LED显示屏测试方法
南京洛普公司
前 言
1998年5月,LED显示屏专委会在北京召开成立大会之际,大家提出有必要把LED显示屏的主要光电性能检测方法标准化。会后,专委会根据大家提议,委托南京洛普股份有限公司负责起草《LED显示屏检测方法》,并先后组织了昆明、海口、南京三次会议认真讨论,广泛征求各方面意见、修改补充,于2000年9月在厦门第二次全体成员大会上,把《方法》印发给全体会员单位开始试行,以促进行业规范发展。在试行过程中成立的技术组,接受当时北京奥申委等单位的委托,先后对北京首体、工体、奥体中心和黄山体育馆等多块全彩屏,参照《方法》进行了检测。2001年4月,在杭州召开检测技术研讨会,讨论了《方法》试行情况;并由西安青松、北京蓝通等单位对《方法》的实施作了重点发言。当年9月,在北京国际大屏幕显示设备展上,技术组对参展的多块显示屏进行了现场实测,并用中国计量院标定过的检测仪器对各种仪器做了比对。以后又在北京两次开会对《方法》进行了讨论修改;于2002年底上报信息产业部。原计划于今年5、6月召开全体成员大会时,宣贯《方法》,但由于尚未批印,加之“非典”肆疟取消了大会,而许多会员单位又迫切希望尽快见到《方法》,为满足广大会员单位的要求,先将《方法》讨论修改稿在该刊上刊登以供大家参考。 1 范围
本标准对LED显示屏的机械、光学、电学等主要技术性能进行了分级,并严格规定了测试方法。
本标准适用于各类LED显示屏(以下简称显示屏)。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版适用于本部分。
GB4208-1993 电工电子产品外壳防护标准
SJ/T11141-XXXX LED显示屏通用规范
3 分级
接检测结果,将指标分为三个等级。
A级:显示屏应达到的基本指标。
B级:指标高于A级。
C级:指标高于A级和B级。
4测试环境和测试仪表
4.1测试环境
除特殊规定外,测试环境如下:
环境温度:15℃~35℃
相对湿度:40％~80％;
大气压力:86kpa~106kpa;
电源电压:220V±10％、50Hz±lHz。
4.2测试仪表及软件
彩色电视信号发生器S/N大于52dB;
彩色分析仪:精度大于±5％(用于测量亮度、
色度等光学性能的同类仪器也可);
游标卡尺:分辨度0．02mm;
量角器:精度2°;
温度计:精度±1℃;
光强仪:精度大于±10％;
照度计:精度大于±10％;
示波器:100MHz;
钢尺:长度大于1m;
塞规:精度大于1/100mm
亮度鉴别测试软件;
灰度测试软件;
帧频测试软件。
5测试方法
5.1电性能
5.1.l换帧频率
a定义
画面信息更新的频率FHO
b)要求
c测量
--启动帧频测试软件,并在显示屏上开四个区域:A1、A2、A3和A4。第一帧画面在区域A1内显示一个“●”,第二帧画面在区域A2内显示一个“■”,第三帧画面在区域A3内显示一个“▲”,第四帧画面在区域A4内显示一个”★“。以上四画面为一组,并从第五帧开始按此规律循环显示;
--在显示屏上显示该测试软件,若显示屏在四个区域中都有完整的圆形,则换帧频率FH就等于计算机帧频FF,即FH=Fr;
--在显示屏上显示该测试软件,若显示屏只在区域A1和区域A3中有完整的图形,或只在区域A2和区域A4中有完整图形,则换帧频率FH就等于计算机帧频的一半,即FH=FF/2;
--在显示屏上显示该测试软件,若显示屏只在任意一个区域中有完整图形,则换帧频率FH就等于计算机帧频的四分之一,即FH=Fr/4;
--在显示屏上显示该测试软件,若显示屏在四个区域中都有图形,但图形不完整被抽行或抽列,则换帧频率FH就等于计算机帧频的一半,即FH=FF/4;
--用示波器测出计算机帧频FF,并根据上面测试结果算出换帧频率FH;
--根据表1的规定,将该指标归入相应级别。
5.1.2 刷新频率
a定义
显示屏每秒种显示数据被重复的次数FC
b)要求
c)测量
--显示屏亮度置最高级,灰度级置为变换的1级,双墓色显示屏为组合色,全色屏为白色;
SJ/T11141-XXXX
--用示波器观察任-象素一种颜色的LED驱动电流波形,并测出一组驱动电流波形的周期T,则刷新频率FC=1/T;
--按表2的规定,归入相应级别。
5.1.3占空比
a定义
在最大灰度级和最大亮度级情况下,任意一个象素在一个扫描同期内的导通时间(To)与扫描周期Ts)之比,以ZQ表示。当ZQ≥l时,定义为静态驱动,当ZQb要求
驱动占空比通常有1/32、1/l6、1/8、1/4、1/2和1等。
c)测量
--统计出显示屏一个模块的驱动电路路数Q;
--数出显示屏一个模块的象大数X;
--若显示屏基色数为JC;
--驱动占空比ZQ=Q(X×JC)。
5.1.4 模组负载变化率
a)定义
在最高灰度和最大亮度级情况下,显示模组全亮和局部亮两种状况的亮度变化率BL。
b)要求 按表3。
c)测量
1)测量条件:
环境照度变化率小于±10％。
光探头采集范围不得小于16个相邻象素。
2)测量步骤:
在全屏黑情况下,用彩色分析仪测量显示屏的背景亮度BD
以模组的1/16方块为单位,将模组划分为若干个区域,任选一个区域作为测试区域;
模组置于最高亮度级、最高灰度级并且整个模组全亮的状况下,测量该模组的亮度BQ;
将被测模组置于最高亮度级、最高灰度级,但模组中只有一个区域全亮,测量该区域的亮度BB;
用下式算出模块亮度的变化率:
BL=(BB-BQ)/(BB+BQ-2BD)X100％;
用上法分别测量计算红、绿、蓝、黄、白的亮度变化率,取其中最大值即为模组的负载变化率;
按表3规定,归入相应级别。
5.1.5 灰度等级
a)定义
显示屏在同一级亮度中从零灰度到最高灰度之间的等级G。
b)要求
标定灰度等级G一般分为无灰度(l-bit灰度技术)、4级(2-bit灰度技术)、8级(3-bit灰度技术)、16级(4-bit灰度技术)、32级(5-bit灰度技术)、64级(6-bit灰度技术)、128级(7-bit灰度技术)、256级(8-bit灰度技术)等级别。在任何一种级别中,亮度随灰度等级数应呈单调上升。
c)测量
1)测量条件:
环境照度变化率小于±10％;
在整个测试过程中,彩色分析仪的采集范围不变。
2)测试步骤
启动灰度测试软件,逐级增加灰度级,显示屏的亮度应随着灰度级的上升呈单调上升;
实际友度级
1248163264128依此类推。
5.1.6 信噪比
a)定义
在播放视频信号的情况下,信号有效值S与噪声有效值N之比(S/N)。
b)要求 按表4。
c)测量
用光强仪的光探头罩住某一象素(防止外界光的干扰),并在其后测试过程中光强仪采光探头的状况保持不变;
将显示屏置于最高亮度、最大灰度,测出此状况下光强IEM
将显示屏置于最高亮度级、50％灰度,测出此灰度级的光强IEH;
用彩色电视信号发生仪(信噪比大于52dB),给控制系统送入白信号(PAL制);调节彩色电视信号发生仪的输出幅度,使象素光强等于IEH,然后在此状态下让显示屏连续工作半小时;
将视频画面冻结,测出画面冻结后该象素的光强IDi,共重复该步骤20次测出ID1、ID2…ID20,找出其中三个最大的IDi,求算术平均得到IDmax,再找出其中三个最小的IDi求算术平均得到IDmin;
按下式算出信噪比
S/N=20lg[2√2IEM/(IDmax-IDmin)];
按表4的规定,归入相应级别。
5.1.7 象素失控率
a)定义
象素失控分为盲点和常亮点两类。整屏象素失控率Pz等于整屏盲点数与整屏常亮点数之和对整屏象素数之比。区域象素失控率PQ等于盲点数与区域常亮点数之和对区域象素数之比(区域指100×100的象素矩阵)。
b)要求 按表5。
c)测量
1)整屏象素失控率PZ的测量:
整屏显示最高灰度级红色,用目测法数出不亮的象素数PF;
清屏,用目测法数出红色常亮象素数PL
用下式算出红色象素失控率
PTR=(PF+PL/P;
式中,P为全屏象素总数(P若小于一万,则按一万计算);
用同样的方法可测算出蓝色象素失控率PTB和绿色的象素失控率PTG;
取PTR、PTB、PTG中最高值认定为整屏象素失控率PT,并按表5的要求,纳入相应级别。
2)区域象素失控率PQ的测量
用软件做一个100×100象素的可移动红色方块(最高灰度级);
移动该方块找出红色盲点最稠密的区域AP;
用目测法数出方块内红色盲点数M;
清屏,用目测法数出AP内的红色常亮点数N;
区域红色象素失控率等于M、N之和除以区域象素数(PAR=(M+N)/10000)
用同样方法可测出区域绿色象素失控率PAG和区域蓝色象素失控率PAB。
取PTR、PRB、PTG中的最高值认定为区域象素失控率PQ,并按表5的要求,纳入相应级别。 5.2 光学性能
5.2.1 最大亮度
a)定义
显示屏在一定环境照度下,在最高灰度级和最高亮度级下测量的亮度B。
b)测量
1)测量条件
环境照度变化小于±10％
测量区域不得少于16个相邻象素。
2测量步骤:
显示屏全黑情况下,用彩色分析仪测量显示屏的背景亮度BD;
显示屏在最高亮度级、最高灰度级情况下,用彩色分析仪测量显示屏的最大亮度度Bmax;
实际最大亮度:B=Bmax-BD;
用上述方法在白平衡情况下,分别按需测量红、绿、蓝、黄、白等的最大亮度。
5.2.2 视角
a)定义
假定显示屏发光象素法线方向的亮度为BF,从显示屏左右两侧检测显示屏的亮度。当左右两侧亮度值下降到BF/2时,称两条观测线之间的夹角θS(θSb)视角的测量
1)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小于16个相邻象素;
2)水平视角测量步骤:
显示屏全屏显示最高亮度级、最高灰度级的某一基色;
用彩色分析仪测量方块内法线方向的亮度BF;
以显示屏中心亮块为圆心,在转动半径不变的情况下,沿着水平方向向左右两侧分别转动彩色分析仪,当亮度值下降到BB=BF/2时量出两条观测线之间的夹角θSX;
按同样方法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θS。
3)垂直视角测量步骤:
显示屏全屏以最高亮度级和最高灰度级显示某一基色;
其余步骤和水平视角的测量方法基本相同,只是彩色分析仪的转动方向不同,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θC。
5.2.3 最高对比度
a)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。
b)测量
1)测量条件:
室内显示屏屏面法线方向的照度为100×(l±10％)LX;
室外显示屏屏面法线方向的照度为10000×1±10％)LX
测量区域不得少于16个相邻象素。
2测量步骤:
按照5．2．1最大亮度测量方法分别测出Bmax和BD;
按下式算出对比度C
C=(Bmax-BD)/BD;。
5．2．4基色主波长误差
a)定义
显示屏各基色主波长的实际值与标称值的误差△λD。
b)要求 按表6。
c)测量
1测量条件:
环境照度变化小于10LX;
不允许周围存在有色光源;
光探头采集范围不得少于16个相邻象素。
2测量步骤:
用彩色分析仪,分别测量红、绿、蓝等各基色的色品坐标;
根据其色品坐标,在色度图上查找出各基色的主波长;
算出实测主波长与标称主波长的差值,取最大值即为基色波长误差△λD;
按表6的规定,归入相应级别。
5.2.5 白场色坐标
a)定义
由三基色组成的全色显示屏在显示白场时,对应于CIE1931色度图中的X、Y坐标。
b)要求 按表7。
根据国际照明委员会(CIE)1931色度图的规定,以色温6500K-9500K为中心给出白场色坐标范围。
c)测量
1)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小于16个相邻象素。
2)测量步骤:
在最高灰度级和最高亮度级下,显示屏显示全白色图像;
用彩色分析仪进行白场色坐标的测量;
应能纳入表7的规定。
5.2.6亮度鉴别等级
a)定义
人眼能够分辩的图像从最黑到最白之间的亮度等级BJ。
b)要求 按表8。
c)测量
1)测量条件:
室内屏环境照度为100LX±10％;
室外屏环境照度为10000LX±l0％;
观察表决者为5人。
2)测量步骤:
启动亮度鉴别测试软件。共有24级等灰度差竖条纹,其中每一条坚条纹的宽度不得少于24列,条纹颜色为白色。每按动一下“←”键,测试条纹左移24列;每按动一下“→”键,测试条纹右移24列;
观察者站在显示屏正前面,离显示屏宽度5至8倍远的地方;
按动“←”键或“→”键,使得测试卡的最暗一级竖条纹与显示屏左边对齐。然后,用目测法数出人眼能够分辨的条纹数T1,则此时亮度鉴别等级T=T1;
若显示屏一帧不够同时显示24条坚条纹,则按动“→”键,左移竖直条纹测试卡,使第一帧条纹测试软件最右边的条纹左移至显示屏的左边。然后,用目测法数出人眼能够分辨条纹数T2则此时亮度鉴别等级BJ=T1+(T2-1);
若显示屏两帧不够同时显示24条竖条纹;则继续按动“←”键,左移竖直条纹测试软件,使第二帧条纹测试软件最右边的条纹左移至显示屏的左边。然后,用目测法数出人眼能够分辨的条纹数T3。则此时亮度鉴别等级BJ=T1+(T2-l)+(T3-1)。依次类推,直到24条竖条纹全部出现为止;
将5位观察表决者的结果,去掉一个最高分和一个最低分,将中间三位的结果相加并除3,就是最终的亮度鉴别等级;
按表8的规定,归入相应级别。
5.2.7均匀性
5．2．7．1象素光强均匀性
a)定义
显示屏中特别亮(或特别暗)的象素光强与该象素相关联区域内象素光强的一致性BPJ。关联区域划定如下:
☆ ☆ ☆
☆ ★ ☆ ★ 中心象素
☆ ☆ ☆ ☆ 相关联象素
b)要求 按表9。
c)测量
所有测量均指象素法线光强的测量;
在全屏中随机抽取20个象素;
用光强仪分别测量出这20个象素的光强值,并选出其中3个最亮象素和3个最暗象素,编号分别为P1、P2、P3、P4、P5和P6。他们的光强值分别为I0(P1)、I0(P2)、I0(P3)、I0(P4)、I0(P5)、和I0(P6);
根据定义,用光强仪分别测出P1象素周围关联区域的象素光强I1(P1)、I2(P1)、…I8(P1)并用下式计算出P1关联区域的象素光强均匀性E[P1];
从8个关联值中取最大的一个作为P1的象素光强均匀值EP1max
EP1i=× 100％ i=1~8
用同样方法分别测出P2、P3、P4、P5和P6的光强均匀性,取三个最大值进行算术平均;算出象素光强均匀性BPJ;
对每一种基色分别测量计算,并取最大值即为该屏象素光强均匀性,并按表9的规定,归入相应级别。
5．2．7．2 显示模块亮度均匀性
a)定义
若干个显示象素构成一个结构上独立的最小单元,称为模块。相关联区域的最小单元之间的亮度一致性,称为模块亮度均匀性BMJ。关联区域的划定与象素关联区域的划定相同。
b)要求 按表10。
c)测量
1)测量条件
环境照度的变化小于±10％
光探头采集范围不得少于16个相邻象素。
2)测量步骤:
在测量过程中,观测线与显示屏之间的角度均不变;
在最高灰度、最高亮度下,全屏显示某一基色图形;
在全屏范围内,用目测法找出3组关联区域亮度差最大的显示模块,编号分别J1、J2和J3
用彩色分析仪测量出显示模块J1的亮度值B0(J1);
根据第5．2．7．1条关联区域的定义,用彩色分析仪分别测出J1显示模块关联区域显示模块的亮度值B1(J1)、B2(J2)、……B8(J8)。并用公式(3)计算出J1关联区域的显示模块亮度均匀性E[J1]max;
用同样方法分别测出J2和J3的显示矩阵块亮度均匀性EJ2max、EJ3max
将EJ1max、EJ2max、EJ3max进行算术平均,即得到该基色的全屏显示模块亮度均匀性;
用同样方法,对每一种基色分别测量计算;
取最大值即为该屏显示模块亮度均匀性BMJ,并按表10的规定,纳入相应级别。
5．2．7．3模组亮度均匀性
a)定义
由若干显示模块,驱动电路、控制电路以及相应的结构件构成一个独立的显示单元,称为模组。相关联区域的模组之间的亮度一致性,称为模组亮度均匀性BGJ。关联区域的划定与象素关联区域的划定相同。
b)要求 按表11。
c)测量
测量条件、测量方法、计算方法等均与显示模块亮度均匀性的测量相同。
按表11的规定,纳入相应级别。
5.3机械性能
5.3.1 外壳防护等级
a要求 按表12。
b)外壳防护等级试验
按GB4208-93的规定方法进行。并按表12的规定,纳入不同的级别。
5.3.2模块拼装精度
5．3．2．1平整度
a定义
显示屏任意范围内象素间的凸凹偏差,用符号P来表示。
b)要求 按表13。
c)测量
将1米长钢尺的侧面放置在显示屏屏面任意位置,用塞规测量钢尺侧面与显示屏屏面之间的最大空隙P,并按表13的规定,纳入相应的级别。
5．3．2．2 象素中心距相对偏差
a)定义
任意相邻象素之间实测中心距与标称中心距的相对误差JX。
b)要求 按表14。
c)测量
用精度为0．02mm的通用量具测量;再按下式进行计算,并按表14的规定,纳入不同的级别。
JX≥/30lgZB/2
式中:Jx为象素中心距相对偏差ZC为实测象素中心距ZB为标称象素中心距。
5．3．2．3水平相对错位
a)定义
在显示屏水平方向上,相邻模块的象素上下错位,称为水平相对错位GS。
b)要求 按表15。
c)测量
用分辨度为0．02mm的通用量具测量,再按下式进行计算,并按表15规定,纳入不同级别。
DSC≤30×CS×/lg(ZB/2
式中CS为水平相对错位DSC为实测水平错位值ZB为标称象素中心距。
5．3．2．4垂直相对错位
a定义
(下转175页)
(上接117页)
显示屏在垂直方向上,相邻模块的象素左右错位,称为垂直相对错位GC。
b)要求 按表16。
c)垂直错位精度CC的测量
用分辨度为0．02mm的通用量具测量,再按下式进行计算,并按表16的规定,纳入不同级别。
DCC≤30×CClg(ZB/2)
式中Cc为垂直相对错位;DCC为实测垂直错位值ZB为标称象素中心距。
