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LED顯示屏測試方法

更新時間: 2019-03-26

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、海口、南京三次會議認真討論,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》印發給全體會員單位開始試行,以促進行業規范發展。在試行過程中成立的技術組,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》的實施作了重點發言。當年9月,在北京國際大屏幕顯示設備展上,技術組對參展的多塊顯示屏進行了現場實測,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年底上報信息產業部。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、電學等主要技術性能進行了分級,并嚴格規定了測試方法。
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(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準。然而,鼓勵根據本部分達成協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 電工電子產品外殼防護標準
SJ/T11141-XXXX LED顯示屏通用規范
3 分級
接檢測結果,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測試環境和測試儀表
4.1測試環境
除特殊規定外,測試環境如下:
環境溫度: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: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域:A1、A2、A3和A4。第一幀畫面在區域A1內顯示一個“●”,第二幀畫面在區域A2內顯示一個“■”,第三幀畫面在區域A3內顯示
一個“▲”,第四幀畫面在區域A4內顯示一個”★“。以上四畫面為一組,并從第五幀開始按此規律循環顯示;
--在顯示屏上顯示該測試軟件,若顯示屏在四個區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,若顯示屏只在區域A1和區域A3中有完整的圖形,或只在區域A2和區域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,并根據上面測試結果算出換幀頻率FH;
--根據表1的規定,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據被重復的次數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驅動電流波形,并測出一組驅動電流波形的周期T,則刷新頻率FC=1/T;
--按表2的規定,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的導通時間(To)與掃描周期 Ts)之比,以ZQ表示。當ZQ≥l時,定義為靜態驅動,當ZQ<l時,定義為動態驅動。
b 要求
驅動占空比通常有1/32、1/l6、1/8、1/4、1/2和1等。
c)測量
--統計出顯示屏一個模塊的驅動電路路數Q;
--數出顯示屏一個模塊的象大數X;
--若顯示屏基色數為JC;
--驅動占空比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域,任選一個區域作為測試區域;
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域全亮,測量該區域的亮度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)、4級(2-bit灰度技術)、8級(3-bit灰度技術)、16級(4-bit灰度技術)、32級(5-bit灰度技術)、64級(6-bit灰度技術)、128級(7-bit灰度技術)、256級(8-bit灰度技術)等級別。在任何一種級別中,亮度隨灰度等級數應呈單調上升。
c)測量
1)測量條件:
環境照度變化率小于±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上升;
實際友度級
1<G≤2 顯示屏具有l-bit灰度技術;
2<G≤4 顯示屏具有2-bit灰度技術;
4<G≤8 顯示屏具有3-bit灰度技術;
8<G≤16 顯示屏具有4-bit灰度技術;
16<G≤32 顯示屏具有5-bit灰度技術;
32<G≤64 顯示屏具有6-bit灰度技術;
64<G≤128 顯示屏具有7-bit灰度技術;
128<G≤256 顯示屏具有8-bit灰度技術;
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;
用彩色電視信號發生儀(信噪比大于52dB),給控制系統送入白信號(PAL制);調節彩色
電視信號發生儀的輸出幅度,使象素光強等于IEH,然后在此狀態下讓顯示屏連續工作半小時;
將視頻畫面凍結,測出畫面凍結后該象素的光強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,求算術平均得到IDmax,再找出其中三個最小的
IDi求算術平均得到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等于整屏盲點數與整屏常亮點數之和對整屏象素數之比。區域象素失控率PQ等于盲點數與區域常亮點數之和對區域象素數之比(區域指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,用目測法數出不亮的象素數PF;
清屏,用目測法數出紅色常亮象素數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(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域AP;
用目測法數出方塊內紅色盲點數M;
清屏,用目測法數出AP內的紅色常亮點數N;
區域紅色象素失控率等于M、N之和除以區域象素數(PAR=(M+N)/10000)<br />用同樣方法可測出區域綠色象素失控率PAG和區域藍色象素失控率PAB。
取PTR、PRB、PTG中的最高值認定為區域象素失控率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 
環境照度變化小于&plusmn;10% 
測量區域不得少于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
假定顯示屏發光象素法線方向的亮度為BF,從顯示屏左右兩側檢測顯示屏的亮度。當左右兩側亮度值下降到BF/2時,稱兩條觀測線之間的夾角&theta;S(&theta;S<l80&deg;)為顯示屏水平方向的視角。從顯示屏上下兩側檢測顯示屏的亮度,當上下兩側的亮度值下降到BF/2時,稱兩條觀測線之間的夾角&theta;C(&theta;C<180&deg;)為顯示屏垂直方向的視角。
b)視角的測量
1)測量條件
環境照度變化小于&plusmn;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法線方向的亮度BF;
以顯示屏中心亮塊為圓心,在轉動半徑不變的情況下,沿著水平方向向左右兩側分別轉動彩色分析儀,當亮度值下降到BB=BF/2時量出兩條觀測線之間的夾角&theta;SX;
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&theta;S。
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動方向不同,若條件許可,也可以采用轉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&theta;C。
5.2.3 最高對比度
a)定義
顯示屏在一定的環境照度下,其最大亮度與背景亮度之比C。
b)測量
1)測量條件:
室內顯示屏屏面法線方向的照度為100&times;(l&plusmn;10%)LX;
室外顯示屏屏面法線方向的照度為10 000&times; 1&plusmn;10%)LX 
測量區域不得少于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△&lambda;D。
b)要求 按表6。
c)測量
1 測量條件:
環境照度變化小于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△&lambda;D;
按表6的規定,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。
根據國際照明委員會(CIE)1931色度圖的規定,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:
環境照度變化小于&plusmn;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:
室內屏環境照度為100LX&plusmn;10%;
室外屏環境照度為10000LX&plusmn;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&ldquo;&larr;&rdquo;鍵,測試條紋左移24列;每按動一下&ldquo;&rarr;&rdquo;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&ldquo;&larr;&rdquo;鍵或&ldquo;&rarr;&rdquo;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
數出人眼能夠分辨的條紋數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&ldquo;&rarr;&rdquo;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,用目測法數出人眼能夠分辨條紋數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;則繼續按動&ldquo;&larr;&rdquo;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,用目測法數出人眼能夠分辨的條紋數T3。則此時亮度鑒別等級BJ=T1+(T2-l)+(T3-1)。依次類推,直到24條豎條紋全部出現為止;
將5位觀察表決者的結果,去掉一個最高分和一個最低分,將中間三位的結果相加并除3,就是最終的亮度鑒別等級;
按表8的規定,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聯區域內象素光強的一致性BPJ。關
聯區域劃定如下:
☆ ☆ ☆
☆ ★ ☆ ★ 中心象素
☆ ☆ ☆ ☆ 相關聯象素
b)要求 按表9。
c)測量
所有測量均指象素法線光強的測量;
在全屏中隨機抽取20個象素;
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);
根據定義,用光強儀分別測出P1象素周圍關聯區域的象素光強I1(P1)、I2(P1)、?I8(P1)并用下式計算出P1關聯區域的象素光強均勻性E[P1];
從8個關聯值中取最大的一個作為P1的象素光強均勻值E P1 max E P1 i  =&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
若干個顯示象素構成一個結構上獨立的最小單元,稱為模塊。相關聯區域的最小單元之間的亮度一致性,稱為模塊亮度均勻性BMJ。關聯區域的劃定與象素關聯區域的劃定相同。
b)要求 按表10。
c)測量
1)測量條件
環境照度的變化小于&plusmn;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,用目測法找出3組關聯區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);
根據第5.2.7.1條關聯區域的定義,用彩色分析儀分別測出J1顯示模塊關聯區域顯示
模塊的亮度值B1(J1)、B2(J2)、??B8(J8)。并用公式(3)計算出J1關聯
區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 max、E J3 max 將E J1 max、E J2 max、E J3 max進行算術平均,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,驅動電路、控制電路以及相應的結構件構成一個獨立的顯示單元,稱為模組。相關聯區域的模組之間的亮度一致性,稱為模組亮度均勻性BGJ。關聯區域的劃定與象素關聯區域的劃定相同。
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的規定方法進行。并按表12的規定,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米長鋼尺的側面放置在顯示屏屏面任意位置,用塞規測量鋼尺側面與顯示屏屏面之間的最大空隙P,并按表13的規定,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的規定,納入不同的級別。
JX&ge;/30lg ZB/2 
式中:Jx為象素中心距相對偏差 ZC為實測象素中心距 ZB為標稱象素中心距。
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規定,納入不同級別。
DSC&le;30&times;CS&times;/lg(ZB/2 
式中 CS為水平相對錯位 DSC為實測水平錯位值 ZB為標稱象素中心距。
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的規定,納入不同級別。
DCC&le;30&times;CClg(ZB/2)
式中 Cc為垂直相對錯位;DCC為實測垂直錯位值 ZB為標稱象素中心距。

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