廣州市浩洋電子有限公司 唐利華

LED顯示屏的色域校正

廣州市浩洋電子有限公司 唐利華

【摘要】由于LED發(fā)光在亮度和色度上存在一定的離散性，這樣能夠明顯降低LED顯示屏的圖像質(zhì)量，因此本文中提出一種能夠校正色域的方式，能夠大幅度提升顯示質(zhì)量。通過建立LED顯示屏的顏色線性數(shù)學模型，對LED顯示屏的色域校正存在的問題進行全面的分析，通過“白平衡”的方式能夠?qū)崿F(xiàn)對顏色的坐標進行精確的控制。本文介紹如何正確的對LED顯示屏進行色域的校正。

【關(guān)鍵詞】LED顯示屏；色域；校正

LED顯示屏是利用顯示像素依照陣列的方式進行排布，其主要的優(yōu)點是擁有較高的亮度、色彩顯示豐富等特點，已逐漸被適用于圖像顯示中。一旦其中的驅(qū)動電流和驅(qū)動溫度出現(xiàn)變化時，就會導致其中的LED發(fā)光亮度和波長也有所改變。導致色域不能夠得到一定的控制。因此通過采用PWM（脈寬調(diào)制）對LED顯示屏實現(xiàn)每顆燈點差異性驅(qū)動，從而提高顯示屏的均勻度和色彩保真度。

1 LED顯示屏模型

脈寬調(diào)制的方式是當前LED顯示屏主要驅(qū)動方式，主要是根據(jù)不同的脈沖寬度進行體現(xiàn)其中的灰度級，主要通過發(fā)光時間長短來體現(xiàn)。公式1中是LED色坐標的計算公式，其中X、Y、Z分別代表刺激值，t代表發(fā)光時間，LED通過脈寬調(diào)制產(chǎn)生灰度級時，其色坐標不會因為任何的改變發(fā)生變化。

變量X、變量Y和變量Z與灰度級之間存在于時間t存在線性關(guān)系，因此每一個灰色級與之對應(yīng)的刺激值為：

當其顯示任何一個顏色時，紅、綠、藍LED發(fā)光灰度級別為m、n、k時，其中三刺激值為：

2 顯示屏色域校正

LED顯示屏亮度與色度校正技術(shù)能夠解決LED均勻性的問題，其中色域校正能夠?qū)ED中顯示圖像中色彩進行全面的要求，保障其具有均勻性，按照嚴格的要求對于每一個顏色的坐標進行固定在相應(yīng)的色坐標之中，能夠凸顯出顯示屏的精準性和逼真性，到最后其色彩能夠通過圖像有所表現(xiàn)。

2.1 色域空間

對于LED顯示屏來說，對應(yīng)到CIE1931色品圖上，就是三原色色坐標連線構(gòu)成的色域三角型和設(shè)定的白點。三原色色域三角型決定了該顯示屏能顯示的色彩，而白點定義了所需要的三原色配比。

圖1 LED顯示屏像素P1和P2目標色域

從圖1中能夠得知，兩個LED顯示屏其中的像素P1和P2由于基色的LED色坐標不相同，因此這兩個顯示像素中色域范圍也不相同。在采用LED顯示屏予以呈現(xiàn)畫面的過程中，由于P1和P2能夠全面呈現(xiàn)出完整的現(xiàn)實效果。根據(jù)圖像中能夠清楚的看出，兩個不同區(qū)域之間的三角關(guān)系能夠代表其中的三角公共區(qū)域，在上述的顏色范圍之內(nèi)中三角形為主要的顯示圖形，而且LED只有經(jīng)過一定的顏色校正后才能夠?qū)㈩伾浞诛@示出來，其中主要顯示目標為三角形區(qū)域，其主要是由于混合性的三原基色的相關(guān)理論而確定的。由于這個顏色目標內(nèi)部三個頂點的顏色呈現(xiàn)將直接決定了整個顯示屏的顯示區(qū)域，通常來說，三個頂點的選取方式主要分為兩個方面：首先色域最大化的呈現(xiàn)原則，及時能夠使得區(qū)域內(nèi)部的三角形區(qū)域面積最大化；另外一種則為標準化的呈現(xiàn)原則，使得其能夠極其接近一種標準顏色區(qū)域。只有這樣才能夠?qū)⑸鲜鰞蓚€原則中的第一種策略能夠有效保證LED顯示屏的顏色范圍更加廣闊，第二種策略則是更加注重呈現(xiàn)顏色的顯示質(zhì)量和顯示的標準程度。

2.2 色域校正

在色域校正中，在每一個目標性的色域范圍中都需要為每一個目標進行設(shè)定亮度。尤其對于其中三刺激值的其中一個Y值能夠表達出LED的亮度，而且在顏色空間中能夠按照公式（1）進行表示。在色域校正之后，基本所有的LED亮度都能夠一致，進而能夠通過選擇的LED亮度的最小值設(shè)定為主要的目標值。通過運用XR、YR、ZR能夠表示出LED三刺激值，其中的顏色能夠趨于定義。通過公（2）、（3）中能夠得知，其三刺激值也在隨之產(chǎn)生變化。在其中校正之前，紅色的LED在單獨發(fā)光時可以表示為：

在色域校正的過程中，其主要的中心基色為紅色，能夠通過利用顯示中的像素對其中三個基色進行相乘的方式用來表現(xiàn)，換而言之就是通過三種基色的LED組合能夠代替原先的紅色發(fā)光，因此能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紅色作為基色，通過這樣的基色發(fā)光刺激值能夠設(shè)定為紅色是主要的目標基色刺激值，總的來說可以成為：

在公式（5）中，當kr1=1，kr2=0，kr3=0時，就會成為公式（4）中表示的紅色LED在校正前單獨放光的現(xiàn)象。通過公式（5）能夠得出：

通過公式（6）能夠求得關(guān)于紅色LED的校正系數(shù)，對此能夠得到綠色的LED校正系數(shù)和藍色的校正系數(shù)。值得關(guān)注的是，在像素的顯示過程中需要等級最高的灰度“白場”?！鞍讏觥敝械腖ED亮度里，紅色亮度來源于紅色、綠色和藍色的基色。能夠?qū)蝹€的基色進行校正，顯然這樣的情況需要盡量避免，在之后的白平衡中進行討論。在測量實際和目標三刺激值的數(shù)值之間，必須達到小于3%的亮度差異，這能使精度更加接近測量用設(shè)備，從而使色坐標的聚集程度相對于之前的校正存在相對顯著的提高，在這之中，目標坐標與實際坐標間差異近0.005（見圖2）。

2.3 色域校正中白平衡

在LED顯示屏中，“白場”色坐標和均勻度都是顯示屏中主要的指標，同樣也是衡量顏色保真度重要的一項標準。為此針對于顯示屏中的三刺激值色坐標需要白平衡處理模式，是通過要求的三種基色在灰度中能夠合成白色。不能夠通過使用色域校正的方式來規(guī)劃顯示屏。只能夠需要對紅綠藍三種基色的顯示屏進行全面白平衡處理模式。對于色域校正來說，通過色域校正過程后的白平衡，刨除白場的色坐標足夠精準以外，還需要針對LED發(fā)光的強度對于色域校正程度進行全面的思考，避免產(chǎn)生由于現(xiàn)實不足導致全新的顯示中的缺陷。

為了滿足公式（7），我們需要挑選適合的Yaim值。如果直接計算相對來說會很困難，所以我們必須使用對半查找的方法進行計算，在這之

中，使Y=YR+YG+YB，在0～Y中查找Yaim的取值范圍，將Yaim代入公式進行計算，就可以使公式（7）對像素的顯示進行相對合理的判斷，從而滿足公式（7）中Yaim的最大值，主要目的為在白平衡中目標的亮度值。

3 結(jié)語

想要改善LED顯示色域，在使用LED顯示屏創(chuàng)建的顏色數(shù)學模型基礎(chǔ)上，可以使用色域校正算法，從而對白平衡存在的由校正導致的缺陷處理方式進一步改善。實驗結(jié)果證明，校正后LED顯示像素的色度與其亮度的統(tǒng)一性顯著提高。對于每一個顯示像素的基色色標和“白場”色坐標都能夠剛好接近于校正目標，進而能夠?qū)崿F(xiàn)基色色標精準度中誤差大致為0.005，可以大幅度的改善LED顯示屏的顯示效果。

參考文獻

［1］趙梓權(quán)，王瑞光，鄭喜鳳，汪洋.LED顯示屏的色域校正［J］.液晶與顯示，2013（01）.

［2］張鑫.全彩LED模塊顯示屏顏色均勻性校正研究［D］.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所），2011.