LED顯示屏色度處理及擴(kuò)大技術(shù)概述

　1 引言

　　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，直到今天我們在平板顯示領(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選擇、到白場色溫的調(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質(zhì)的色度均勻性處理、直到今天我們?yōu)榱?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/擴(kuò)大">擴(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LED顯示屏這門綜合性學(xué)科中最核心的技術(shù)之一。

　　2 各類色度處理技術(shù)

　　2.1 基色波長的選擇

　　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)用場所對LED的基色波長有著不同的要求，對于LED基色波長的選擇有些是為了取得良好的視覺效果，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)、國家標(biāo)準(zhǔn)甚至國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。比如，對全彩色LED顯示屏中綠管基色波長的選擇;早期大家普遍選用波長為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，極大地提高了顯示屏的視覺效果。再比如，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、而用黃色表示平盤。而在交通行業(yè)則是由國家標(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，基色波長的選擇是LED顯示屏重要環(huán)節(jié)之一。

　　2.2 白場色坐標(biāo)的調(diào)配

　　白場色坐標(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)和基本的測試手段，通常只是靠人眼、憑感覺確定白場色坐標(biāo)，從而造成嚴(yán)重偏色和白場色溫的隨意性。隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的頒布和測試手段 的完備，許多制造商開始規(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來調(diào)配百場色坐標(biāo)，綜合性能得不 到提高。

　　2.3 色度均勻性處理.

　　LED顯示屏色度均勻性問題一直以來是困擾業(yè)內(nèi)人士的一大難題，一般認(rèn)為LED的亮度不均勻可以進(jìn)行單點(diǎn)校正，來改善亮度均勻性。而色度不均勻是無法進(jìn)行校正的，只能通過對LED色坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)分和篩選來改善。

　　隨著人們對LED顯示屏的要求越來越高，只對LED色坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)分和篩選已無法滿足人們挑剔的目光，對顯示屏進(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)即使是國際第一品牌同一檔LED也存在較大的波長偏差和色飽和度偏差，而且該偏差范圍大大超過了人眼對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，我們發(fā)現(xiàn)：在G檔范圍內(nèi)(Square;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)過校正后的色飽和度明顯下降。同時(shí)，采用紅和藍(lán)來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混亂。另外，數(shù)以萬計(jì)的紅綠藍(lán)LED色坐標(biāo)的測量工作如何展開也是一個(gè)極為棘手的難題。對此我們給了提示。

　　2.4 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)，視覺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：對紅綠藍(lán)三基色LED進(jìn)行色坐標(biāo)空間變換，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，使畫面的色飽和度大幅下降。

　　其二：只對人眼最敏感的膚色色域進(jìn)行適當(dāng)校正;而對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。

　　2.5 3+2多基色色度處理方法

　　春天萬物復(fù)蘇，在藍(lán)天的輝映下，綠草青青;秋天麥浪滾滾;在陽光的普照下，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，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黃色和青色區(qū)域LED全彩屏的色飽和度是嚴(yán)重不足的。