LED显示屏中逐点校正的作用和技术

一、逐点校正技术概念

当前LED芯片生产制程现状，决定了即便是同批次生产出的LED芯片，其个体间发光强度与主波长依然存在相当大的差异性。对于LED显示应用来说，这种差异性将严重影响显示质量，必须首先通过分光分色对光度、色度以及电参数等指标进行分类筛选后，才能应用于同一张显示屏上。

然而，用分光分色的方法来解决芯片个体光度色度不一致的问题，由于精度不足，后续工艺流程的影响，以及老化过程的光衰不一致等因素，并不能达到完美画质。此外，已使用一段时间后的显示屏也会因光衰不一致等因素显示质量下降，出现“花屏”，这也是分光分色鞭长莫及的。

因此，业界尝试从显示屏制造的最后一道流程着手，通过对差异性的LED灯点采用差异性的驱动来解决该问题，这就是逐点校正。

上世纪90年代后期，国内外出现逐点校正的理论雏形，并开启了这一技术的实践探索。然而，由于缺乏适用的通用数据采集工具以及技术壁垒等因素，该技术的研究长期处于不连续、不系统，自成一家缺乏交流的状态，逐点校正也缺乏一个公认的定义。目前，比较完整的定义如下：

逐点校正，即通过对LED屏上的每颗灯点区域的亮度（和色度）数据进行采集，得出对于每颗灯点的校正系数（或对于每个像素的系数矩阵），将其反馈给显示屏的控制系统，由控制系统应用校正系数实现对每颗灯点的差异性驱动，从而大幅提高显示屏的像素亮度（色度）均匀性。

二、为什么要使用逐点校正

因为没有校正的LED显示屏的均匀度无法达到理想水平，画质与其他平板显示技术相比存在明显差距。导致LED显示屏均匀度不佳的因素非常多，如：

天生缺陷――LED本身的离散性天生缺陷－－LED恒流驱动芯片的电流离散性光轴的离散性导致的LED灯误差：显示屏制造过程中引入的其他众多因素：

（1）模块拼装的平整度

（2）箱体拼装的平整度

（3）面罩的平整度，以及墨色的离散性

（4）模块内部热量分布的不均匀性

因此，所有LED屏出厂时都在一定程度上存在着均匀度不理想问题。

而当LED显示屏使用一段时间以后，由于LED个体光衰的差异，以及其他外部原因影响，均匀度必将进一步恶化，表现出来就是显示画面上出现大量麻点、亮暗斑甚至马赛克等，俗称“花屏”现象。

目前显示屏的投资动辄数百万上千万，多用于商业广告与演出等场合，对显示屏的图像质量要求很高。LED显示屏的理论寿命有10万个小时，但实际上，一块显示屏在运行约5000～10000小时以后就会均匀度恶化，开始变花，商业价值降低，在15000～20000小时以后，商业价值几乎丧失殆尽，造成极大的社会资源浪费。

无论是在出厂前还是使用一段时间后，逐点校正技术都可以让用户以非常短的时间、和非常低的成本大幅提升显示屏的均匀度，显著改善图像质量。应用于出厂前，逐点校正是一种品质提升手段，意味着竞争力的提升和利润空间的拓展；应用于使用一段时间后，逐点校正可以延长LED显示屏的“悦眼寿命”，为用户创造出更多商业价值，减少资源浪费。

三、当前LED显示屏逐点校正技术

由于不同的LED灯珠的亮度与主波长存在相当大的差别，这导致LED显示屏不同区域存在亮度与色度的差异，出现色块、白斑、花屏等症状，而不能被越来越挑剔的客户所接受，从而导致LED企业的损失。

规范的LED显示屏制造流程是首先通过分光分色对光度、色度以及电参数等指标进行分类筛选后，把指标非常接近的LED灯珠应用与同一批次的LED显示屏上。然而外行人不知道这说着容易，做着实在太难。首先分光分色机价格不菲，不是普通厂家能够承受的，就算你托关系找到大厂租借机器使用也还存在一个大难题，就是比方你需要5万颗指标非常接近的LED灯珠，你得准备几十万颗灯珠来筛选吧，数量太少是不能呢选择出合格的5万颗灯珠的，对于一家小厂来说就要压款购买几十万颗灯珠，而其中大部分不知何年何夕才能卖出，而灯珠的价格是快速下降的，你说能行得通吗？加之后续工艺流程的影响，以及光衰不一致等因素，并不能达到全屏的光色平衡。因此，业界尝试通过对逐个LED灯逐个采用针对性驱动参数调整来解决该问题，这就是逐点校正。

目前逐点校正常用的定义为：通过对LED显示屏上的每颗灯的亮度（和色度）数据进行采集，得出对于每颗灯点的校正系数（即对于每个像素的系数矩阵），将其反馈给显示屏的控制系统，由控制系统应用校正系数实现对每颗灯点对点的差异性驱动，从而大幅提高显示屏的像素亮度与色度均匀性。

从上面的定义可以看到，逐点校正技术可以分解为以下三个部分：

1. 原始数据采集；

2. 校正数据生成；

3. 驱动控制；

以下就这三个方面分别进行分析阐述。

A．原始数据采集

原始数据采集是逐点校正的第一步，是最基础的一步，也是最艰难的一步。按照采集参数看，可分为亮度数据和色度数据两种；按照采集对象分，可分为模块级采集，箱体级采集与全屏分区域采集；按照采集环节分，可分为使用前的厂内采集与使用后的用户现场采集；

从采集的技术路线与工具的角度看，则大致可以分为以下几个方向：

1. 机械光度探头：即用机械传动装置控制光度探头依次逐个采集每颗灯点的数。这种采集方法的优点在于精度高，但无法实现现场校正。

2. 数码相机：利用数码相机对灯点的成像灰度数据，来实现逐点校正，是当前最廉价的采集解决方案。数码相机方案的优点在于设备价格低廉易得，缺点在于精度低、稳定度差。

3. 基于CCD的亮度色度分布测量仪器：此类仪器的研发伴随着全球平板显示产业的高速增长，其利用成像亮度测量原理，可高效获取成像平面上任意区域的亮度色度值。这类设备精度高，稳定性好，校正效果佳，但价格相对昂贵。[!--empirenews.page--]

B．校正数据的生成

校正数据的生成可分解为3个部分，一是原始数据降噪处理，二是校正目标值设定，三是校正数据生成。

1 原始数据降噪处理

其中最困难的技术突破在于"原始数据降噪处理"，因为获得的数据因环境的干扰和设备固有的本底误差总是存在干扰噪音，即误差，怎样通过数据处理来纠正一直是个难题，以色列特拉维夫大学早在60年代就开始这些工作，不过当时的目的主要是为军事服务，没想到的是后来研究成果却得到广泛应用，比如医学常用的血管数字减影DSA，现在也应用于LED显示屏，通过其特别的γ算法，可以很好的纠正干扰。

2 校正目标值的设定

当前，很多数码相机校正方案都将目标值的设定环节放在采集之前，然而不同的显示屏有着不同的最佳平衡点，尤其是色度校正。应当将目标值的设定放在采集完成之后，合理的目标值设定要依据采集数据的统计分析得出，并提供各种参数、图表和效果图帮助用户调整目标值。

C．驱动控制

驱动控制的实现有两种途径：一为电流幅度控制，二为脉冲宽度（PWM）控制。由于电流幅度与亮度并不是严格的线性关系，且电流的增减会引起LED芯片主波长的偏移，因此，电流控制应用得越来越少，当前逐点校正驱动控制实现的主要方式为调节脉宽。

国内主要控制系统供应商早已实现逐点的LED灯点差异性驱动控制，但由于通用采集设备的缺失，直到2009年，逐点校正仍是少数自有控制系统的LED企业的独有技术优势。随着采集设备的突破进展，到2011年已逐渐成为控制系统入市的必备利器。到今天，全彩显示屏控制系统不具备逐点校正已无法在市场上立足。

综上所述，LED显示屏逐点校正技术与LED节能技术已经成为目前LED显示屏最据市场价值的技术，得到迅速的发展。

四、逐点校正技术的未来发展趋势

逐点校正在经历了90年代末-2008年近十年漫长的萌芽期、2008年-2010年三年的快速成长期之后，即将在理论与实践的积累过程中、在分工进一步细化、流程标准化、协议统一化、评估规范化的进程中，逐渐步入它的成熟期。

2.1 技术分工进一步细化、专业化

在产业分工日益细化、专业化的大势所趋下，逐点校正的采集设备也呈现出与控制系统分离，日益专业化的趋势。

对优质的追求和市场竞争的推动，让越来越多的企业采用专业的逐点校正采集设备，将逐点校正固化为一道标准的工艺制程，而不仅仅是产品出现质量问题后的救急之策。只有专业细分，才能实现广泛兼容，也才能使各细分领域都得到专业团队持续专注地深耕细作，资源互补，促进技术进步。

2.2 更快捷，更简便，自动化、标准化

逐点校正技术从最初的机台校正一张大屏需要一个月时间，发展到今天的近200平方的大屏校正一夜完成，已取得了划时代的进步。未来的逐点校正将沿着高效、简便、自动化、标准化的路线继续前行，这是产业需求所决定的必然趋势。在实现这个目标的道路上，除了采集设备的技术革新之外，更需要业内控制系统合作伙伴的配合与支持，行业标准的建设与推广，还有逐点校正实践者的经验积累与交流。

3.3 数据存储到模块

LED显示屏制造业一直以来的生产模式是订单式生产，如今不少大厂开始探索计划式生产模式，一方面可以缩短供货周期产生竞争优势，另一方面标准化生产可以从规模上、从管理上产生效益和竞争优势。计划式生产意味着模块或标准箱体库存，意味着出货时的组合多样性；

要适应计划式生产的要求，逐点校正的数据存储最佳方式是放在模块上，而不是像现在大多放在控制系统的接收卡上。当模块或箱体组装成显示屏后，控制系统回读模块上的校正数据，或回读原始数据后自行根据校正目标值生成校正系数，并加以应用。这样的技术结构，将使得更换模块后的数据维护工作轻而易举。事实上，国际上著名的LED屏厂商，如Barco，Lighthouse均采用这种校正数据存储方式。