像素光强均匀性检测
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发布时间:2025-07-05 16:09:27 更新时间:2025-07-04 16:09:27
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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在显示技术领域,特别是液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、微型发光二极管显示器(Micro-LED)以及各种投影设备中,像素光强均匀性是评价图像质量的一项极其关键的性能指标。它直接决定了屏幕显示的视觉效果,尤其在显示大面积单色或渐变画面时更为明显。像素光强均匀性不佳会导致屏幕出现明显的亮度不均、色块、暗斑(Mura)或亮斑(Hot Spot)现象,严重影响用户体验,降低产品档次和市场竞争力。因此,对显示面板或模组的像素光强均匀性进行准确、高效的检测,是生产制造过程中不可或缺的质量控制环节,贯穿于原材料筛选、制程监控和最终产品出厂检验的全流程。
像素光强均匀性检测的核心目标是量化评估显示屏上所有像素点或特定区域发光强度的差异程度。具体的检测项目通常包括:
* 整体均匀性: 评估整个显示区域的最大亮度、最小亮度、平均亮度及其之间的偏差(如亮度差、亮度比)。常用指标包括亮度均匀性(Uniformity)、亮度不均匀性(Non-Uniformity, NUF)或标准差等。
* 局部均匀性: 重点关注屏幕特定小区域(如九宫格划分的各个区块)内部的亮度变化以及不同区域之间的亮度差异(如四角与中心的差异)。这有助于发现局部性的缺陷。
* 像素级均匀性: 对单个像素或亚像素的发光强度进行精细测量,用于评估像素制造工艺的一致性,常应用于高分辨率或微型显示器的检测。
* 视角均匀性: 评估在不同观察角度下,屏幕亮度和色度的均匀性变化情况(通常与像素结构或光学膜特性相关)。
精确测量像素光强均匀性需要专业的设备和系统:
* 成像亮度计 / 色彩分析仪: 这是最主流的检测设备。它本质上是一个高分辨率、高灵敏度的CCD或CMOS相机,前端集成了精密的光学镜头和符合CIE标准的光谱响应滤光片(或采用分光式设计)。它能一次性捕捉整个显示屏的亮度(Luminance)和色度(Chromaticity)分布图像,然后通过软件进行像素级的分析。其核心优势在于速度快、空间分辨率高,能直观呈现亮度分布图(Luminance Map)和色度分布图。
* 分光辐射度计 / 分光光度计: 这类设备通过光谱仪测量每个点的光谱功率分布,进而计算出亮度、色度等参数。其优点是精度极高、光谱信息完整,特别适合需要精确色度测量或作为基准仪器进行校准的场景。但其测量速度慢于成像亮度计,通常用于关键点或实验室级别的验证。
* 自动光学检测系统: 在生产线环境中,常将成像亮度计/色彩分析仪集成到自动化的AOI系统中。系统通过机械臂或传送带驱动被测显示屏或面板,按照预设程序移动到测量位置,由仪器自动完成图像采集和分析,并输出检测报告。
* 辅助设备:
* 暗室/遮光环境: 必须在完全可控的暗室或有效遮光的环境中进行测量,避免环境光干扰。
* 精密夹具/承载台: 确保被测屏幕位置固定、平整且与测量镜头保持精确距离。
* 标准光源/积分球: 用于校准测量仪器。
* 信号源发生器: 用于驱动显示屏显示特定的测试画面(全白场、全黑场、特定灰阶/色彩画面等)。
标准的像素光强均匀性检测流程通常包含以下步骤:
1. 环境准备: 将被测显示屏置于标准暗室环境中,连接好信号源。
2. 仪器校准: 使用标准光源或积分球对成像亮度计/色彩分析仪进行定期的亮度与色度校准,确保测量数据准确可靠。
3. 测试画面显示: 驱动显示屏显示特定的测试画面。最常用的是全白场画面(White Uniformity Screen)。根据不同需求,也可能测试特定灰阶(如50% Gray)或特定单色(R, G, B)画面。有时也会测试全黑场画面(Black Uniformity)以评估暗态均匀性和漏光情况。
4. 图像采集: 将成像亮度计/色彩分析仪的镜头对准显示屏,调整焦距和光圈(及曝光时间),确保整个有效显示区域清晰、饱和但不溢出地成像在仪器的感光元件上。触发仪器采集一帧或多帧亮度/色度图像。
5. 数据分析: 测量软件对采集到的图像数据进行处理和分析:
* 定义测量区域 (ROI): 通常排除屏幕边框(Bezel),仅对有效显示区域进行分析。软件可自动或手动框选。
* 计算亮度统计值: 计算选定区域内所有像素点的亮度值(通常单位为 cd/m² 或 nit),得出最大值 (Lmax)、最小值 (Lmin)、平均值 (Lavg)。
* 计算均匀性指标: 最常用的指标包括:
* 亮度均匀性 (Uniformity): 通常指 `(Lmin / Lmax) * 100%`。更严格的会使用 `(Lmin / Lavg) * 100%` 和 `(Lmax / Lavg) * 100%`。
* 亮度不均匀性 (NUF): `((Lmax - Lmin) / (Lmax + Lmin)) * 100%` 或 `(标准差 / 平均值) * 100%`。
* 区域分析: 将屏幕划分为若干区块(如9点、13点、25点或更细网格),分别计算每个区块的平均亮度及其与中心区域或整体平均值的偏差。
* 生成分布图/云图: 生成伪彩色的亮度分布图或色度分布图(Δu'v'图),直观展示不均匀的区域。
* 缺陷识别: 高级软件可设置阈值,自动识别超出范围的暗斑、亮斑或色度偏差点。
6. 结果判定与报告: 将计算出的各项均匀性指标与产品规格书或行业标准进行比对,判定是否合格。输出包含数值结果、分布图和判定结论的检测报告。
像素光强均匀性检测遵循一系列国际、国家或行业标准以及企业内部规范,确保检测的一致性和可比性。常见标准包括:
* ISO 13406-2: 关于液晶显示器视觉工效学要求的标准,其中包含了缺陷(包括像素缺陷和Mura)的评估方法。
* IEC 62679 系列: 电子纸显示器的标准,包含均匀性测量方法。
* GB/T 18910 系列 (中国国家标准): 液晶显示器件测试方法系列标准,其中详细规定了亮度、对比度、均匀性等的测量条件和计算方法(例如 GB/T 18910.61)。
* IDMS (Information Display Measurements Standard): 由国际信息显示学会(SID)制定和维护的广泛认可的显示测量标准,提供了关于亮度、色度、均匀性、视角等指标的详细测量协议和定义,被众多显示制造商和评测机构采用。
* VESA DisplayHDR: 对于高动态范围显示器,其认证规范中对全屏均匀性(Full Screen Uniformity)有明确的要求和测试方法。
* 企业内部规范: 各显示面板或整机制造商通常会根据自身产品的定位、技术特点和质量目标,制定更为严格或特定的均匀性验收标准,并规定具体的检测条件(如稳定时间、驱动信号、测量点布局、判定阈值等)。
综上所述,像素光强均匀性检测是一个融合精密光学仪器、自动化控制、图像处理算法和严格标准的系统工程。通过科学的检测项目设置、选择合适的精密仪器、遵循标准化的检测方法,可以客观地量化评估显示屏的均匀性表现,为产品质量控制、制程优化和产品研发提供坚实的数据支持,最终提升显示产品的视觉品质和用户体验。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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