广州市浩洋电子有限公司 唐利华

LED显示屏的色域校正

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【摘要】由于LED发光在亮度和色度上存在一定的离散性，这样能够明显降低LED显示屏的图像质量，因此本文中提出一种能够校正色域的方式，能够大幅度提升显示质量。通过建立LED显示屏的颜色线性数学模型，对LED显示屏的色域校正存在的问题进行全面的分析，通过“白平衡”的方式能够实现对颜色的坐标进行精确的控制。本文介绍如何正确的对LED显示屏进行色域的校正。

【关键词】LED显示屏；色域；校正

LED显示屏是利用显示像素依照阵列的方式进行排布，其主要的优点是拥有较高的亮度、色彩显示丰富等特点，已逐渐被适用于图像显示中。一旦其中的驱动电流和驱动温度出现变化时，就会导致其中的LED发光亮度和波长也有所改变。导致色域不能够得到一定的控制。因此通过采用PWM（脉宽调制）对LED显示屏实现每颗灯点差异性驱动，从而提高显示屏的均匀度和色彩保真度。

1 LED显示屏模型

脉宽调制的方式是当前LED显示屏主要驱动方式，主要是根据不同的脉冲宽度进行体现其中的灰度级，主要通过发光时间长短来体现。公式1中是LED色坐标的计算公式，其中X、Y、Z分别代表刺激值，t代表发光时间，LED通过脉宽调制产生灰度级时，其色坐标不会因为任何的改变发生变化。

变量X、变量Y和变量Z与灰度级之间存在于时间t存在线性关系，因此每一个灰色级与之对应的刺激值为：

当其显示任何一个颜色时，红、绿、蓝LED发光灰度级别为m、n、k时，其中三刺激值为：

2 显示屏色域校正

LED显示屏亮度与色度校正技术能够解决LED均匀性的问题，其中色域校正能够对LED中显示图像中色彩进行全面的要求，保障其具有均匀性，按照严格的要求对于每一个颜色的坐标进行固定在相应的色坐标之中，能够凸显出显示屏的精准性和逼真性，到最后其色彩能够通过图像有所表现。

2.1 色域空间

对于LED显示屏来说，对应到CIE1931色品图上，就是三原色色坐标连线构成的色域三角型和设定的白点。三原色色域三角型决定了该显示屏能显示的色彩，而白点定义了所需要的三原色配比。

图1 LED显示屏像素P1和P2目标色域

从图1中能够得知，两个LED显示屏其中的像素P1和P2由于基色的LED色坐标不相同，因此这两个显示像素中色域范围也不相同。在采用LED显示屏予以呈现画面的过程中，由于P1和P2能够全面呈现出完整的现实效果。根据图像中能够清楚的看出，两个不同区域之间的三角关系能够代表其中的三角公共区域，在上述的颜色范围之内中三角形为主要的显示图形，而且LED只有经过一定的颜色校正后才能够将颜色充分显示出来，其中主要显示目标为三角形区域，其主要是由于混合性的三原基色的相关理论而确定的。由于这个颜色目标内部三个顶点的颜色呈现将直接决定了整个显示屏的显示区域，通常来说，三个顶点的选取方式主要分为两个方面：首先色域最大化的呈现原则，及时能够使得区域内部的三角形区域面积最大化；另外一种则为标准化的呈现原则，使得其能够极其接近一种标准颜色区域。只有这样才能够将上述两个原则中的第一种策略能够有效保证LED显示屏的颜色范围更加广阔，第二种策略则是更加注重呈现颜色的显示质量和显示的标准程度。

2.2 色域校正

在色域校正中，在每一个目标性的色域范围中都需要为每一个目标进行设定亮度。尤其对于其中三刺激值的其中一个Y值能够表达出LED的亮度，而且在颜色空间中能够按照公式（1）进行表示。在色域校正之后，基本所有的LED亮度都能够一致，进而能够通过选择的LED亮度的最小值设定为主要的目标值。通过运用XR、YR、ZR能够表示出LED三刺激值，其中的颜色能够趋于定义。通过公（2）、（3）中能够得知，其三刺激值也在随之产生变化。在其中校正之前，红色的LED在单独发光时可以表示为：

在色域校正的过程中，其主要的中心基色为红色，能够通过利用显示中的像素对其中三个基色进行相乘的方式用来表现，换而言之就是通过三种基色的LED组合能够代替原先的红色发光，因此能够代替传统的红色作为基色，通过这样的基色发光刺激值能够设定为红色是主要的目标基色刺激值，总的来说可以成为：

在公式（5）中，当kr1=1，kr2=0，kr3=0时，就会成为公式（4）中表示的红色LED在校正前单独放光的现象。通过公式（5）能够得出：

通过公式（6）能够求得关于红色LED的校正系数，对此能够得到绿色的LED校正系数和蓝色的校正系数。值得关注的是，在像素的显示过程中需要等级最高的灰度“白场”。“白场”中的LED亮度里，红色亮度来源于红色、绿色和蓝色的基色。能够对单个的基色进行校正，显然这样的情况需要尽量避免，在之后的白平衡中进行讨论。在测量实际和目标三刺激值的数值之间，必须达到小于3%的亮度差异，这能使精度更加接近测量用设备，从而使色坐标的聚集程度相对于之前的校正存在相对显著的提高，在这之中，目标坐标与实际坐标间差异近0.005（见图2）。

2.3 色域校正中白平衡

在LED显示屏中，“白场”色坐标和均匀度都是显示屏中主要的指标，同样也是衡量颜色保真度重要的一项标准。为此针对于显示屏中的三刺激值色坐标需要白平衡处理模式，是通过要求的三种基色在灰度中能够合成白色。不能够通过使用色域校正的方式来规划显示屏。只能够需要对红绿蓝三种基色的显示屏进行全面白平衡处理模式。对于色域校正来说，通过色域校正过程后的白平衡，刨除白场的色坐标足够精准以外，还需要针对LED发光的强度对于色域校正程度进行全面的思考，避免产生由于现实不足导致全新的显示中的缺陷。

为了满足公式（7），我们需要挑选适合的Yaim值。如果直接计算相对来说会很困难，所以我们必须使用对半查找的方法进行计算，在这之

中，使Y=YR+YG+YB，在0～Y中查找Yaim的取值范围，将Yaim代入公式进行计算，就可以使公式（7）对像素的显示进行相对合理的判断，从而满足公式（7）中Yaim的最大值，主要目的为在白平衡中目标的亮度值。

3 结语

想要改善LED显示色域，在使用LED显示屏创建的颜色数学模型基础上，可以使用色域校正算法，从而对白平衡存在的由校正导致的缺陷处理方式进一步改善。实验结果证明，校正后LED显示像素的色度与其亮度的统一性显著提高。对于每一个显示像素的基色色标和“白场”色坐标都能够刚好接近于校正目标，进而能够实现基色色标精准度中误差大致为0.005，可以大幅度的改善LED显示屏的显示效果。

参考文献

［1］赵梓权，王瑞光，郑喜凤，汪洋.LED显示屏的色域校正［J］.液晶与显示，2013（01）.

［2］张鑫.全彩LED模块显示屏颜色均匀性校正研究［D］.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所），2011.