关于LED显示屏色度漂移特性的研究

1、引言

　近年来，以LED显示屏为代表的平板显示技术发展迅速，并已经广泛应用于生产生活的各个领域。特别是逐点校正技术、色域修正技术等新技术的出现和不断发展，更是大大提高了显示屏亮度色度的一致性，获得更优异的图像显示质量。尽管与其他光源相比，LED拥有稳定性高的突出优点，但在长时间工作的情况下也会不可避免的出现光强的衰减以及色坐标的漂移。为了能够进一步了解LED全彩屏长时间工作的衰减及漂移情况，本文对其做了初步的监测实验。

　2、LED显示屏色度一致性

　色度学是上世纪发展起来的以物理光学、视觉生理学和视觉心理学等学科领域为基础的综合性学科。它超出了通常意义下的物理学范围，但又的确隶属于物理学范畴。在科学研究、生产和生活中有许多现象往往和该学科联系在一起，这些现象是物理过程和生理过程的一种混合[2]。

　LED全彩屏最终目的就是呈现给人一个好的视觉效果，其亮度色度的一致性是一个比较重要的方面。在色度范围内，包括色均匀性和色保真度两个方面。色均匀性是指同屏各个像素、模块、模组之间显示同一种颜色时的色差一致性；色保真度则是指显示屏上的图像与源图像或源景物之间的色重现的吻合程度。随着技术水平的不断进步，市场上主流的LED全彩屏以其14bit甚至更高的色彩表现能力，获得了较高的色保真度，但与此同时，色均匀性不高带来的色度一致性水平偏低的问题就愈发明显。

　通过逐点校正技术对这种色度上的差异进行补偿，可以达到较好的视觉效果。但随着时间的推移，LED全彩屏都将出现不同程度的亮度均匀性以及色度差异。为了解这种差异呈现的趋势，指导LED全彩屏相关参数指标的确定以及在后期维护阶段进行二次校正提供可靠的校正数据，对LED全彩屏的亮度和色度相关参数随时间的变化规律做深入研究，较准确地了解其长时间工作的衰减情况，也就成了一项十分必要的工作。评估LED全彩屏色度一致性好坏的因素有很多，在这里，本文侧重于基色色坐标的漂移情况的研究。

　3、试验模型

　3.1 试验方案

　本文中选用了一块64*32像素的长春希达电子技术有限公司产P7.62点间距的模块室内LED全彩屏作为试验对象。为尽可能模拟屏幕实际使用情况，在日常的衰减过程中采用50%亮度的白场进行每天24小时的不间断考验。为模拟显示屏在交付用户使用以后的衰减情况，将试验用模块室内LED全彩屏经充分老化后，作为衰减试验时间的起始零点，在暗室条件下，每隔6小时（夜间12小时），对试验屏按模块测量其色度参数的变化情况进行采集，测量仪器选用远方光电信息有限公司BM-7型彩色亮度计。

图1是本试验的系统示意图。

图1 LED全彩屏衰减及色坐标漂移试验系统示意图

　点亮屏幕的第一个模块，通过数据采集系统进行相关数据的采集；计算机提取数据并保存；再通过控制系统点亮屏幕的下一个模块进行测量，依次逐模块获取该时刻屏幕的色度参数。

 3.2 试验误差分析

　　可能引起试验数据异常的原因主要有：

　　1．测量误差；

　　2. 外界杂散光的影响；

　　3. 工作电流的波动。

　　4. 环境温度的变化；

　　在暗室条件下，LED全彩屏又具有高亮度的特性，外界杂散光的影响就变得微乎其微了；而LED的工作电流，由恒流驱动控制电路保持在20mA，并相对稳定，工作电流波动的影响虽然存在，但不会影响整个衰减过程的总体趋势；试验过程中的环境温度的变化对LED色坐标的影响更多的是长期宏观的；测量误差的影响可以用表1进行说明：

表1 不同测量条件下测得的色坐标数据
 

　　由表1可见，即使人为的偏离基准测量位置达10°角，测得的色坐标数据也没有明显变化，因此，除去仪器本身固有的精度等原因带来的测量误差，由人对仪器进行操作带来的测量误差也基本可以忽略。

　　4、试验结果分析

　　对RGB三基色的色坐标数据随时间变化情况进行分析，分别得到图2、图3和图4。

 图4 a)蓝基色色坐标x值随时间变化情况 b)蓝基色色坐标y值随时间变化情况

 由以上结果，可以看出，LED全彩屏在经过充分老化以后，将进入一个平稳期，三基色的色坐标在小范围内做不规则变化。其变化幅度有限，可以由表2得出：

 表2 三基色色坐标变化的峰值数据

　为更直观的得到LED全彩屏在本次衰减过程中的变化趋势，这里进一步对其在CIE1976系统下的色坐标变化情况做了分析，如图5、图6和图7所示。

 
图7 a)蓝基色色坐标u值随时间变化情况 b)蓝基色色坐标v值随时间变化情况

　同时，本文对三基色在衰减过程中波长的变化情况做了进一步分析，如表3所示。

　表3 衰减过程中三基色波长变化情况

　由表3可见，在本次衰减过程中，各基色波长偏移量较小，对显示屏图像显示质量影响不大；同时，各基色的波长偏移量体现出一定的差异性。

　5、结论

　LED全彩屏在经过充分老化后，在一定时期内，其色坐标变得相对平稳，只在一个较小的范围内呈现不规则的小幅振荡，在这一时期内色坐标的漂移对屏幕图像质量的显示效果影响不大，在LED显示屏的后期维护及二次校正过程中当以亮度范围内为主。同时，在短时期内，它各个基色色坐标漂移情况尽管较小，但也表现出不同程度的差异性，经过一段时间的衰减过程，屏幕将再次表现出其色度的不一致性，这种情况下，就需要对LED显示屏同时进行亮度和色度两方面的维护和校正。当然，短短几百小时的监测是远远不够的，要全面把握LED全彩屏在衰减过程中色坐标漂移的规律性，还需要大量的试验和长期不懈的努力。