1、引言　　

　　在武漢武漢LED顯示屏工廠的主要光電參數(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(lái)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(shuō)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

　　武漢武漢LED顯示屏工廠的發(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，武漢武漢LED顯示屏工廠的使用環(huán)境千差萬(wàn)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(guò)來(lái)，環(huán)境照度較小的條件下，過(guò)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(hù)對(duì)此又不了解，致使許多標(biāo)書(shū)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(hù)正確理解武漢武漢LED顯示屏工廠的“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)（即武漢武漢LED顯示屏工廠的亮度達(dá)到什么值就可以滿(mǎn)足要求），不要不顧視覺(jué)效果，僅一味強(qiáng)調(diào)亮度指標(biāo)，這樣作出來(lái)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(guò)亮無(wú)法觀看）；否則的話(huà)，由于屏幕的觀看范圍很小，可能成為低檔次的顯示屏。

    3 、武漢武漢LED顯示屏工廠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《武漢武漢LED顯示屏工廠測(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。

　?。?）武漢武漢LED顯示屏工廠觀察視角同均勻性之間的關(guān)系

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

　　《武漢武漢LED顯示屏工廠測(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)《武漢武漢LED顯示屏工廠測(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，因此得到武漢武漢LED顯示屏工廠三個(gè)顯示區(qū)域的發(fā)光強(qiáng)度相同，武漢武漢LED顯示屏工廠的亮度均勻性達(dá)到國(guó)家C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

　　由于LED本身視角的問(wèn)題，武漢武漢LED顯示屏工廠的亮度會(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)武漢武漢LED顯示屏工廠亮度均勻性產(chǎn)生一定影響。

　　武漢武漢LED顯示屏工廠在實(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)武漢武漢LED顯示屏工廠進(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，因此武漢武漢LED顯示屏工廠相同區(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)行武漢武漢LED顯示屏工廠整屏亮度分布分析。武漢武漢LED顯示屏工廠亮度分布情況如圖3-3所示。其中(a)是在觀察位置1觀察到的武漢武漢LED顯示屏工廠亮度分布情況。(b)是在觀察位置2觀察到的武漢武漢LED顯示屏工廠亮度分布情況。(c)是在觀察位置3觀察到的武漢武漢LED顯示屏工廠亮度分布情況。

　　在一定的觀察范圍內(nèi)，武漢武漢LED顯示屏工廠的相鄰區(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)?！?/P>

　　所以LED的視角分布對(duì)顯示效果的影響不亞于亮度。

　　（2）武漢武漢LED顯示屏工廠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(jué)的均勻度來(lái)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(shuō)，完全有必要引入相鄰亮度均勻性的指標(biāo)來(lái)衡量顯示屏均勻性的優(yōu)劣。

　　（3）武漢武漢LED顯示屏工廠實(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(méi)有足夠的視角，均勻性校正是沒(méi)有意義的。甚至于視角的不均勻性也會(huì)給顯示屏帶來(lái)災(zāi)難性的后果，越校正其整體顯示效果越差。

    4 、亮度均勻性與色度均勻性

　　同亮度均勻度一樣，屏幕各個(gè)部分色度的差異程度為色度均勻性。

　　目前的行業(yè)為了評(píng)判LED大屏幕亮度的均勻性，《武漢武漢LED顯示屏工廠測(cè)試方法》提出了“像素光強(qiáng)均勻性”、“顯示模塊亮度均勻性”和“模組亮度均勻性”三個(gè)均勻性指標(biāo)。顯示模塊亮度均勻性傳統(tǒng)的測(cè)試方法是用目測(cè)法，選出3組顯示模塊進(jìn)行計(jì)算，這種方法雖然能夠近似的表示其均勻性，它畢竟不是全面和客觀地對(duì)這整個(gè)屏幕進(jìn)行評(píng)價(jià)，具有一定的局限性。而且《武漢武漢LED顯示屏工廠測(cè)試方法》也沒(méi)有規(guī)定色度均勻性的測(cè)量方法。

　　同亮度均勻性類(lèi)似，色度均勻性也同顯示屏空間位置以及觀察角度等因素有密切的聯(lián)系，同樣也可以引入相鄰色度均勻性的指標(biāo)來(lái)衡量顯示屏色度均勻性的優(yōu)劣。

　　當(dāng)然，作為高檔的武漢武漢LED顯示屏工廠，考慮到較高的亮度均勻性與色度均勻性設(shè)計(jì)無(wú)疑會(huì)增高顯示屏的成本，加之色度均勻性的實(shí)現(xiàn)要影響色飽和度，即影響顯示的鮮艷程度，因而有得不償失之嫌。

　　因此在目前條件下，是否可以認(rèn)為亮度均勻性指標(biāo)有巨大商業(yè)價(jià)值，而色度均勻性的探討目前應(yīng)該停留在理論階段。

　　5 、屏幕發(fā)光面積比例同對(duì)比度

　　屏幕發(fā)光面積比例定義為像素發(fā)光面積與像素區(qū)域面積之比。其比例越高，顯示屏的顯示黑區(qū)越小，視覺(jué)感覺(jué)像素越豐滿(mǎn)，顯示越連續(xù)，色彩越柔和不刺眼。反之視覺(jué)感覺(jué)顆粒感越明顯，視覺(jué)感覺(jué)顯示粗糙。

　　但是考慮到由于發(fā)光面需要透過(guò)三基色的光，這樣其反射亮度就包括兩部分，一部分是對(duì)外界光的直接反射，另一部分是外界光經(jīng)過(guò)透射進(jìn)入發(fā)光體內(nèi)部，再通過(guò)發(fā)光體內(nèi)部進(jìn)行反射，這兩種反射也直接影響著對(duì)比度數(shù)值的大小。為了增大對(duì)比度，可以增強(qiáng)發(fā)光體表面的透射率，以達(dá)到減少其表面反射率的要求。同時(shí)為了減少發(fā)光體對(duì)透射光的反射，還可通過(guò)改善發(fā)光體的制作工藝以實(shí)現(xiàn)減少內(nèi)部反射的目的。但是該改進(jìn)會(huì)增加額外的開(kāi)銷(xiāo)。因而在一般條件下，發(fā)光面積比例越高，則使對(duì)比度越差。所以發(fā)光面積比例并非越大越好。

　　此外，對(duì)比度同反射的種類(lèi)條件以及觀察角度還有密切聯(lián)系，在實(shí)際測(cè)量中，發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線決定不同角度測(cè)得的實(shí)際最大亮度值是不同的。其分布曲線例如圖5-1所示：

圖5-1  LED發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線

　　由圖5-1知，實(shí)際測(cè)量的最大亮度的數(shù)值大于其他任意角度上測(cè)得的實(shí)際最大亮度值。根據(jù)對(duì)比度與顯示屏的實(shí)際最大亮度成正比的關(guān)系，可得出顯示屏法線方向上的對(duì)比度值最大，并且隨著偏離法線角度的增大，對(duì)比度數(shù)值會(huì)逐漸減小。

　由于發(fā)光管此發(fā)光強(qiáng)度角分布曲線特性，使不同方向上的對(duì)比度差異較大，影響了顯示屏的視角指標(biāo)，降低了顯示效果。所以同上述情況相似，對(duì)比度指標(biāo)也要求改善各個(gè)角度上的發(fā)光強(qiáng)度，使其趨向一致，達(dá)到不同方向上的對(duì)比度基本相同的目的，縮小不同角度上顯示圖像的灰度層次較大的差異，提高視覺(jué)效果。如下圖5-2所示的發(fā)光管特性，相較于圖5-1中的發(fā)光管發(fā)光強(qiáng)度特性有明顯改善：

圖5-2  增大LED均勻發(fā)光視角示意圖

　　使用圖5-2所示的發(fā)光管組裝成的顯示屏，提高了較寬視角的顯示效果，但是測(cè)得其法線方向上的對(duì)比度數(shù)值C1小于C2對(duì)比度（C2是使用圖5-1發(fā)光管組裝的顯示屏沿法線方向上的對(duì)比度）。但這并不能說(shuō)明LED1顯示屏LED2顯示屏顯示的灰度層次差。

　　圖5-2所示，發(fā)光管視角在正負(fù)20度內(nèi)的發(fā)光強(qiáng)度值基本相同，在此視角內(nèi)計(jì)算得到的LED1對(duì)比度C1也基本相同，相較于LED2相同角度上的對(duì)比度C2，雖然在法線方向上對(duì)比度C2>C1，但是偏離法線方向上的對(duì)比度C2<C1，說(shuō)明LED1顯示屏上除法線方向上的其他角度的顯示灰度層次感都比LED2顯示效果好。兩屏的對(duì)比度與測(cè)量角度關(guān)系，如下圖5-3所示：

圖5-3兩顯示屏測(cè)量角度與對(duì)比度關(guān)系示意圖

　　對(duì)于觀察者而言，從法線方向上看LED顯示圖像的概率非常小，其值可近似看作是顯示屏的觀測(cè)角度的倒數(shù)，所以評(píng)價(jià)顯示屏對(duì)比度的好壞不能只用一個(gè)法線方向上對(duì)比度值來(lái)衡量，還應(yīng)參考各視角上的對(duì)比度值，以便更真實(shí)的體現(xiàn)圖像顯示效果。

　以上所述的反射都是針對(duì)漫反射而言，實(shí)際上，出現(xiàn)于武漢武漢LED顯示屏工廠上的反射不只包括漫反射，還包括鏡面反射。

　　漫反射的計(jì)算公式：                         （5-1）

　　其中Ia=外界光強(qiáng)；Ka=外界光反射系數(shù)；Ip=點(diǎn)光源發(fā)光強(qiáng)度；Kp=面反射系數(shù)； ；N,L矢量如下圖5-4所示：

圖5-4 N,L矢量圖

　　鏡面反射= ，其中點(diǎn)光源發(fā)光強(qiáng)度；=光源衰減率 ； = 鏡面反射系數(shù)（一般為常數(shù)）；n = 鏡面反射指數(shù)； （R,V為單位長(zhǎng)度）；R,V矢量圖如圖5-5所示:

圖5-5 R,V矢量圖

　　對(duì)比度表達(dá)式中實(shí)際最大亮度的計(jì)算方法體現(xiàn)了最大亮度值中僅包括顯示屏對(duì)外界光的反射，而忽略顯示屏對(duì)發(fā)光管發(fā)出光的反射；并且武漢武漢LED顯示屏工廠的反射中還混有鏡面反射，此反射會(huì)導(dǎo)致圖像變的不清楚。針對(duì)上述的問(wèn)題仍需進(jìn)一步的研究和探討。

　　6 、屏幕刷新（掃描）頻率

　　從《標(biāo)準(zhǔn)》的測(cè)量方法來(lái)看，似乎忽略了用戶(hù)真正關(guān)心的問(wèn)題，它也沒(méi)有很好考慮到各個(gè)廠家所用驅(qū)動(dòng)電路方式差異，造成測(cè)試的困難。掃描頻率直接影響成本。掃描頻率越高越好，上不封頂，但應(yīng)適可而止。

　　實(shí)際上，“刷新頻率”一幀畫(huà)面顯示所需時(shí)間的倒數(shù)，把顯示屏當(dāng)做一個(gè)發(fā)光光源，那就是光源的閃爍頻率。可以用類(lèi)似“光感頻率計(jì)”的儀器直接測(cè)試顯示屏的光源閃爍頻率，來(lái)反映這個(gè)指標(biāo)。

　　有關(guān)方面做過(guò)這方面的測(cè)試。利用示波器測(cè)量任一種顏色的LED驅(qū)動(dòng)電流波形來(lái)確定“刷新頻率”，在白場(chǎng)下測(cè)得200Hz；在低灰度級(jí)下，所測(cè)頻率高達(dá)10kHz以上。用PR-650光譜儀測(cè)量；無(wú)論在白場(chǎng)，還是在其它灰度等級(jí)下，所測(cè)光源閃爍頻率均為200Hz。因此掃描頻率100至200Hz為宜。

　　7、討論

　　以上是針對(duì)武漢武漢LED顯示屏工廠的主要參數(shù)之間關(guān)系做一個(gè)簡(jiǎn)單的描述，對(duì)于其它一些主要指標(biāo)，還需進(jìn)一步的分析和研究。對(duì)于如何引導(dǎo)用戶(hù)正確理解武漢武漢LED顯示屏工廠這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的產(chǎn)品，還是要行業(yè)協(xié)會(huì)多搞點(diǎn)武漢武漢LED顯示屏工廠技術(shù)研究交流，多從實(shí)際出發(fā)，全面分析LED產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)以及評(píng)估方法，引導(dǎo)行業(yè)正確理解武漢武漢LED顯示屏工廠的性能。這對(duì)于用戶(hù)、生產(chǎn)者以及整個(gè)行業(yè)都將會(huì)是非常有利的。

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