LED显示屏主要参数相互关系的大讨论

　　1、引言　　

　　在LED显示屏的主要光电参数中，有亮度，视角，均匀性，对比度，刷新频率等，当然还有灰度级、亮度等级及基色主波长误差等一些关键参数。

　　将基色的发光亮度按强度大小划分，就是灰度级。显示屏能产生的灰度级越高，显示的颜色和图像层次就越多。在数字化系统中，灰度级控制的能力由灰度级数量来表示，所谓灰度级数量就是指可以进行控制的灰度级等级的多少。有关这方面的探讨已经很多，同样亮度等级及基色主波长误差等分析已经出现于诸多文献，由于篇幅所限，本文这里就不再赘述了。

　　下面，本文从上述显示屏的亮度，视角，均匀性，对比度，刷新频率等主要参数出发，简要说明其相互之间的关系。

　　2 、LED显示屏亮度同视角之间的关系

　　LED显示屏的发光强度是确定的，由于显示屏不是朗勃发光体，因此在一般情况下，其发光的分布大致同LED的像素发光分布近似，由

（2-1）

　　可知，在增大某一个特定方向（如法线方向）的亮度时，其它方向的亮度将会受到削弱，造成整个屏幕的视角指标下降，观看的范围变小。另外，LED显示屏的使用环境千差万别，环境照度不一样也会对整个屏幕的观看效果有很大影响，根据（2-1）看到，在环境照度大而成本不变的条件下，只有加强特定方向的亮度保证屏幕的亮度指标，牺牲视角的指标；可是反过来，环境照度较小的条件下，过份强调特定方向的亮度则不是必要的，反而影响了整个屏幕的实际光电性能。这样也就造成了在竞投标中不切实际的互相攀比，用户对此又不了解，致使许多标书中要求的“最大亮度”往往远远高于实际需要。

　　基于以上原因，建议为了引导用户正确理解LED显示屏的“最大亮度”这个性能指标，行业有必要给出一个指导：在某些场合，在不同照度的使用环境下，应在保证视角的前提下确定亮度指标（即LED显示屏的亮度达到什么值就可以满足要求），不要不顾视觉效果，仅一味强调亮度指标，这样作出来的屏除非提高成本，采用很亮的LED灯（一个后果是可视范围大了，但是正面由于过亮无法观看）；否则的话，由于屏幕的观看范围很小，可能成为低档次的显示屏。

　　3 、LED显示屏亮度同均匀性之间的关系

　　目前的行业标准SJ/T11281-2003《LED显示屏测试方法》亮度均匀性的测量并不牵涉到显示屏空间位置以及观察角度的变化等因素。

　　（1）LED显示屏观察视角同均匀性之间的关系

　　实际上，由于LED显示屏作为一种大屏幕显示产品，它给人们的视觉效应可想而知，因此需要从不同角度对LED显示屏进行观察，定性分析不同视角和不同的空间分布对LED显示屏亮度均匀性的影响，以便对LED显示屏给予更客观的评价。

　　《LED显示屏测试方法》所规定的亮度均匀性的测量只是针对LED发光管的光轴方向的亮度测量。显示区域1、显示区域2、显示区域3的发光强度角分布曲线及检测位置1、检测位置2、检测位置3如图3-1所示。根据《LED显示屏测试方法》对的三个显示区域进行亮度测量，检测位置1、检测位置2、检测位置3分别位于显示区域1、显示区域2、显示区域3的光轴方向。所测量的亮度值是各个区域最大的亮度值。本文中假定三个显示区域的发光强度角分布曲线（包括绝对值）完全相同，因此得到LED显示屏三个显示区域的发光强度相同，LED显示屏的亮度均匀性达到国家C级标准。

　　由于LED本身视角的问题，LED显示屏的亮度会随观察角度的改变而改变，影响了显示屏的显示效果。观察者从不同的角度观看显示屏，亮度的改变会对LED显示屏亮度均匀性产生一定影响。

　　LED显示屏在实际使用中，观察者会在一定范围内对显示屏进行观察。以图3-2为例，假设观察者在观察位置1、观察位置2、观察位置3对LED显示屏进行观察，观察者在观察位置1、观察位置2、观察位置3的视轴与图3-1所示的显示区域1、显示区域2、显示区域3的光轴重合。

　　在观察位置1时，显示区域1的亮度最大，显示区域3的亮度最小，显示区域2的亮度介于两者之间；在观察位置2时，显示区域2的亮度最大，显示区域1和显示区域3的亮度基本相同，但小于显示区域2的亮度；在观察位置3时，显示区域3的亮度最大，显示区域1的亮度最小，显示区域2的亮度介于两者之间。虽然三个显示区域的LED发光强度角分布曲线相同，但是由于LED视角的影响，导致在同一个观察位置，三个区域亮度值都不相同。

　　显示区域1，在观察位置1时亮度最大，在观察位置3时亮度最小，在观察位置2时亮度介于两者之间；显示区域2，在观察位置2时亮度最大，在观察位置1和观察位置3时亮度基本相同，但小于在观察位置2时的亮度；显示区域3，在观察位置3时亮度最大，在观察位置1时亮度最小，在观察位置2时亮度介于两者之间，因此LED显示屏相同区域的亮度会随观察角度的不同发生变化。

　　根据LED发光强度角分布曲线的变化规律，对观察位置1、观察位置2、观察位置3进行LED显示屏整屏亮度分布分析。LED显示屏亮度分布情况如图3-3所示。其中(a)是在观察位置1观察到的LED显示屏亮度分布情况。(b)是在观察位置2观察到的LED显示屏亮度分布情况。(c)是在观察位置3观察到的LED显示屏亮度分布情况。

　　在一定的观察范围内，LED显示屏的相邻区域的亮度变化大小是由发光强度角分布曲线的斜率决定的。发光强度角分布曲线的曲率大，相邻区域的LED亮度变化越大；发光强度角分布曲线的曲率小，相邻区域的LED亮度变化越小。亮度以观察位置在显示屏上的投影为圆心，呈同心圆分布，圆心处最亮，亮度随半径的增加而减小，亮度变化与发光强度角分布曲线的曲率有关。

　　所以LED的视角分布对显示效果的影响不亚于亮度。

　　（2）LED显示屏空间位置同均匀性之间的关系

　　此外，假定有两块完全相同的显示屏，其组成模块完全一致，但是其空间分布不一致。其中一块显示屏的显示模块随机分布，而另一个则是按相邻显示模块差异最小化组合而成，很显然，就视觉的均匀度来看，显示屏2要优于显示屏1，尽管其组合的显示模块完全一致。

　　也就是说，完全有必要引入相邻亮度均匀性的指标来衡量显示屏均匀性的优劣。

　　（3）LED显示屏实际亮度同均匀性之间的关系

　　还有一点也十分重要，由于目前有很多的显示屏采用了亮度校正的技术，因此在保证均匀性指标的前提下，显示屏的校正亮度（实际亮度）会产生一定程度的削弱。因此应在保证均匀性的前提下确定显示屏的亮度指标，否则最后的显示屏达不到预期的期望。

　　前面已经提到视角的重要性，这里再重申一下：没有足够的视角，均匀性校正是没有意义的。甚至于视角的不均匀