LED顯示屏光電檢測標準探討

1．引言

隨著LED大屏幕顯示器技術的不斷提高和產品的日臻完備，在部分光電參數的檢測和標準方面面臨許多新的問題。2007年LED顯示應用分會的技術專家組經過充分的論證，提出SJ/T 11281-2007的新標準來代替2003年發布的標準，在主要的幾個參數測試方面有以下的變化。

1.1 視角檢測

由2003版本的測試屏幕單基色方塊修訂為在全屏幕單基色情況下選擇一個測量的區域；水平和垂直視角的定義和名稱沒有發生變化，分別為 和 。

1.2 最高對比度檢測

環境照度方面的規定做出一定的調整，戶內顯示屏屏幕法線方向的照度由100×（1±10%）lx修訂為10×（1±10%）lx；戶外顯示屏屏幕法線方向的照度由10 000×（1±10%）lx修訂為40×（1±10%）lx；該方案充分考慮了照明環境構建的難度，提出了可行的方案來完成環境的構建；為了便于統一符號，SJ/T 11281-2007利用L代替B來表示屏幕的亮度。

1.3 基色主波長檢測

基色主波長的檢測標準在SJ/T 11281-2007中提高了A和B標準的嚴格度，將波長的誤差值控制在10nm以內。此外還確定檢測時單基色必須在最大的亮度條件下進行，保證最大亮度可以避免屏幕在顯示不同亮度條件下色度飄移誤差。檢測方法中細化了波長獲得的步驟，確定了等能光源的主波長計算方法。

1.4 白場色坐標確定

SJ/T 11281-2007修訂了白場色度指標第一個點的y坐標，下調了2%。

1.5 像素光強均勻性檢測

SJ/T 11281-2007為了保證抽取的隨機性，將隨機抽取30個像素的光強，并計算出近似離差值，并且簡化了原來方法的步驟，提高了效率。

1.6 顯示模塊亮度均勻性檢測

SJ/T 11281-2007為了保證抽取的隨機性，將隨機抽取9個模塊的亮度，并計算出近似離差值，并且簡化了原來方法的步驟，提高了效率。

1.7 顯示模組亮度均勻性檢測

SJ/T 11281-2007規定顯示模組的均勻性檢測同顯示模塊的改動類似。

1.8 刷新頻率的檢測

刷新頻率對于LED顯示屏是很重要的，它跟換幀頻率不同，體現屏幕圖像的穩定性；SJ/T 11281-2007標準中提高了原有標準的指標。

而隨著技術的進步，在光電檢測方面，檢測方法和標準也需做出一定的改進。作為一種成熟的顯示產品，LED顯示器已經基本具備了大型平板顯示器的所有特征，在很多方面的顯示技術指標已經達到HDTV的要求，因此應該充分參考平板顯示器的一些成熟指標來強化目前LED顯示屏的一些技術參數的規定和相應的檢測方法和手段。

2．現行LED光電檢測標準的探討

目前國內外與平板顯示領域檢測方面的相應標準包括美國數字電視標準ATSC、歐洲數字電視標準DVB、日本數字電視標準ISDB、中國數字（高清晰度）電視標準、TCO09標準、LCD（PDP）行業檢測標準等，不再一一列舉，其中有借鑒意義的，在以下單項中給予重點介紹。

LED顯示屏光電檢測標準SJ/T 11281-2007已經施行了三年，在業內充分得到認可，根據廣播電視相應標準以及LED顯示屏幕實際檢測中遇到的新問題，本文有以下幾點建議。

2.1 亮度檢測

根據SJ/T 11281-2007的規定，LED顯 示屏最大亮度的檢測方法、步驟說明雖然已經完備，但在白平衡的亮度檢測還留下了一些不確定因素。根據平板顯示器的標準及用戶的要求，白場的色溫是不一樣 的，為了保證不同色溫情況下的顯示屏幕的最大亮度，顯示屏的各個基色比例是不太相同的，考慮到這一點，建議現行標準加上限定的條件，比如在白平衡最大亮度 方面需要標注檢測數值的白場色溫，或者給出在6 500K和9 300K的情況下的顯示屏幕的最大亮度數值。

2.2 視角檢測

對于平板顯示產品來說，視角檢測方面是一個很重要的問題。目前平板顯示器雖然是針對單一人群應用的，但是仍然重視其視角的指標；作為LED大型平板顯示屏幕，觀看范圍并不局限于屏幕法線小范圍內，因此視角的標準定義和檢測方法需要考慮新的因素。

目前，在戶內應用的LED顯示屏幕，相當于戶內的環境照度，由于其法線范圍亮度較高，首先考慮的將不再是屏幕的法線亮度的提升，而是視角方面以及同視角相關聯的對比度、均勻度等方面的問題；在戶外應用的LED顯示屏幕，雖然目前仍然要考慮屏幕正面（法線方面）亮度的保證，但是隨著LED顯示管芯發光強度的提升，也開始要考慮在更大的顯示范圍內提升屏幕的亮度，而不是僅僅將光強集中在一個小的范圍內。

鑒于法線方向的亮度已經得到確保，這樣1/2法線亮度的屏幕視角的標準是否符合現行的屏幕標準趨勢值得商榷。相對來說，PDP檢測標準規定為屏幕兩側（包括左右、上下）與法線方向的某一夾角的亮度為1/3法線亮度，該處的夾角為屏幕視角，而LCD 則規定屏幕兩側觀察方向（包括左右、上下）與法線方向的某一夾角的對比度降低為10:1時，此處夾角為視角。這樣看來LED顯示屏幕的視角同其他顯示器沒有可比性，容易造成混淆，因此建議在現行標準下，已給出相對于LCD或PDP視角標準的參考數值，盡管加大了檢測的工作量，但是使客戶得到的正確印象卻加強而且直觀化了，同時可以將視角同亮度、對比度等指標的相對聯系強化。

另外，同其他平板顯示器不同，LED顯示面積過大，當觀察者不可能在足夠遠處觀看顯示屏幕，當這種情況發生時，會造成屏幕的邊界同中央部位的視角有差異。因而建議應該根據TCO標準和LED顯示屏幕的具體情況，由標準給定一個顯示屏幕尺寸和檢測距離的參考關系，視角數值以該觀察距離為參照標準，這樣的視角是針對于整個屏幕的，而不是針對單元箱的。

對 于戶外顯示屏來說，顯示模塊像素級別的視角偏差情況是普遍存在的，一般有兩個方面的原因，一是像素封裝中的發光法線同機械法線的偏離，二是后期的機械拼裝 帶來的模塊和模組發光方向的偏差；這種偏差在原來沒有很好的方法來檢測。而在現在，技術方面已經有一致化校正的技術基礎，加上目前自動控制功能的機械轉臺 已經得到一定的應用，上述的檢測工作條件已經開始成熟，可以適當開展這方面的工作。

如果這些檢測項目不適合都放在在視角檢測中，建議可以另外增設像素光學平整度（視角一致度）或模塊（模組）光學平整度的檢測項目，以配合機械平整度的檢測工作；同時根據實際的產品情況，制定相應的指標及標準，以促進封裝及拼裝水平的提高。

2.3 最高對比度檢測

在視角檢測中已經說明，如果相對于LCD或PDP視角標準的參考數值，就得面臨在各個角度下對屏幕的對比度進行檢測，從而確定視角的參考數值，這些數據都是相互聯系的，而根據TCO’09標準，對顯示屏幕的對比度檢測已經不僅僅局限在法線方面，該標準提出45度角度的對比度標準；根據現有的條件，建議LED標準應參考TCO標準的設定，將45度角度或者屏幕的視角處的對比度參數列入行業檢測標準，更加準確反映屏幕在不同的觀察范圍內的對比度水準。

2.4 基色主波長誤差檢測

SJ/T 11281-2007規定測量的是基色的主波長誤差，有兩種方法：一是測量主波長；二是測量色品，通過查表求出主波長；之后同標稱主波長相減求得。

目前方法存在的問題是主波長計算以等能光源為參考點，而現有平板顯示白平衡標準（通常為D65，少數為D93）和等能光源不一致，同樣，測量的色品值在不同的參考點計算得到的主波長數值也存在偏差，主波長計算參考點是應該堅持現有標準，還是參考平板顯示白平衡標準進行修訂，請給予考慮。

建議應用分會發布的測量軟件中增加主波長計算模塊。

2.5 白場色坐標檢測

白場的色坐標可以推薦更準確的標準，如D65和D93等，誤差應該用檢測白場色度坐標點距D65和D93距離表示，而不是劃定矩形范圍。

目前TCO’09標準已經增加了在某一個角度下（如45度角度和視角方向）白場的色坐標表現情況的檢測，考慮到LED顯示屏幕的實際情況，是否可以考慮在屏幕法線外的白場色坐標的檢測。

2.6 均勻度檢測

SJ/T 11281-2007將均勻度檢測分為像素光強均勻性檢測、顯示模塊亮度均勻性檢測、顯示模組亮度均勻性檢測，在視角檢測中已經說明，技術方面已經有一致化校正的技術基礎，加上目前自動控制功能的機械轉臺已經得到一定的應用，可以適當重新規劃一下LED顯示屏幕均勻度方面的檢測方法和標準。并有計劃開展這方面的工作。

實際上，對LED顯示屏來說，在視角檢測建議中提出的光學平整度的指標部分反映了顯示屏幕在整個范圍內的光學指向的效果，但是還是不能表示屏幕的整體均勻度指標；這樣建議可以通過逐點分析的方法來得到LED顯示屏幕的像素光強均勻性、像素模塊亮度均勻性、像素模組亮度均勻性參數。

在視角檢測中已經初步涉及均勻度、視角、觀看距離的復雜關系，如何正確根據屏幕的大小和觀測距離，得到某一個指定角度的屏幕均勻性指標，從而可以使得屏幕在有效觀看范圍內整體均勻度指標得到準確反應仍然是一個難題，希望以后能在這方面進行必要的工作。

實際上，對于觀察者來說，均勻度的效果不僅僅體現在我們給出的偏差數值，而更多的與視覺特征有關。一般情況下，均勻度的絕對數值依然代表了客觀的評價標準，而且符合這種客觀均勻度標準的顯示屏幕各個部分的亮度基本是相當的，就是說屏幕的各個顯示模組具有互換性。

同 時，也要注意到另一種情況，有的顯示屏幕不完全滿足客觀的均勻度評價標準，但是由于顯示屏幕相鄰區域均勻度很好，屏幕的視覺感覺仍然很好，本文建議在客觀 的評價標準基礎上，增加符合視覺特征的均勻度的計算方法，可以得到同視覺均勻性相符合的結果，加強屏幕均勻度評價的準確性。

2.7 灰度等級檢測

SJ/T 11281-2007在灰度等級檢測方面將顯示灰度等級和灰度等級分辨率沒有區分開，因此對于有些指標不能進行正確的判別。

建議，將灰度等級檢測分為：顯示灰度等級和灰度等級分辨率兩個項目。

（1）顯示灰度等級內包含灰度等級數量G和灰度等級平滑度G’兩個指標，灰度等級數量G的定義和檢測步驟同SJ/T 11281-2007原規定相同，灰度等級平滑度G’則是確定灰度等級變化的連續性的重要指標，該指標對進一步確定顯示屏幕的驅動特性有很大的幫助。

（2）灰度等級分辨率，該項指標的檢測有兩方面的方法；其一是，建議生產廠商按行業標準的規定，開放灰度檢測的指令，按SJ/T 11281-2007灰度等級數量G的步驟完成8～14bit的灰度等級分辨率檢測；其二是，由于LED顯示屏幕的灰度等級曲線符合反伽馬函數，通過對灰度測試數據級差的參數進行分析就可以確定灰度等級平滑度G’的高低，同時這些級差增量的分布數據可以很好體現灰度等級分辨率的數值，通過分析完成8bit以上的灰度等級分辨率評估。

2.8 刷新頻率的檢測

由于LED平板顯示屏的顯示是分區進行的，即顯示屏由許多L×V基本驅動點陣部分組成，每個基本驅動點陣的場同步信號同顯示屏的場同步信號一致，當所有基本驅動點陣同時完成一場的掃描時，相當于整個顯示屏幕完成一場的掃描。由于每個基本驅動點陣的場同步信號是完全同步的，從而帶來以下問題。

在行（列）掃描同方向相鄰基本驅動點陣之間為其中一個驅動點陣的場掃描終止行（列）和與其相鄰的另一個驅動點陣的場掃描起始行（列），其間掃描的時間間隔正好為一場的時間Ts≤40ms，由于對比的反差，容易使觀察者產生閃爍的感覺，影響顯示屏的顯示效果，主要表現為驅動點陣之間明顯的閃動條紋和同行（列）掃描垂直方向的運動畸變。

因此，跟換幀頻率不同，LED顯示屏幕的刷新頻率指標完全是自己獨特的指標，體現LED顯示的驅動特點。這里僅僅對于SJ/T 11281-2007標準中給出檢測方法方面的建議。

參照廣播電視行業檢測方法，在白場條件下，檢測屏幕某一區域（像素）的重復周期，即可確定其刷新頻率，該方法可以正確檢測屏幕的刷新頻率。

3．結論