LED显示校正系统的制作方法

本发明涉及LED校正领域，尤其涉及LED显示校正系统。

背景技术：

通常，一块大的LED显示屏是由多个LED显示屏模组拼接而成的。由于制造工艺等原因，每个LED芯片的性能有一定差异。如LED芯片在亮度上可能存在20％的差异，即红、绿、蓝三个通道都有20％的亮度差异；同时由于制造成本的压力，一般将波长在5nm以内差别的LED芯片视为合格，因此也存在一定的颜色差异。当把这些有差异的LED芯片制成的显示屏模组集成为LED显示屏时，如果没有对这些差异进行足够的补偿，则将会出现肉眼可见的LED显示屏亮度、颜色差异。另外，在LED显示屏使用过程中，损坏的LED模块的更替导致新的模块与整屏不匹配，这也会大大降低LED显示屏的视觉表现。

图1示出根据现有技术的LED显示屏的校正系统的框图。目前的LED显示屏逐点校正主要是在LED显示屏的安装现场进行校正，一般选择晚上光线暗，LED显示屏前无遮挡物，能见度高，晴天，周围无强光源干扰的条件下进行。

整个LED显示屏逐点校正流程正常要二名熟练技术员在3-5小时完成，校正时受周围环境影响较大，经常有不确定因素存在(例如天气恶劣、周围障碍物遮挡等)，有时要花一整个晚上甚至两个晚上才能完成。所以，目前的LED显示屏逐点校正方法存在因环境原因无法校正、校正效率低、校正误差大等缺点，同时该校正方法需要大量的人力、物力和时间，经济效益低。

对于目前工程上大屏校正、现场校正难度高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对现有技术中大屏校正、现场校正难度高的问题，本发明提供一种LED显示校正系统，在LED显示单元出厂前，利用该校正系统对LED显示单元进行校正，并将校正数据写入数据存储模块内，使得LED显示单元可携带其校正数据，当将根据本发明的LED显示屏模组组装成完整的LED显示屏系统时，通过读出各数据存储模块上的校正数据即可完成各LED显示屏模组校正，而无需进行现场校正。

根据本发明的一个方面，提供一种LED显示校正系统，包括：光学采集系统，所述光学采集系统包括：封闭箱体；模组安装单元，所述模组安装单元设置在所述封闭箱体内的一端，所述模组安装单元用于容纳待校正的LED显示单元；以及光学采集单元，所述光学采集单元设置在所述封闭箱体内的另一端，所述光学采集单元用于采集待校正的LED显示单元的显示信息；LED显示控制系统，所述LED显示控制系统连接到所述待校正的LED显示单元，以控制所述待校正的LED显示单元发光；总控计算机，所述总控计算机连接到所述光学传感器，以接收所述光学采集系统采集到的显示信息，并将所述显示信息传送到图像处理系统进行图像处理，得到校正数据。

进一步地，所述总控计算机与所述LED显示控制系统相连，以将校正数据发送给所述LED显示控制系统，并基于所述校正数据对LED显示单元中的各个LED芯片进行校正。

进一步地，所述光学采集系统还包括定位单元，用于调整所述模组安装单元与所述光学传感器的相对位置和方向。

进一步地，所述定位单元包括设置在所述封闭箱体底部的水平滑台以及设置在水平滑台上的升降台。

进一步地，所述定位单元是具有定位和导航移位功能的智能机器人。

进一步地，所述光学采集系统还包括：温度调节单元，用于调整所述封闭箱体内的温度；湿度调节单元，用于调整所述封闭箱体内的湿度；和/或空气净化单元，用于净化所述封闭箱体内的空气。

进一步地，所述封闭箱体是长方体，长度为0.5m-4m，宽度为0.1m-1m，高度为0.1m-1m。

进一步地，所述封闭箱体的内壁上具有吸光材料层。

进一步地，所述LED显示单元是LED显示屏、LED显示箱体或LED显示屏模组，

根据本发明的一个方面，提供一种光学采集系统，包括：封闭箱体；模组安装单元，所述模组安装单元设置在所述封闭箱体内的一端，所述模组安装单元用于容纳待校正的LED显示单元；以及光学采集单元，所述光学采集单元设置在所述封闭箱体内的另一端，所述光学采集单元用于采集待校正的LED显示单元的显示信息。

进一步地，该光学采集系统还包括定位单元，用于调整所述模组安装单元与所述光学传感器的相对位置和方向。

进一步地，该光学采集系统还包括：温度调节单元，用于调整所述封闭箱体内的温度；湿度调节单元，用于调整所述封闭箱体内的湿度；和/或空气净化单元，用于净化所述封闭箱体内的空气。

进一步地，在该光学采集系统中，所述封闭箱体是长方体，长度为0.5m-4m，宽度为0.1m-1m，高度为0.1m-1m。

进一步地，在该光学采集系统中，所述封闭箱体的内壁上具有吸光材料层。

由于本发明公开的模组校正系统可以在密封且不透光的环境下对LED显示单元进行校正，所以校正过程基本不会受到的外界光源、电磁辐射、恶劣天气等干扰。并且，与LED大屏幕现场校正相比，根据本发明的单次校正的像素数量要少得多，因此校正精度得以大幅提高。另外，在出厂前，LED显示单元已经在本发明公开的模组校正系统中进行了校正，使得LED显示屏或每个LED显示屏模组各发光特性一致化，即LED显示单元已自带其自身校正数据，因此在LED大屏幕组装、维护或更换其中的若干个显示屏模组时无需重新获取校正数据，从而使LED显示屏的组装、维修或更新工作变得简单便捷，一般情况下，均不再需要LED显示屏厂商的维修人员亲临现场，终端用户即可自行完成维护工作。

附图说明

为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出根据现有技术的LED显示屏的校正系统的框图。

图2示出根据本发明的一个实施例的模组校正系统200的框图。

图3示出利用本发明公开的校正系统进行校正的LED显示屏模组300的一个示例的框图。

图4A示出根据本发明的一个实施例的光学采集系统400的立体透视图。

图4B示出根据本发明的一个实施例的光学采集系统400的俯视图。

具体实施方式

在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

通常情况下，LED显示屏包括一个或多个LED显示屏模组。图像控制系统基于要显示的图像或视频生成显示数据并将显示数据提供给一个或多个LED显示屏模组。LED显示屏模组通常可包括一个或多个LED显示模块。每个LED显示模块可包括LED像素阵列和用于驱动LED像素阵列的驱动单元。例如，像素阵列可以是4*4、16*16、32*32或64*64的像素阵列等等。每个像素点可以是单色、双基色或三基色(全彩)像素单元。单色是指只有一种颜色的LED管，多为单红色，在某些特殊场合也可用黄绿色；双基色像素单元由红色和绿色LED管组成；全彩色像素单元由红色、绿色和蓝色LED管组成。全彩色像素单元的类型通常包括2R1G、2R1G1B、1R1G1B等，2R1G指一个像素单元有2个红色LED管和1个绿色LED管，2R1G1B指一个像素单元有2个红色LED管、1个绿色LED管和1个蓝色LED管，1R1G1B指一个像素单元有1个红色LED管、1个绿色LED管和1个蓝色LED管。

由于每个LED二极管存在一定的差异，即使驱动电流一致也无法保证其发光度一致，故而可以通过对每个输出通道的输出电流进行调整来补偿LED二级管的发光差异。因此，在LED显示屏正常显示图像之前，需要对各个LED二极管进行校正。

本发明提供了一种能够对LED显示单元进行独立校正的LED显示校正系统。在本发明的实施例中，LED显示单元可以包括LED显示屏、LED显示箱体以及LED显示屏模组。在将一个或多个LED显示屏模组组装成LED显示屏系统之前，通过本发明公开的模组校正系统对各LED显示屏模组进行校正，以获取校正数据，并将校正数据存储在特定位置。

图2示出根据本发明的一个实施例的LED显示校正系统200的框图。LED显示校正系统200可用于校正LED显示单元，LED显示单元可包括LED显示屏、LED显示箱体以及LED显示屏模组。如图2所示，LED显示校正系统200包括光学采集系统210、总控计算机220、图像处理系统230、LED显示控制系统240、温度调节单元250、湿度调节单元260以及空气净化单元270。

光学采集系统210可包括密闭的隔离外界光线进入的箱体，以避免外界光线对LED显示单元所发出的光造成干扰。光学采集系统210内可包括模组安装单元212以及光学传感器211。在本发明的一个实施例中，模组安装单元212可以包括用于容纳并固定待校正的LED显示单元的安装架以及用于将模组安装单元212固定到箱体底部的底座或箱体侧面的固定单元。在一个具体的实施例中，该安装架与底座或侧面可转动地连接，以便调节LED显示屏模组平面相对于垂直平面的夹角。光学传感器211可以是相机或CCD图像传感器。光学采集系统210还具有可以开关的门，用来放入或拿出进行校正的LED显示屏模组，但由于绘图的限制，在图2中未示出。光学采集系统210还可具有定位单元，用于调整模组安装单元212与光学传感器211的相对位置和方向，但由于绘图的限制，在图2中未示出。光学采集系统210中还设置有多种接口和线路，用于与外部控制器、电源、温度调节单元、湿度调节单元以及空气净化单元连接，但由于绘图的限制，在图2中仅通过线条示意性地示出。下文中，将会结合图4详细介绍光学采集系统210的内部结构。

首先，将待校正的LED显示单元安装到模组安装单元212上，通过调整安装架与底座或侧面之间的夹角，来调节LED显示单元平面相对于垂直平面的夹角。通过定位单元调节LED显示单元相对于光学传感器211的位置和方向。LED显示单元通过光学采集系统210中的线路和/或接口连接至LED显示控制系统240。通过LED显示控制系统240控制LED显示单元的发光，由光学采集系统210采集到的数据传送到图像处理系统230进行图像处理，处理后得到校正数据。把校正数据通过LED显示控制系统240发送到LED显示单元并基于该校正数据对LED显示单元中的各个LED芯片进行校正。然后再次通过光学采集系统210、图像处理系统230分析校正后的LED显示屏模组的显示数据。如果显示效果达不到目标要求，则再次生成校正数据，把校正数据通过LED显示控制系统240发送到LED显示单元并基于该校正数据对LED显示屏模组中的各个LED芯片进行再次校正。重复上述校正过程，直到显示效果达到目标要求，记录最终获取的各类校正数据，并存储该校正数据。在本发明的一个实施例中，可将校正数据存储在LED显示单元自身携带的存储器中。在本发明的另一个实施例中，还可将校正数据存储在LED显示单元外部的存储器中，并且利用唯一标识将LED显示单元与校正数据对应起来，例如，可给予LED显示屏模组一个唯一的身份编号，并通过该身份编号在外部存储器中获得与该身份编号对应的校正数据。

在利用带有校正数据的LED显示屏模组组装成LED显示屏后，LED显示屏上电时，首先获取LED显示屏模组的校正数据，以保证上电后先对LED显示屏模组进行校正数据初始化。当校正数据初始化完成后，开始LED显示屏正常显示。

图3示出利用本发明公开的校正系统进行校正的LED显示屏模组300的一个示例的框图。LED显示屏模组300包括一个或多个LED显示模块310以及校正控制模块320。

LED显示模块310的驱动单元包括数据解码器312、多个电流控制器313-1至313-N、多个可调恒流源314-1至314-N、显示驱动器315以及多个输出通道316-1至316-N。数据解码器312接收来自发送模块324的数据，并对其进行解码。数据解码器312将校正数据分别提供给多个电流控制器313-1至313-N以实现LED显示屏的校正功能，并且将显示数据提供给显示驱动器315，用于实现LED显示屏的图像显示功能。电流控制器313-1至313-N中的每一个分别连接到可调恒流源314-1至314-N中对应的一个。显示驱动器315连接到多个可调恒流源314-1至314-N。

校正控制模块320包括接收模块321、选择开关322、数据存储模块323以及发送模块324。接收模块321连接外部图像控制系统，发送模块324连接LED显示模块310中的LED驱动芯片。选择开关322用来控制发送模块324连接接收模块321还是连接数据存储模块323。当发送模块324连接接收模块321时，LED显示屏模组300处于正常显示状态。当发送模块324连接数据存储模块323时，LED显示屏模组300处于数据校正状态。

数据存储模块323用于存储独立校正LED显示屏模组300中每个LED像素点的RGB亮度、色度校正和/或白平衡校正等各类校正数据。数据存储模块323可以是非易失性存储器和/或存储元件，例如，只读存储器ROM、可编程只读存储器PROM、可擦可编程只读存储器EPROM、电可擦除只读存储器EEPROM和/或闪存。数据存储模块323也可以是电池供电的随机存取储存器(RAM)。

每次LED显示屏模组300上电时，选择开关322将发送模块324与数据存储模块323连接在一起，并将校正数据发送到各个LED显示模块310。LED显示模块310中的数据解码器312对校正数据进行解码，并将解码的校正数据发送到多个电流控制器313-1至313-N。电流控制器313-1至313-N基于校正数据的值调整可调恒流源314-1至314-N中对应的一个的输出电流值。在本发明的实施例中，可调恒流源314的调整范围为标定通道输出电流的±20％，进一步优选的为±10％。通过对每个输出通道316-1至316-N进行电流微调，实现LED显示屏模组的电流校正功能。通过对每个输出通道316-1至316-N的最大输出电流进行调整，可调节LED芯片中红绿蓝光的发光比例，从而实现显示白平衡的调整。通过对每个输出通道316-1至316-N的最大输出电流进行调整，可补偿每一个LED芯片的发光差异，从而实现LED屏幕显示的逐点校正。

当校正数据初始化完成后，选择开关322将接收模块321和发送模块324连接到一起，将从外部显示控制系统接收的显示数据发送到LED显示模块310，LED显示模块310中的数据解码器312对显示数据进行解码，并将经解码的数据发送到显示驱动器315，从而实现LED阵列的图像显示功能。

图4A示出根据本发明的一个实施例的光学采集系统400(210)的立体透视图。图4B示出根据本发明的一个实施例的光学采集系统400的俯视图。

光学采集系统400可包括一个密闭的不漏光的封闭箱体或暗室410，该封闭箱体或暗室410的尺寸范围：长L 0.5m-4m，宽W 0.1m-1m，高H0.1m-1m。在本发明的一个具体实施例中，封闭箱体或暗室410为长方体，长度为1.5m，宽度为0.3m，高度为0.3m。然而，本领域的技术人员应该意识到，封闭箱体或暗室410的形状不限于长方体，封闭箱体或暗室410可以是半圆柱体形状或其它形状。光学采集系统400可以在密封且不透光的环境下对LED显示单元进行校正，该LED显示单元可以是LED显示屏、LED显示箱体或单个LED显示屏模组，单次校正的像素数量在10*10至1000*1000个像素范围内。在本发明的实施例中，封闭箱体或暗室410可由具有电磁屏蔽功能的材料形成，或者在封闭箱体或暗室410的内壁或外壁或其间具有电磁屏蔽材料层。还可在封闭箱体或暗室410的内壁上设置吸光材料层。例如，可在封闭箱体或暗室410的内壁上设置一层无反光黑漆或黑色吸光布，使得封闭箱体或暗室410不漏光不反光，从而保证校正环境一致性，克服由于环境因素带来的校正误差。

封闭箱体或暗室410内一端设置有模组安装单元420，另一端设置有光学传感器430。在本发明的一个实施例中，模组安装单元420可以包括用于容纳并固定待校正的LED显示单元的安装架421以及安装底座422，安装底座422固定在封闭箱体或暗室410上，安装架421与安装底座422可转动地连接，以便调节LED显示单元平面相对于垂直平面的夹角。还可在安装架421上设置有夹具以便使LED显示屏模组固定在安装架421上。例如，如图4所示，安装架421背部与安装底座422紧配合枢接。通过用力转动安装架421调整安装架421与安装底座422间的夹角，由于安装架421与底座422间为紧配合，当撤去作用在安装架421上的力时，安装架421保持静止状态。本领域的技术人员应该意识到，安装架421还可以通过其他公知的转动配合结构与安装底座422转动连接，例如齿轮配合等。

光学传感器430可以是相机或CCD图像传感器。在校正过程中，LED显示屏模组与光学传感器430之间的距离范围是0.1m-3.9m。

光学采集系统400还可具有定位单元440，用于调整模组安装单元420与光学传感器430的相对位置和方向。在本发明的一个实施例中，可将光学传感器430设置在定位单元440上，如图4所示。例如，定位单元440可包括设置在封闭箱体或暗室410底部的水平滑台。例如，水平滑台可以是仅在长度或宽度方向上滑动的直线滑台、可在长度和宽度方向上滑动的十字滑台、线轨滑台、光轴滑台等。为了实现高度调整，还可在水平滑台上设置升降台。当将光学传感器430固定在升降台上后，可通过水平滑台和升降台调整光学传感器430的位置和高度。在本发明的一个具体实施例中，可在升降台上设置万向旋转结构，从而实现上下、左右、纵向转动光学传感器430。

在本发明的另一个实施例中，定位单元440可以是具有定位和导航移位功能的智能机器人，智能机器人可在封闭箱体或暗室410内移动和/或导航移位。可将光学传感器430固定在智能机器人上，并且通过控制机器人的位置来调整模组安装单元420与光学传感器430的相对位置和方向。

虽然在图4中将定位单元440设置在光学传感器430的底部，以便调整光学传感器430位置和方向，然而本领域的技术人员能够意识到，可将定位单元440设置在模组安装单元420的底部，而非光学传感器430的底部；或者，在模组安装单元420和光学传感器430的底部均设置有定位单元。

光学采集系统400中还设置有多种接口和线路，用于与外部控制器、电源、温度调节单元、湿度调节单元以及空气净化单元连接。在本发明的一个实施例中，还可将温度调节单元、湿度调节单元、空气净化单元等设备或这些设备的部分组件设置在光学采集系统400的内部。例如，可将空气净化单元设置在温度调节单元和/或湿度调节单元的出风口处。

光学采集系统400还具有可以开关的门，用来放入或拿出进行校正的LED显示单元，但由于绘图的限制，在图4中未示出。

由于本发明公开的模组校正系统可以在密封且不透光的环境下对单个LED显示屏模组进行校正，该模组校正系统单次校正的像素数量在10*10至1000*1000个像素范围内。校正过程基本不会受到的外界光源、电磁辐射、恶劣天气等干扰。并且，与LED大屏幕现场校正相比，根据本发明的单次校正的像素数量要少得多，因此校正精度和灵敏度得以大幅提高。另外，在出厂前，LED显示屏模组已经在本发明公开的模组校正系统中进行了校正，使得每个LED显示屏模组各发光特性一致化，即LED显示屏模组已自带其自身校正数据，因此在LED大屏幕组装、维护或更换其中的若干个显示屏模组时无需重新获取校正数据，从而使LED显示屏的组装、维修或更新工作变得简单便捷，一般情况下，均不再需要LED显示屏厂商的维修人员亲临现场，终端用户即可自行完成维护工作。由于模组校正系统中可配置有温度调节单元、湿度调节单元以及空气净化单元等设备，因此校正环境可控。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。