那么，顯示終端黃,、青二基色如何驅(qū)動(dòng)?其實(shí),，商業(yè)照明燈具，在確定黃,、青二基色驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度時(shí);我們因遵循以下三點(diǎn)原則：

    (1)增加黃,、青二基色的目的是為了擴(kuò)大色域，從而提高色飽和度,。而總體亮度值不能改變;

    (2)在提高色飽和度的同時(shí),，不得改變色調(diào);

    (3)以D65為中心;以RYGCB色域邊界為端點(diǎn),，在色域范圍內(nèi)各點(diǎn)作線性擴(kuò)張。

    在上述三原則的指導(dǎo)下;按重力中心定律,，我們可以找到3+2多基色色度處理方法,。但是，要想真正實(shí)現(xiàn)3+2多基色全彩屏,，我們還要克服黃,、青色LED亮度不足;成本上升較大等困難，目前僅限于理論探討,。

    綜上所述,，我們主要討論了三個(gè)方面的問(wèn)題：

    (1)如何提高LED顯示屏色度均勻性;

    (2)如何提高LED顯示屏的色彩還原度;

    (3)如何擴(kuò)大色域，還原更多自然界色彩,。