LED顯示屏主要參數(shù)相互關(guān)系的大討論

　　1、引言　　

　　在LED顯示屏的主要光電參數(shù)中，有亮度，視角，均勻性，對(duì)比度，刷新頻率等，當(dāng)然還有灰度級(jí)、亮度等級(jí)及基色主波長(zhǎng)誤差等一些關(guān)鍵參數(shù)。

　　將基色的發(fā)光亮度按強(qiáng)度大小劃分，就是灰度級(jí)。顯示屏能產(chǎn)生的灰度級(jí)越高，顯示的顏色和圖像層次就越多。在數(shù)字化系統(tǒng)中，灰度級(jí)控制的能力由灰度級(jí)數(shù)量來表示，所謂灰度級(jí)數(shù)量就是指可以進(jìn)行控制的灰度級(jí)等級(jí)的多少。有關(guān)這方面的探討已經(jīng)很多，同樣亮度等級(jí)及基色主波長(zhǎng)誤差等分析已經(jīng)出現(xiàn)于諸多文獻(xiàn)，由于篇幅所限，本文這里就不再贅述了。

　　下面，本文從上述顯示屏的亮度，視角，均勻性，對(duì)比度，刷新頻率等主要參數(shù)出發(fā)，簡(jiǎn)要說明其相互之間的關(guān)系。

　　2 、LED顯示屏亮度同視角之間的關(guān)系

　　LED顯示屏的發(fā)光強(qiáng)度是確定的，由于顯示屏不是朗勃發(fā)光體，因此在一般情況下，其發(fā)光的分布大致同LED的像素發(fā)光分布近似，由

（2-1）

　　可知，在增大某一個(gè)特定方向（如法線方向）的亮度時(shí)，其它方向的亮度將會(huì)受到削弱，造成整個(gè)屏幕的視角指標(biāo)下降，觀看的范圍變小。另外，LED顯示屏的使用環(huán)境千差萬別，環(huán)境照度不一樣也會(huì)對(duì)整個(gè)屏幕的觀看效果有很大影響，根據(jù)（2-1）看到，在環(huán)境照度大而成本不變的條件下，只有加強(qiáng)特定方向的亮度保證屏幕的亮度指標(biāo)，犧牲視角的指標(biāo)；可是反過來，環(huán)境照度較小的條件下，過份強(qiáng)調(diào)特定方向的亮度則不是必要的，反而影響了整個(gè)屏幕的實(shí)際光電性能。這樣也就造成了在競(jìng)投標(biāo)中不切實(shí)際的互相攀比，用戶對(duì)此又不了解，致使許多標(biāo)書中要求的“最大亮度”往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)際需要。

　　基于以上原因，建議為了引導(dǎo)用戶正確理解LED顯示屏的“最大亮度”這個(gè)性能指標(biāo)，行業(yè)有必要給出一個(gè)指導(dǎo)：在某些場(chǎng)合，在不同照度的使用環(huán)境下，應(yīng)在保證視角的前提下確定亮度指標(biāo)（即LED顯示屏的亮度達(dá)到什么值就可以滿足要求），不要不顧視覺效果，僅一味強(qiáng)調(diào)亮度指標(biāo)，這樣作出來的屏除非提高成本，采用很亮的LED燈（一個(gè)后果是可視范圍大了，但是正面由于過亮無法觀看）；否則的話，由于屏幕的觀看范圍很小，可能成為低檔次的顯示屏。

　　3 、LED顯示屏亮度同均勻性之間的關(guān)系

　　目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T11281-2003《LED顯示屏測(cè)試方法》亮度均勻性的測(cè)量并不牽涉到顯示屏空間位置以及觀察角度的變化等因素。

　?。?）LED顯示屏觀察視角同均勻性之間的關(guān)系

　　實(shí)際上，由于LED顯示屏作為一種大屏幕顯示產(chǎn)品，它給人們的視覺效應(yīng)可想而知，因此需要從不同角度對(duì)LED顯示屏進(jìn)行觀察，定性分析不同視角和不同的空間分布對(duì)LED顯示屏亮度均勻性的影響，以便對(duì)LED顯示屏給予更客觀的評(píng)價(jià)。

　　《LED顯示屏測(cè)試方法》所規(guī)定的亮度均勻性的測(cè)量只是針對(duì)LED發(fā)光管的光軸方向的亮度測(cè)量。顯示區(qū)域1、顯示區(qū)域2、顯示區(qū)域3的發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線及檢測(cè)位置1、檢測(cè)位置2、檢測(cè)位置3如圖3-1所示。根據(jù)《LED顯示屏測(cè)試方法》對(duì)的三個(gè)顯示區(qū)域進(jìn)行亮度測(cè)量，檢測(cè)位置1、檢測(cè)位置2、檢測(cè)位置3分別位于顯示區(qū)域1、顯示區(qū)域2、顯示區(qū)域3的光軸方向。所測(cè)量的亮度值是各個(gè)區(qū)域最大的亮度值。本文中假定三個(gè)顯示區(qū)域的發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線（包括絕對(duì)值）完全相同，因此得到LED顯示屏三個(gè)顯示區(qū)域的發(fā)光強(qiáng)度相同，LED顯示屏的亮度均勻性達(dá)到國(guó)家C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

　　由于LED本身視角的問題，LED顯示屏的亮度會(huì)隨觀察角度的改變而改變，影響了顯示屏的顯示效果。觀察者從不同的角度觀看顯示屏，亮度的改變會(huì)對(duì)LED顯示屏亮度均勻性產(chǎn)生一定影響。

　　LED顯示屏在實(shí)際使用中，觀察者會(huì)在一定范圍內(nèi)對(duì)顯示屏進(jìn)行觀察。以圖3-2為例，假設(shè)觀察者在觀察位置1、觀察位置2、觀察位置3對(duì)LED顯示屏進(jìn)行觀察，觀察者在觀察位置1、觀察位置2、觀察位置3的視軸與圖3-1所示的顯示區(qū)域1、顯示區(qū)域2、顯示區(qū)域3的光軸重合。

　　在觀察位置1時(shí)，顯示區(qū)域1的亮度最大，顯示區(qū)域3的亮度最小，顯示區(qū)域2的亮度介于兩者之間；在觀察位置2時(shí)，顯示區(qū)域2的亮度最大，顯示區(qū)域1和顯示區(qū)域3的亮度基本相同，但小于顯示區(qū)域2的亮度；在觀察位置3時(shí)，顯示區(qū)域3的亮度最大，顯示區(qū)域1的亮度最小，顯示區(qū)域2的亮度介于兩者之間。雖然三個(gè)顯示區(qū)域的LED發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線相同，但是由于LED視角的影響，導(dǎo)致在同一個(gè)觀察位置，三個(gè)區(qū)域亮度值都不相同。

　　顯示區(qū)域1，在觀察位置1時(shí)亮度最大，在觀察位置3時(shí)亮度最小，在觀察位置2時(shí)亮度介于兩者之間；顯示區(qū)域2，在觀察位置2時(shí)亮度最大，在觀察位置1和觀察位置3時(shí)亮度基本相同，但小于在觀察位置2時(shí)的亮度；顯示區(qū)域3，在觀察位置3時(shí)亮度最大，在觀察位置1時(shí)亮度最小，在觀察位置2時(shí)亮度介于兩者之間，因此LED顯示屏相同區(qū)域的亮度會(huì)隨觀察角度的不同發(fā)生變化。

　　根據(jù)LED發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線的變化規(guī)律，對(duì)觀察位置1、觀察位置2、觀察位置3進(jìn)行LED顯示屏整屏亮度分布分析。LED顯示屏亮度分布情況如圖3-3所示。其中(a)是在觀察位置1觀察到的LED顯示屏亮度分布情況。(b)是在觀察位置2觀察到的LED顯示屏亮度分布情況。(c)是在觀察位置3觀察到的LED顯示屏亮度分布情況。

　　在一定的觀察范圍內(nèi)，LED顯示屏的相鄰區(qū)域的亮度變化大小是由發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線的斜率決定的。發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線的曲率大，相鄰區(qū)域的LED亮度變化越大；發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線的曲率小，相鄰區(qū)域的LED亮度變化越小。亮度以觀察位置在顯示屏上的投影為圓心，呈同心圓分布，圓心處最亮，亮度隨半徑的增加而減小，亮度變化與發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線的曲率有關(guān)。

　　所以LED的視角分布對(duì)顯示效果的影響不亞于亮度。

　?。?）LED顯示屏空間位置同均勻性之間的關(guān)系

　　此外，假定有兩塊完全相同的顯示屏，其組成模塊完全一致，但是其空間分布不一致。其中一塊顯示屏的顯示模塊隨機(jī)分布，而另一個(gè)則是按相鄰顯示模塊差異最小化組合而成，很顯然，就視覺的均勻度來看，顯示屏2要優(yōu)于顯示屏1，盡管其組合的顯示模塊完全一致。

　　也就是說，完全有必要引入相鄰亮度均勻性的指標(biāo)來衡量顯示屏均勻性的優(yōu)劣。

　?。?）LED顯示屏實(shí)際亮度同均勻性之間的關(guān)系

　　還有一點(diǎn)也十分重要，由于目前有很多的顯示屏采用了亮度校正的技術(shù)，因此在保證均勻性指標(biāo)的前提下，顯示屏的校正亮度（實(shí)際亮度）會(huì)產(chǎn)生一定程度的削弱。因此應(yīng)在保證均勻性的前提下確定顯示屏的亮度指標(biāo)，否則最后的顯示屏達(dá)不到預(yù)期的期望。

　　前面已經(jīng)提到視角的重要性，這里再重申一下：沒有足夠的視角，均勻性校正是沒有意義的。甚至于視角的不均勻