LED显示屏对比度分析

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1、绿色科技 美化生活LED显示屏简介一LED显示屏分类二LED显示屏技术指标三目录LED显示屏主要参数测试标准四LED显示屏对比度五对比度测试方法六LED显示屏主要参数关系讨论七绿色科技 美化生活一、LED显示屏简介LED显示屏（LED display, LED Screen）：又叫电子显示屏或 者飘字屏幕。是由LED点阵组成 ，通过R/G/B LED灯的亮灭来显 示文字、图片、动画、视频， 内容可以随时更换，各部分组 件都是模块化结构的显示器件 。通常由显示模块、控制系统 及电源系统组成。显示模块由 LED灯组成的点阵构成，负责发 光显示；控制系统通过控制相 应区域的亮灭，可以让屏幕显 示文字

2、、图片、视频等内容； 电源系统负责将输入电压电流 转为显示屏需要的电压电流。图1：LED显示屏图2：LED显示屏连接结构绿色科技 美化生活二、LED显示屏分类（一）按颜色分类 单基色显示屏:单一颜色（红色，绿色，和黄色 等）。 双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可 以显示65536种颜色。 全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度 的全彩色显示屏可以显 示一千六百多万种色。图3：全彩LED显示屏图4：LED显示屏（二）按显示器件分类 LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制 作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。 LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的 发光二

3、极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、 图像信息。 LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成 ，可以显示视频、动画等各种视频文件。绿色科技 美化生活二、LED显示屏分类（三）按使用场合分类 室内显示屏：发光点较小，一般3mm- 8mm，显示面积一般几至十几平方米。 半户外显示屏：像素点大小之于室内和户 外显示屏之间；常见于银行，商场或医院 等门楣上。 室外显示屏：面积一般几十平方米至几百 平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有 防风、防雨、防水功能。图5：室内全彩LED显示屏图6：室外LED显示屏（四）发光点直径及间距分类 室内屏（按直径分）：3mm、3.75mm 、5mm、 室外屏（按

4、间距分）：PH10、PH12、PH14 、PH16、PH20、PH25、PH31.25、PH37.5 绿色科技 美化生活三、LED显示屏技术指标（一）像素失控率 像素失控率是指显示屏的最小成像单元（像素）工作不正常（失控）所 占的比例。而像素失控有两种模式：一是盲点，也就是瞎点，在需要亮 的时候它不亮，称之为瞎点；二是常亮点，在需要不亮的时候它反而一 直在亮着，称之为常亮点。 图7：显示屏之灰度等级（二）灰度等级 灰度也就是所谓的色阶或灰阶，是指亮度 的明暗程度。对于数字化的显示技术而言 ，灰度是显示色彩数的决定因素。一般而 言灰度越高，显示的色彩越丰富，画面也 越细腻，更易表现丰富的细节。

5、（三）亮度鉴别等级 亮度鉴别等级是指人眼能够分辨的图像从最黑到最白之间的亮度等级。灰 度可以达到256级甚至1024级。但是由于人眼对亮度的敏感性有限，并不 能完全识别这些灰度等级。对于显示屏，人眼能分辨的亮度等级越多，意 味着显示屏的色空间越大，显示丰富色彩的潜力也就越大。亮度鉴别等级 可以用专用的软件来测试，一般显示屏能够达20级以上就算是比较好的等 级了。绿色科技 美化生活三、LED显示屏技术指标（四）灰度非线性变换 灰度非线性变换是指将灰度数据按照经验数据或某种算术非线性关系进 行变换再提供给显示屏显示。由于LED是线性器件，与传统显示器的非 线性显示特性不同。为了能够让LED显示效果

6、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，变换后的数据位数会增加（保证不丢失灰度数据）。由8位源做非 线性变换，转换后空间肯定比8位源大。一般至少是10位。如同灰度一 样，这个参数也不是越大越好，一般12位就可以做足够的变换了。绿色科技 美化生活四、LED显示屏主要参数测试标准（一）LED最大亮度L测试：根据SJT11281-2007发光二极管（LED）显示屏测试方法之4.2.1 标准，其最大亮度L测试如下： (1)定义：显示屏在一定环境照度下，在最高灰阶度级和最高亮度级下测量的 亮度L成为最大亮度。 (2)测量： a)测量条件： -环境照度

7、变化小于10%； -光探头采集范围不得少于16个相邻像素。 b)测量步骤： -显示屏全黑的状态下，用彩色分析仪测量显示屏的背景亮度LD; -在显示屏最高亮度级，最高灰度级的情况下，用彩色分析仪测量显 示屏的亮度Lmax； -最大亮度L= Lmax- LD; -用上述方法分别按需测量红、绿、蓝、黄、白（在白平衡情况下） 等的最大亮度。绿色科技 美化生活（二）LED显示屏视角测试：根据SJT11281-2007发光二极管（LED）显示屏测试方法之4.2.2 标准，其视角测试如下： (1)定义：假定显示屏法线方向的亮度为LF,从显示屏中心法线左右两侧检测显 示屏的亮度，当左右两侧的亮度值下降到LF/

8、2时，两条观测线之间构成 的夹角s（ s 180）称为显示屏水平方向的视角；从显示屏中心法线上下两侧检测显示屏的亮度，当上下两侧的亮度 值下降到LF/2时，两条观测线之间构成的夹角c（ c 180） 称为显示屏垂直方向的视角； (2)测量： a)测量条件： -环境照度变化小于10%，且不存在明显的有色光源； -光探头采集范围不得少于16个相邻像素。 b)水平视角测量步骤： -显示屏全屏显示单一基色（最高亮度级、最高灰度级），并在该屏 中央选择一个测试区域； -用彩色分析仪测出区域内法线方向的亮度LF;四、LED显示屏主要参数测试标准绿色科技 美化生活-以被测区域几何中心为圆心，以测量距离为半径

9、，沿着水平方向分 别向左右两侧转动彩色分析仪（探头对准原被测区域），当亮度值下降 到LF/2 时，测出两条观测线之间的夹角sx； -按同样的方法测量出每一种基色的水平视角，取最小值即为该显示 屏的水平视角s。 b)垂直视角测量步骤： -测量步骤和水平视角的测量方法基本相同，不同的只是彩色分析仪 沿着垂直方向上下转动（若条件许可，也可以采用转动显示屏的方式进 行测量）； -按同样的方法测量出每一种基色的垂直视角，取最小值即为该显示 屏的垂直视角c;四、LED显示屏主要参数测试标准绿色科技 美化生活（三）LED显示屏最高对比度C测试：根据SJT11281-2007发光二极管（LED）显示屏测试方法

10、之4.2.3 标准，其最高对比度C测试如下： (1)定义：显示屏在一定的环境照度下，其最大亮度与背景亮度之比C称为最高 对比度。 (2)测量： a)测量条件：-室内现显示屏屏面法线方向的照度为10*（110%）lx；-室内现显示屏屏面法线方向的照度为40*（110%）lx； -光探头采集范围不得少于16个相邻像素。 b)水平视角测量步骤： -按照4.2.1最大亮度测量方法分别测量出Lmax和LD； -按照公式C=(Lmax- LD)/ LD算出对比度C.四、LED显示屏主要参数测试标准绿色科技 美化生活五、LED显示屏对比度对比度C定义：在一定的环境照度下，屏幕上同一点最亮时（白色） 与最暗时

11、（黑色）的亮度的比值，高的对比度意味着相对较高的亮度 和呈现颜色的艳丽程度。 动态对比度定义：指的是显示屏在某些特定情况下测得的对比度数值 ，例如逐一测试屏幕的每一个区域，将对比度最大的区域的对比度值 ，作为该产品的对比度参数。 动态对比度与对比度关系：动态对比度与真正的对比度是两个不同的 概念，一般同一台显示屏的动态对比度是实际对比度的3-5倍。 图8：显示屏对比度测试 说明：调节亮度控制，让色块都能显示出来并且亮度不同。注意确保黑色不 要变灰。绿色科技 美化生活六、对比度测试方法（一）目前业界对比度测试方法有三种： （1）全白/全黑对比度 ：简单的用屏幕某一点全白亮度除以全黑的 亮度计算出

12、来的结果 。由于屏幕每一点的亮度并不相同，因此这个 结果参考价值非常有限。 （2）动态对比度 ：是通过显示屏背后的IC控制芯片实时对背光源的 亮度进行调整。当芯片察觉到画面全为黑色时，会自动降低背光源的 亮度，这样就能大大提升动态对比度的比值。当动态对比度比值达到 一定数值之后，继续往上增加对画面的改善效果已经非常小。 （3）ANSI（American National Standards Institute（ANSI美 国国家标准学会）对比度 ：采用将屏幕平均划分为16点黑白相间 色块，8个白色区域亮度平均值和8个黑色区域亮度平均值之间比值即 为ANSI对比度。因此相对而言ANSI对比度最能

13、够直接的反映出显示器 的实际表现效果，尽管其数值与比前两种测试方法要小很多，但是 ANSI对比度比值更参考价值。 图9：ANSI对比度测试图绿色科技 美化生活六、对比度测试方法（二）案例 ANSI对比度测试方法事例： 某款投影机对比度测试采用ANSI流明对比度测试方法 测试如下：图10：ANSI对比度测试值ITEM白区黑区对比度 132531.71914:1 230511.91606:1 332732.31423:1438682.11842:1539542.61521:1 638872.41620:1 737292.81332:1 842122.71560:1 平均36532.31580:1绿

14、色科技 美化生活七、LED显示屏主要参数关系讨论经过对LED显示屏光学性能参数的分析测量，可以客观的评价LED 显示屏视频显示效果的指标主要是图像的稳定性、亮度、色度、对比度 和视角等。其中对比度决定了显示屏的清晰程度，对显示效果有很大的 影响，视角的大小标志着显示屏上随偏离法线方向上角度的增大亮度变 化率的大小，标定了显示屏各可视角度上亮度的均匀性。并且在其他指 标一致的情况下视角与对比度基本决定了显示屏的显示效果。对比度越 大，显示的图像层次感越强，越生动；视角越大，显示屏上得到清晰视 频图像的角度就越大，显示效果就越好。对比度和视角都越大的显示屏的显示效果应该越好，但实际中利用 LED测

15、量方法中标定的显示屏，两个指标都相对较大却不能显示较好的 视频效果。针对此问题，目前还没有严格的实验分析可以证明。只能从现象为 出发点，分析LED显示屏测量方法中的对比度和视角指标相互的影响。绿色科技 美化生活七、LED显示屏主要参数关系讨论（一）标准对比度和视角参数理论根据LED显示屏测量方法得知，对比度 指标的表达式为 C=(Lmax- LD)/ LD算出对 比度C. 其中，Lmax为显示屏的最大亮度； LD为背 景亮度；L= Lmax- LD为显示屏实际最大亮 度。简化上述对比度表达式得到C=L/ LD,由 此可知，C与LD成反比(如右图11)：而另一指标，视角的大小也与实际最大亮度有关，并且等于显示 屏上发出亮度L的方向与显示屏发出亮度为L/2的方向之间的夹角的2倍， 其中180。据上述定义，对比度与视角都和实际最大亮度有关，但是两者之间 没有确切关系表达式，所以为了方便的分析两者之间的关系，借助于显 示屏各角度上实际最大亮度的函数曲线 。假定某一显示屏的发光亮度随角度变化的对称函数曲线为 LX=f(),其中LX代表显示屏上各角度上的最大亮度；为偏离法线方向 上的角度(-/2 /2).图11：对比度和背景亮度关系曲线绿色科技 美化生活七、LED显示屏主要参数关系讨论利用此函数曲线就可得到对比度表达式 ：CMAX= f(0)/ LD .(1)