LED顯示屏測試方法
前 言
1998年5月,LED顯示屏專委會在北京召開成立大會之際,大家提出有必要把LED顯示屏的主要光電性能檢測方法標準化。會后,專委會根據(jù)大家提議,委托南京洛普股份有限公司負責起草《LED顯示屏檢測方法》,并先后組織了昆明、??凇⒛暇┤螘h認真討論,廣泛征求各方面意見、修改補充,于2000年9月在廈門第二次全體成員大會上,把《方法》印發(fā)給全體會員單位開始試行,以促進行業(yè)規(guī)范發(fā)展。在試行過程中成立的技術(shù)組,接受當時北京奧申委等單位的委托,先后對北京首體、工體、奧體中心和黃山體育館等多塊全彩屏,參照《方法》進行了檢測。
2001年4月,在杭州召開檢測技術(shù)研討會,討論了《方法》試行情況;并由西安青松、北京藍通等單位對《方法》的實施作了重點發(fā)言。當年9月,在北京國際大屏幕顯示設備展上,技術(shù)組對參展的多塊顯示屏進行了現(xiàn)場實測,并用中國計量院標定過的檢測儀器對各種儀器做了比對。以后又在北京兩次開會對《方法》進行了討論修改;于2002年底上報信息產(chǎn)業(yè)部。原計劃于今年
5、6月召開全體成員大會時,宣貫《方法》,但由于尚未批印,加之“非典”肆瘧取消了大會,而許多會員單位又迫切希望盡快見到《方法》,為滿足廣大會員單位的要求,先將《方法》討論修改稿在該刊上刊登以供大家參考。
1 范圍
本標準對LED顯示屏的機械、光學、電學等主要技術(shù)性能進行了分級,并嚴格規(guī)定了測試方法。
本標準適用于各類LED顯示屏(以下簡稱顯示屏)。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準。然而,鼓勵根據(jù)本部分達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版適用于本部分。
GB4208-1993 電工電子產(chǎn)品外殼防護標準
SJ/T11141-XXXX LED顯示屏通用規(guī)范
3 分級
接檢測結(jié)果,將指標分為三個等級。
A級:顯示屏應達到的基本指標。
B級:指標高于A級。
C級:指標高于A級和B級。
4測試環(huán)境和測試儀表
4.1測試環(huán)境
除特殊規(guī)定外,測試環(huán)境如下:
環(huán)境溫度:15℃~35℃
相對濕度:40%~80%;
大氣壓力:86kpa~106kpa;
電源電壓:220V±10%、50Hz±lHz。
4.2測試儀表及軟件
彩色電視信號發(fā)生器 S/N大于52dB;
彩色分析儀:精度大于±5%(用于測量亮度、
色度等光學性能的同類儀器也可);
游標卡尺:分辨度0.02mm;
量角器:精度2°;
溫度計:精度±1℃;
光強儀:精度大于±10%;
照度計:精度大于±10%;
示波器:100MHz;
鋼尺:長度大于1m;
塞規(guī):精度大于1/100mm
亮度鑒別測試軟件;
灰度測試軟件;
幀頻測試軟件。
5測試方法
5.1電性能
5.1.l換幀頻率
a 定義
畫面信息更新的頻率FHO
b)要求
c 測量
--啟動幀頻測試軟件,并在顯示屏上開四個區(qū)域:A1、A2、A3和A4。第一幀畫面在區(qū)域A1內(nèi)顯示一個“●”,第二幀畫面在區(qū)域A2內(nèi)顯示一個“■”,第三幀畫面在區(qū)域A3內(nèi)顯示
一個“▲”,第四幀畫面在區(qū)域A4內(nèi)顯示一個”★“。以上四畫面為一組,并從第五幀開始按此規(guī)律循環(huán)顯示;
--在顯示屏上顯示該測試軟件,若顯示屏在四個區(qū)域中都有完整的圓形,則換幀頻率FH就等于計算機幀頻FF,即FH=Fr;
--在顯示屏上顯示該測試軟件,若顯示屏只在區(qū)域A1和區(qū)域A3中有完整的圖形,或只在區(qū)域A2和區(qū)域A4中有完整圖形,則換幀頻率FH就等于計算機幀頻的一半,即FH=FF/2;
--在顯示屏上顯示該測試軟件,若顯示屏只在任意一個區(qū)域中有完整圖形,則換幀頻率FH就等于計算機幀頻的四分之一,即FH=Fr/4;
--在顯示屏上顯示該測試軟件,若顯示屏在四個區(qū)域中都有圖形,但圖形不完整被抽行或抽列,則換幀頻率FH就等于計算機幀頻的一半,即FH=FF/4;
--用示波器測出計算機幀頻FF,并根據(jù)上面測試結(jié)果算出換幀頻率FH;
--根據(jù)表1的規(guī)定,將該指標歸入相應級別。
5.1.2 刷新頻率
a 定義
顯示屏每秒種顯示數(shù)據(jù)被重復的次數(shù)FC
b)要求
c)測量
--顯示屏亮度置最高級,灰度級置為變換的1級,雙墓色顯示屏為組合色,全色屏為白色;SJ/T11141-XXXX
--用示波器觀察任-象素一種顏色的LED驅(qū)動電流波形,并測出一組驅(qū)動電流波形的周期T,則刷新頻率FC=1/T;
--按表2的規(guī)定,歸入相應級別。
5.1.3占空比
a 定義
在最大灰度級和最大亮度級情況下,任意一個象素在一個掃描同期內(nèi)的導通時間(To)與掃描周期?。裕螅┲?,以ZQ表示。當ZQ≥l時,定義為靜態(tài)驅(qū)動,當ZQ<l時,定義為動態(tài)驅(qū)動。
b 要求
驅(qū)動占空比通常有1/32、1/l6、1/8、1/4、1/2和1等。
c)測量
--統(tǒng)計出顯示屏一個模塊的驅(qū)動電路路數(shù)Q;
--數(shù)出顯示屏一個模塊的象大數(shù)X;
--若顯示屏基色數(shù)為JC;
--驅(qū)動占空比ZQ=Q(X×JC)。
5.1.4 模組負載變化率
a)定義
在最高灰度和最大亮度級情況下,顯示模組全亮和局部亮兩種狀況的亮度變化率BL。
b)要求 按表3。
c)測量
1)測量條件:
環(huán)境照度變化率小于±10%。
光探頭采集范圍不得小于16個相鄰象素。
2)測量步驟:
在全屏黑情況下,用彩色分析儀測量顯示屏的背景亮度BD 以模組的1/16方塊為單位,將模組劃分為若干個區(qū)域,任選一個區(qū)域作為測試區(qū)域;
模組置于最高亮度級、最高灰度級并且整個模組全亮的狀況下,測量該模組的亮度BQ;
將被測模組置于最高亮度級、最高灰度級,但模組中只有一個區(qū)域全亮,測量該區(qū)域的亮度B
B;
用下式算出模塊亮度的變化率:
BL=(BB-BQ)/(BB+BQ-2BD)X100%;
用上法分別測量計算紅、綠、藍、黃、白的亮度變化率,取其中最大值即為模組的負載變化率;
按表3規(guī)定,歸入相應級別。
5.1.5 灰度等級
a)定義
顯示屏在同一級亮度中從零灰度到最高灰度之間的等級G。
b)要求
標定灰度等級G一般分為無灰度(l-bit灰度技術(shù))、4級(2-bit灰度技術(shù))、8級(3-bit灰度技術(shù))、16級(4-bit灰度技術(shù))、32級(5-bit灰度技術(shù))、64級(6-bit灰度技術(shù))、128級(7-bit灰度技術(shù))、256級(8-bit灰度技術(shù))等級別。在任何一種級別中,亮度隨灰度等級數(shù)應呈單調(diào)上升。
c)測量
1)測量條件:
環(huán)境照度變化率小于±10%;
在整個測試過程中,彩色分析儀的采集范圍不變。
2)測試步驟
啟動灰度測試軟件,逐級增加灰度級,顯示屏的亮度應隨著灰度級的上升呈單調(diào)上升;
實際友度級
1<G≤2 顯示屏具有l-bit灰度技術(shù);
2<G≤4 顯示屏具有2-bit灰度技術(shù);
4<G≤8 顯示屏具有3-bit灰度技術(shù);
8<G≤16 顯示屏具有4-bit灰度技術(shù);
16<G≤32 顯示屏具有5-bit灰度技術(shù);
32<G≤64 顯示屏具有6-bit灰度技術(shù);
64<G≤128 顯示屏具有7-bit灰度技術(shù);
128<G≤256 顯示屏具有8-bit灰度技術(shù);
依此類推。
5.1.6 信噪比
a)定義
在播放視頻信號的情況下,信號有效值S與噪聲有效值N之比(S/N)。
b)要求 按表4。
c)測量
用光強儀的光探頭罩住某一象素(防止外界光的干擾),并在其后測試過程中光強儀采光探頭的狀況保持不變;
將顯示屏置于最高亮度、最大灰度,測出此狀況下光強IEM
將顯示屏置于最高亮度級、50%灰度,測出此灰度級的光強IEH;
用彩色電視信號發(fā)生儀(信噪比大于52dB),給控制系統(tǒng)送入白信號(PAL制);調(diào)節(jié)彩色
電視信號發(fā)生儀的輸出幅度,使象素光強等于IEH,然后在此狀態(tài)下讓顯示屏連續(xù)工作半小時;
將視頻畫面凍結(jié),測出畫面凍結(jié)后該象素的光強IDi,共重復該步驟20次測出ID1、ID
2?ID20,找出其中三個最大的IDi,求算術(shù)平均得到IDmax,再找出其中三個最小的
IDi求算術(shù)平均得到IDmin;
按下式算出信噪比
S/N=20lg[2√2IEM/(IDmax-IDmin)];
按表4的規(guī)定,歸入相應級別。
5.1.7 象素失控率
a)定義
象素失控分為盲點和常亮點兩類。整屏象素失控率Pz等于整屏盲點數(shù)與整屏常亮點數(shù)之和對整屏象素數(shù)之比。區(qū)域象素失控率PQ等于盲點數(shù)與區(qū)域常亮點數(shù)之和對區(qū)域象素數(shù)之比(區(qū)域指100×100的象素矩陣)。
b)要求 按表5。
c)測量
1)整屏象素失控率PZ的測量:
整屏顯示最高灰度級紅色,用目測法數(shù)出不亮的象素數(shù)PF;
清屏,用目測法數(shù)出紅色常亮象素數(shù)PL
用下式算出紅色象素失控率
PTR=(PF+PL /P;
式中,P為全屏象素總數(shù)(P若小于一萬,則按一萬計算);
用同樣的方法可測算出藍色象素失控率PTB和綠色的象素失控率PTG;取PTR、PTB、PTG中最高值認定為整屏象素失控率PT,并按表5的要求,納入相應級別。
2)區(qū)域象素失控率PQ的測量
用軟件做一個100×100象素的可移動紅色方塊(最高灰度級);
移動該方塊找出紅色盲點最稠密的區(qū)域AP;
用目測法數(shù)出方塊內(nèi)紅色盲點數(shù)M;
清屏,用目測法數(shù)出AP內(nèi)的紅色常亮點數(shù)N;
區(qū)域紅色象素失控率等于M、N之和除以區(qū)域象素數(shù)(PAR=(M+N)/10000)<br />用同樣方法可測出區(qū)域綠色象素失控率PAG和區(qū)域藍色象素失控率PAB。
?。校裕?、PRB、PTG中的最高值認定為區(qū)域象素失控率PQ,并按表5的要求,納入相
應級別。
5.2 光學性能
5.2.1 最大亮度
a)定義
顯示屏在一定環(huán)境照度下,在最高灰度級和最高亮度級下測量的亮度B。
b)測量
1)測量條件
環(huán)境照度變化小于±10%
測量區(qū)域不得少于16個相鄰象素。
2 測量步驟:
顯示屏全黑情況下,用彩色分析儀測量顯示屏的背景亮度BD;
顯示屏在最高亮度級、最高灰度級情況下,用彩色分析儀測量顯示屏的最大亮度度Bmax;
實際最大亮度:B=Bmax-BD;
用上述方法在白平衡情況下,分別按需測量紅、綠、藍、黃、白等的最大亮度。
5.2.2 視角
a)定義
假定顯示屏發(fā)光象素法線方向的亮度為BF,從顯示屏左右兩側(cè)檢測顯示屏的亮度。當左右兩側(cè)亮度值下降到BF/2時,稱兩條觀測線之間的夾角θS(θS<l80°)為顯示屏水平方向的視角。從顯示屏上下兩側(cè)檢測顯示屏的亮度,當上下兩側(cè)的亮度值下降到BF/2時,稱兩條觀測線之間的夾角θC(θC<180°)為顯示屏垂直方向的視角。
b)視角的測量
1)測量條件
環(huán)境照度變化小于±10%,且不存在明顯的有色光源;
光探頭采集范圍不得小于16個相鄰象素;
2)水平視角測量步驟:
顯示屏全屏顯示最高亮度級、最高灰度級的某一基色;
用彩色分析儀測量方塊內(nèi)法線方向的亮度BF;
以顯示屏中心亮塊為圓心,在轉(zhuǎn)動半徑不變的情況下,沿著水平方向向左右兩側(cè)分別轉(zhuǎn)動彩色分析儀,當亮度值下降到BB=BF/2時量出兩條觀測線之間的夾角θSX;
按同樣方法量出每一種基色的水平視角,取最小值即為該顯示屏的水平視角θS。
3)垂直視角測量步驟:
顯示屏全屏以最高亮度級和最高灰度級顯示某一基色;其余步驟和水平視角的測量方法基本相同,只是彩色分析儀的轉(zhuǎn)動方向不同,若條件許可,也可以采用轉(zhuǎn)動顯示屏的方式進行測量;
按同樣方法測量出每一種基色的垂直視角,取最小值即為該顯示屏的垂直視角θC。
5.2.3 最高對比度
a)定義
顯示屏在一定的環(huán)境照度下,其最大亮度與背景亮度之比C。
b)測量
1)測量條件:
室內(nèi)顯示屏屏面法線方向的照度為100×(l±10%)LX;
室外顯示屏屏面法線方向的照度為10?。埃埃?amp;times; 1±10%)LX
測量區(qū)域不得少于16個相鄰象素。
2 測量步驟:
按照5.2.1最大亮度測量方法分別測出Bmax和BD;
按下式算出對比度C
C=(Bmax-BD)/BD;。<br />5.2.4基色主波長誤差a)定義
顯示屏各基色主波長的實際值與標稱值的誤差△λD。
b)要求 按表6。
c)測量
1 測量條件:
環(huán)境照度變化小于10LX;
不允許周圍存在有色光源;
光探頭采集范圍不得少于16個相鄰象素。
2 測量步驟:
用彩色分析儀,分別測量紅、綠、藍等各基色的色品坐標;
根據(jù)其色品坐標,在色度圖上查找出各基色的主波長;
算出實測主波長與標稱主波長的差值,取最大值即為基色波長誤差△λD;
按表6的規(guī)定,歸入相應級別。
5.2.5 白場色坐標
a)定義
由三基色組成的全色顯示屏在顯示白場時,對應于CIE1931色度圖中的X、Y坐標。
b)要求 按表7。
根據(jù)國際照明委員會(CIE)1931色度圖的規(guī)定,以色溫6500K-9500K為中心給出白場色坐標范圍。
c)測量
1)測量條件:
環(huán)境照度變化小于±10%,且不存在明顯的有色光源;
光探頭采集范圍不得小于16個相鄰象素。
2)測量步驟:
在最高灰度級和最高亮度級下,顯示屏顯示全白色圖像;
用彩色分析儀進行白場色坐標的測量;
應能納入表7的規(guī)定。
5.2.6亮度鑒別等級
a)定義
人眼能夠分辯的圖像從最黑到最白之間的亮度等級BJ。
b)要求 按表8。
c)測量
1)測量條件:
室內(nèi)屏環(huán)境照度為100LX±10%;
室外屏環(huán)境照度為10000LX±l0%;
觀察表決者為5人。
2)測量步驟:
啟動亮度鑒別測試軟件。共有24級等灰度差豎條紋,其中每一條堅條紋的寬度不得少于24列,條紋顏色為白色。每按動一下“←”鍵,測試條紋左移24列;每按動一下“→”鍵,測試條紋右移24列;
觀察者站在顯示屏正前面,離顯示屏寬度5至8倍遠的地方;
按動“←”鍵或“→”鍵,使得測試卡的最暗一級豎條紋與顯示屏左邊對齊。然后,用目測法
數(shù)出人眼能夠分辨的條紋數(shù)T1,則此時亮度鑒別等級T=T1;
若顯示屏一幀不夠同時顯示24條堅條紋,則按動“→”鍵,左移豎直條紋測試卡,使第一幀條紋測試軟件最右邊的條紋左移至顯示屏的左邊。然后,用目測法數(shù)出人眼能夠分辨條紋數(shù)T2 則此時亮度鑒別等級BJ=T1+(T2-1);
若顯示屏兩幀不夠同時顯示24條豎條紋;則繼續(xù)按動“←”鍵,左移豎直條紋測試軟件,使第二幀條紋測試軟件最右邊的條紋左移至顯示屏的左邊。然后,用目測法數(shù)出人眼能夠分辨的條紋數(shù)T3。則此時亮度鑒別等級BJ=T1+(T2-l)+(T3-1)。依次類推,直到24條豎條紋全部出現(xiàn)為止;
將5位觀察表決者的結(jié)果,去掉一個最高分和一個最低分,將中間三位的結(jié)果相加并除3,就是最終的亮度鑒別等級;
按表8的規(guī)定,歸入相應級別。
5.2.7均勻性
5.2.7.1象素光強均勻性
a)定義
顯示屏中特別亮(或特別暗)的象素光強與該象素相關(guān)聯(lián)區(qū)域內(nèi)象素光強的一致性BPJ。關(guān)
聯(lián)區(qū)域劃定如下:
☆ ☆ ☆
☆ ★ ☆ ★ 中心象素
☆ ☆ ☆ ☆ 相關(guān)聯(lián)象素
b)要求 按表9。
c)測量
所有測量均指象素法線光強的測量;
在全屏中隨機抽?。玻皞€象素;
用光強儀分別測量出這20個象素的光強值,并選出其中3個最亮象素和3個最暗象素,編號分別為P1、P2、P3、P4、P5和P6。他們的光強值分別為I0(P1)、I0(P2)、I0(P3)、I0(P4)、I0(P5)、和I0(P6);
根據(jù)定義,用光強儀分別測出P1象素周圍關(guān)聯(lián)區(qū)域的象素光強I1(P1)、I2(P1)、?I8(P1)并用下式計算出P1關(guān)聯(lián)區(qū)域的象素光強均勻性E[P1];
從8個關(guān)聯(lián)值中取最大的一個作為P1的象素光強均勻值E?。校薄。恚幔。拧。校薄。椤 。?amp;times; 100% i=1~8
用同樣方法分別測出P2、P3、P4、P5和P6的光強均勻性,取三個最大值進行算術(shù)平均;算出象素光強均勻性BPJ;
對每一種基色分別測量計算,并取最大值即為該屏象素光強均勻性,并按表9的規(guī)定,歸入相應級別。
5.2.7.2 顯示模塊亮度均勻性
a)定義
若干個顯示象素構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)上獨立的最小單元,稱為模塊。相關(guān)聯(lián)區(qū)域的最小單元之間的亮度一致性,稱為模塊亮度均勻性BMJ。關(guān)聯(lián)區(qū)域的劃定與象素關(guān)聯(lián)區(qū)域的劃定相同。
b)要求 按表10。
c)測量
1)測量條件
環(huán)境照度的變化小于±10%
光探頭采集范圍不得少于16個相鄰象素。
2)測量步驟:
在測量過程中,觀測線與顯示屏之間的角度均不變;
在最高灰度、最高亮度下,全屏顯示某一基色圖形;
在全屏范圍內(nèi),用目測法找出3組關(guān)聯(lián)區(qū)域亮度差最大的顯示模塊,編號分別J1、J2和J3
用彩色分析儀測量出顯示模塊J1的亮度值B0(J1);
根據(jù)第5.2.7.1條關(guān)聯(lián)區(qū)域的定義,用彩色分析儀分別測出J1顯示模塊關(guān)聯(lián)區(qū)域顯示
模塊的亮度值B1(J1)、B2(J2)、??B8(J8)。并用公式(3)計算出J1關(guān)聯(lián)
區(qū)域的顯示模塊亮度均勻性E[J1]max;
用同樣方法分別測出J2和J3的顯示矩陣塊亮度均勻性E J2?。恚幔ⅲ拧。剩场。恚幔ⅲ拧。剩薄。恚幔?、E?。剩病。恚幔?、E?。剩场。恚幔M行算術(shù)平均,即得到該基色的全屏顯示模塊亮度均勻性;
用同樣方法,對每一種基色分別測量計算;
取最大值即為該屏顯示模塊亮度均勻性BMJ,并按表10的規(guī)定,納入相應級別。
5.2.7.3模組亮度均勻性
a)定義
由若干顯示模塊,驅(qū)動電路、控制電路以及相應的結(jié)構(gòu)件構(gòu)成一個獨立的顯示單元,稱為模組。相關(guān)聯(lián)區(qū)域的模組之間的亮度一致性,稱為模組亮度均勻性BGJ。關(guān)聯(lián)區(qū)域的劃定與象素關(guān)聯(lián)區(qū)域的劃定相同。
b)要求 按表11。
c)測量
測量條件、測量方法、計算方法等均與顯示模塊亮度均勻性的測量相同。
按表11的規(guī)定,納入相應級別。
5.3機械性能
5.3.1 外殼防護等級
a 要求 按表12。
b)外殼防護等級試驗
按GB4208-93的規(guī)定方法進行。并按表12的規(guī)定,納入不同的級別。
5.3.2模塊拼裝精度
5.3.2.1平整度
a 定義
顯示屏任意范圍內(nèi)象素間的凸凹偏差,用符號P來表示。
b)要求 按表13。
c)測量
將1米長鋼尺的側(cè)面放置在顯示屏屏面任意位置,用塞規(guī)測量鋼尺側(cè)面與顯示屏屏面之間的最大空隙P,并按表13的規(guī)定,納入相應的級別。
5.3.2.2 象素中心距相對偏差
a)定義
任意相鄰象素之間實測中心距與標稱中心距的相對誤差JX。
b)要求 按表14。
c)測量
用精度為0.02mm的通用量具測量;再按下式進行計算,并按表14的規(guī)定,納入不同的級別。
JX≥/30lg?。冢拢病?br/>式中:Jx為象素中心距相對偏差 ZC為實測象素中心距?。冢聻闃朔Q象素中心距。
5.3.2.3水平相對錯位
a)定義
在顯示屏水平方向上,相鄰模塊的象素上下錯位,稱為水平相對錯位GS。
b)要求 按表15。
c)測量
用分辨度為0.02mm的通用量具測量,再按下式進行計算,并按表15規(guī)定,納入不同級別。
DSC≤30×CS×/lg(ZB/2
式中?。茫訛樗较鄬﹀e位 DSC為實測水平錯位值?。冢聻闃朔Q象素中心距。
5.3.2.4垂直相對錯位
a 定義
顯示屏在垂直方向上,相鄰模塊的象素左右錯位,稱為垂直相對錯位GC。
b)要求 按表16。
c)垂直錯位精度CC的測量
用分辨度為0.02mm的通用量具測量,再按下式進行計算,并按表16的規(guī)定,納入不同級別。
DCC≤30×CClg(ZB/2)
式中 Cc為垂直相對錯位;DCC為實測垂直錯位值?。冢聻闃朔Q象素中心距。