低灰度图像的显示性能对 NPP LED 显示屏也非常重要。显示性能是指在低亮度和低灰度条件下展示丰富色深图像的能力。为什么需要在低亮度下？这是因为人眼的特性。

根据韦伯定律，人眼对自然亮度的感知是非线性的。这意味着人眼对低亮度的变化非常敏感，而对高亮度的变化不敏感，如图 3-27 所示。

在室内 NPP LED 显示应用中，显示亮度不会很高，以保证人眼观看时的舒适性。因此，低亮度下呈现丰富色深图像的能力至关重要。不过，低灰度不均匀是一个常见问题。

图 3-27 人眼对自然亮度的感知

低灰度不均匀是指 LED 像素亮度彼此不同（不均匀）。当图像处于低亮度和低灰度条件下时，这种效果更容易被人眼观察到。

图 3-28 和图 3-29 中展示了 2 种低灰度不均匀效果。器件间 (D2D) 的亮度不均匀会使屏幕看起来很脏。像素间 (P2P) 的亮度不均匀会使屏幕看起来模糊。

图 3-28 器件间 (D2D) 的低灰度不均匀效果

图 3-29 像素间 (P2P) 的低灰度不均匀效果

器件间的低灰度不均匀是因为 LED 驱动器的恒流源在器件之间存在差异，导致驱动电流有所不同，如图 3-30 所示。

像素间的低灰度不均匀是由于 LED 在生产过程中存在像素间变化、性能离散性和通道间布局差异。即使在相同的驱动电流下，这种不均匀性也会导致 LED 亮度有所不同。LED 生产和性能离散性如图 3-31 所示，请参阅 Variability in LED Production and the Impact on Performance（LED 生产中的可变性及其对性能的影响），以获得更多信息。

图 3-30 LED 驱动器恒流源的器件间差异

图 3-31 LED 生产和性能离散性的可变性

对于大多数亮度高于 600 尼特的 NPP 显示产品，低灰度不均匀不会像以前显示的那样糟糕，甚至可能观察不到。对于驱动电流非常低（约 200/300uA）的低亮度（48 尼特）应用（例如 LED 影院屏幕），低灰度不均匀可能会成为一个挑战，因为在极低电流下，电流源误差会显著增加。幸运的是，TI 的 LED 显示驱动器 TLC698x 具有非常低的 D2D 变化，典型值为 ±0.5%，最大值为 ±2%。

那么，如何解决低灰度不均匀问题呢？

图 3-32 展示了 TLC698x 的动态频谱脉宽调制 (DS-PWM) 算法。整个帧被拆分成多个子周期。在每个子周期中，所有扫描线依次点亮。为了实现超低亮度，LED 驱动器必须能够输出非常短的电流脉冲（1 个 GCLK 时间）。然而，由于 LED 的寄生电容，这样的一个脉冲甚至几个脉冲可能无法将 LED 点亮。GCLK 频率越高，点亮 LED 就变得越困难。

图 3-32 TLC698x 的 DS-PWM 算法

如前所述，人们观察到不均匀的原因是人眼对低亮度的变化非常敏感，这意味着稍微提高一点亮度就能欺骗人眼，使图像看起来是均匀的。

因此，解决低灰度不均匀问题的方法如图 3-33 所示。通常，LED 电流以红色脉冲显示。TLC698x 具有低灰度增强功能，通过延长所有 GS 数据每个子周期的导通时间，来补偿 LED 寄生电容的电荷损耗并解决不均匀问题，如绿色阴影块所示。请注意，此功能不会超过灰度的上限。这是针对所有灰度的全局补偿，而不仅仅是针对低灰度的局部补偿。

图 3-33 通过延长导通周期时钟解决低灰度不均匀问题

图 3-34 和图 3-35 展示了具有或不具有低灰度不均匀的比较演示。导通周期时钟延长算法效果非常好。启用后，显示效果得到了改善。

图 3-34 存在或不存在 D2D 低灰度不均匀的比较演示

图 3-35 存在或不存在 P2P 低灰度不均匀的比较演示