技术探讨 | 浅析LED显示视觉效果

　　LED显示屏的优越画质是色彩、亮度、对比度、灰度、防蓝光辐射、密度等指标的综合体现。

色彩

　　众所周知，颜色的集合是一个立体的图形，换一个角度去看，把视角改为俯视，就能看到我们最熟悉的色域图，三角形只是的立体图形在平面中的投影。

　　色域存在着非常多的标准，例如sRGB/NTSC/DCI-P3/ BT.709等。对于LED显示屏而言，需要有严格的色坐标规格。但是多数LED显示屏沿习主波长规格定义颜色的标准，相同主波长的颜色在色空间对应于一条通过等能量点(0.333，0.333)的直线，而不是精准的色点。

　　特别指出的是： 一般LED显示屏只定义了色调维度，缺失另一个色饱和度维度。而色调、明度、色饱和度为颜色三要素，构成的色立体分别代表了不同颜色、颜色明暗及色彩鲜艳度。

亮度

　　人眼具有非常宽的动态范围，从绝对镜面高光到极端黑暗状态。相比之下，LED显示屏受制于驱动芯片最小电流规格、显示芯片峰值波长与半峰宽匹配不够，容易导致许多低灰显示问题，例如：色飘、像素不均匀。

色阶

　　LED的色阶或灰阶，是指亮度的明暗程度，灰阶等级越高，色彩越丰富艳丽;反之，显示颜色单一，变化简单。256级的黑白图像可以显示256种不同的黑白灰，而2级灰度则只能显示纯黑和纯白两种颜色。

　　LED多数采用PM技术，即利用脉宽调制实现灰阶控制，重复点亮，只有刷新率高于视觉惰性，才能无法感觉到图像在抖。为让LED显示效果能够符合传统数据源同时又不损失灰度等级，一般在LED显示系统后级会做灰度数据的非线性变换(伽马调制)，变换后的数据位数会增加。

对比度

　　灰阶类比温度，我们把冰点定义为0℃，把水沸点定义为100℃，之间均等划分为100份，每份是1℃。而对比度顾名思义就是差值。类似于一杯0℃冰水和一杯100℃开水，他们的对比温度是100℃。

　　传统LED显示屏采用黑面LED灯珠、深黑面罩和深黑箱体框架等等材料、工艺，以降低显示屏最黑亮度，提高对比度。

　　MLED以索尼Crystal LED “黑彩晶”为典型代表，它应用了Micro LED芯片，理论上完全可以将点间距做到P0.4以下，但索尼的点间距却是P1.26。业内人士分析，故意留大的点间距，其目的就是保留足够的黑区，因此产品才会达到1,000,000:1的超高对比度。

　　在正装LED芯片中，电极与键合线均在出光面，占据了一部分本该发光的面积，一定程度上会影响到LED芯片的出光角度与发光强度，且电极与键合线等金属成分也会造成反射感，使“该亮的时候变暗”，降低显示屏对比度。而倒装芯片，无电极和焊线遮挡及反光，发光面积大、发光效率明显优于正装芯片，让“亮的更亮”，对比度通常就会高于正装芯片。

有害蓝光

　　380nm～440nm为可见光的一部分，如果100%消除显示会呈现偏黄，因此只能通过消色等方式减少这部分波长的辐射，如无380nm～440nm波长的辐射，其结果表现为缺色，偏黄。所以有害蓝光只能减少，不能消除。

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密度

　　LED显示屏的清晰度是由分辨率决定的，分辨率则由灯珠的密度所决定，同一面积内灯珠越小、灯珠越多其分辨率就越高，自然在显示图像时就越清楚。所以LED显示屏一些大间距显示画面就不如小间距的清楚，但即使是最小间距的LED显示屏，其清晰度仍然达不到液晶屏的高度，特别是在近距离观看时会有马赛克现象。

　　经验公式： 能分辨的线对数越多，其能分辨每根线的宽度也越小，其分辨能力也越好，因此需要将点光源扩充。

　　现行的一种工艺路线是单个球型面罩+单个RGB-LED灯珠，以矩阵排列的凸透镜(灯罩)为成像介质，将LED的灯芯作为成像源投影成像，占空比由不足30%提升到80%以上，滤减了部分380nm～440nm波长的辐射，但是这种技术将LED主动成像转化为被动成像，锐度有损。目前点间距多数在P1.8～P4之间，主要应用于SMD产品。

　　还有一种技术： 运用衍射和干涉的共同调制对LED进行汇聚、发散、整合、均匀分配，LED的点光源受到衍射和位相延迟的共同调制分光成多个定量的光束，这些光束呈矩形排列组合成面光形状的显示像素，其填充率(发光面积与像素单元面积的比例)由不到30%提高到超过70%，将380nm～440nm波长的辐射减少了40%，保留LED主动成像特性，保持LED锐度不变。间距为P0.6～P2.0之间，应用于SMD，COB，IMD产品。

　　MLED将成为大屏主角，随着COG、MOB等技术的发展，视觉效果逐渐接近LCD显示屏，在更大范围内突出图像的深邃灰暗、明亮色谱等细节，极大程度地保证了画面色彩丰富度，为用户带来更好的观看体验。

文|利亚德渠道研发部 郑金龙