技術探討 | 淺析LED顯示視覺效果
來源:利亞德 編輯:站臺丶 2023-08-02 09:27:22 加入收藏 咨詢
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LED顯示屏的優越畫質是色彩、亮度、對比度、灰度、防藍光輻射、密度等指標的綜合體現。
色彩
眾所周知,顏色的集合是一個立體的圖形,換一個角度去看,把視角改為俯視,就能看到我們最熟悉的色域圖,三角形只是的立體圖形在平面中的投影。
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色域存在著非常多的標準,例如sRGB/NTSC/DCI-P3/ BT.709等。對于LED顯示屏而言,需要有嚴格的色坐標規格。但是多數LED顯示屏沿習主波長規格定義顏色的標準,相同主波長的顏色在色空間對應于一條通過等能量點(0.333,0.333)的直線,而不是精準的色點。
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特別指出的是: 一般LED顯示屏只定義了色調維度,缺失另一個色飽和度維度。而色調、明度、色飽和度為顏色三要素,構成的色立體分別代表了不同顏色、顏色明暗及色彩鮮艷度。
亮度
人眼具有非常寬的動態范圍,從絕對鏡面高光到極端黑暗狀態。相比之下,LED顯示屏受制于驅動芯片最小電流規格、顯示芯片峰值波長與半峰寬匹配不夠,容易導致許多低灰顯示問題,例如:色飄、像素不均勻。
色階
LED的色階或灰階,是指亮度的明暗程度,灰階等級越高,色彩越豐富艷麗;反之,顯示顏色單一,變化簡單。256級的黑白圖像可以顯示256種不同的黑白灰,而2級灰度則只能顯示純黑和純白兩種顏色。
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LED多數采用PM技術,即利用脈寬調制實現灰階控制,重復點亮,只有刷新率高于視覺惰性,才能無法感覺到圖像在抖。為讓LED顯示效果能夠符合傳統數據源同時又不損失灰度等級,一般在LED顯示系統后級會做灰度數據的非線性變換(伽馬調制),變換后的數據位數會增加。
對比度
灰階類比溫度,我們把冰點定義為0℃,把水沸點定義為100℃,之間均等劃分為100份,每份是1℃。而對比度顧名思義就是差值。類似于一杯0℃冰水和一杯100℃開水,他們的對比溫度是100℃。
傳統LED顯示屏采用黑面LED燈珠、深黑面罩和深黑箱體框架等等材料、工藝,以降低顯示屏最黑亮度,提高對比度。
MLED以索尼Crystal LED “黑彩晶”為典型代表,它應用了Micro LED芯片,理論上完全可以將點間距做到P0.4以下,但索尼的點間距卻是P1.26。業內人士分析,故意留大的點間距,其目的就是保留足夠的黑區,因此產品才會達到1,000,000:1的超高對比度。
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在正裝LED芯片中,電極與鍵合線均在出光面,占據了一部分本該發光的面積,一定程度上會影響到LED芯片的出光角度與發光強度,且電極與鍵合線等金屬成分也會造成反射感,使“該亮的時候變暗”,降低顯示屏對比度。而倒裝芯片,無電極和焊線遮擋及反光,發光面積大、發光效率明顯優于正裝芯片,讓“亮的更亮”,對比度通常就會高于正裝芯片。
有害藍光
380nm~440nm為可見光的一部分,如果100%消除顯示會呈現偏黃,因此只能通過消色等方式減少這部分波長的輻射,如無380nm~440nm波長的輻射,其結果表現為缺色,偏黃。所以有害藍光只能減少,不能消除。
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密度
LED顯示屏的清晰度是由分辨率決定的,分辨率則由燈珠的密度所決定,同一面積內燈珠越小、燈珠越多其分辨率就越高,自然在顯示圖像時就越清楚。所以LED顯示屏一些大間距顯示畫面就不如小間距的清楚,但即使是最小間距的LED顯示屏,其清晰度仍然達不到液晶屏的高度,特別是在近距離觀看時會有馬賽克現象。
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經驗公式: 能分辨的線對數越多,其能分辨每根線的寬度也越小,其分辨能力也越好,因此需要將點光源擴充。
現行的一種工藝路線是單個球型面罩+單個RGB-LED燈珠,以矩陣排列的凸透鏡(燈罩)為成像介質,將LED的燈芯作為成像源投影成像,占空比由不足30%提升到80%以上,濾減了部分380nm~440nm波長的輻射,但是這種技術將LED主動成像轉化為被動成像,銳度有損。目前點間距多數在P1.8~P4之間,主要應用于SMD產品。
還有一種技術: 運用衍射和干涉的共同調制對LED進行匯聚、發散、整合、均勻分配,LED的點光源受到衍射和位相延遲的共同調制分光成多個定量的光束,這些光束呈矩形排列組合成面光形狀的顯示像素,其填充率(發光面積與像素單元面積的比例)由不到30%提高到超過70%,將380nm~440nm波長的輻射減少了40%,保留LED主動成像特性,保持LED銳度不變。間距為P0.6~P2.0之間,應用于SMD,COB,IMD產品。
MLED將成為大屏主角,隨著COG、MOB等技術的發展,視覺效果逐漸接近LCD顯示屏,在更大范圍內突出圖像的深邃灰暗、明亮色譜等細節,極大程度地保證了畫面色彩豐富度,為用戶帶來更好的觀看體驗。
文|利亞德渠道研發部 鄭金龍
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