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我国显示屏标准及贯标和行业协会检测工作综述

  发布时间:2011-09-02

我国显示屏标准及贯标和行业协会检测工作综述

陆荣庆

中国光学光电子行业协会发光二极管显示应用分会

1. 前言

我国LED显示屏产业起步于20世纪90年代初,标准始终是行业关注的焦点。中国光协LED显示应用分会成立后的第一件大事,就是组织制订行业的第一部标准《LED显示屏通用规范》(起草单位:北京蓝通电子科技公司)(以下简称《通用规范》)。《通用规范》的制订对行业标准化工作起了极大的作用。业内许多单位按照《通用规范》制订或修改了企业标准,推动了行业标准化工作的进程。LED显示屏行业协会成立了检测工作组,检测工作组依据相关标准进行贯标检测。

2. LED显示屏标准现状

199793显示屏行业第一部行业标准《LED显示屏通用规范》SJ/T 11141-1997发布,199811实施。在《通用规范》的实施过程中,许多行业协会会员单位提出应该建立相应的测试方法。同时为了规范行业市场,提议对显示屏按指标进行分级。为此,98年行业协会委托南京洛普公司起草《LED显示屏分类及检测方法》(以下简称《分类及检测方法》),在洛普公司及许多会员单位的共同努力下,《分类及检测方法》于20009月经行业协会讨论通过,由行业协会发布并在业内试行。2002年信息产业部科学技术司成立LED显示屏标准工作组,在工作组成员单位的共同努力下,将《分类及检测方法》修改为《LED显示屏测试方法》(以下简称《测试方法》),于200364由信息产业部发布。同年北京利亚德电子科技公司等LED显示屏标准化工作组成员单位修订了《LED显示屏通用规范》。2006年南京洛普等LED显示屏标准工作组成员又修订了《LED显示屏测试方法》,修订后的标准改名为《发光二极管(LED)显示屏测试方法》。标准于2007119发布,2008120实施。新标准保留了原标准的组成结构和其中大部分内容;对部分文字和计算符进行了修改订正;增加了规范性附录部分:“CIE 1931 色度图标光源 E(等能光源)恒定主波长的斜率”、“《LED显示测试方法》配套测试软件”说明等。《测试方法》主要起草单位南京洛普股份有限公司在中国光协LED显示应用分会及行业其他单位的支持下于2009年研制了《测试方法》的配套测试软件,测试软件包含《测试方法》配套测试软件和LED显示屏测试数据处理软件,它使用windows图形用户界面的先进特性和设计思考,采用人机交互界面,提高了测试效率。四川科维公司经过多年努力起草了《体育场馆用LED显示屏规范》,该标准参考了国内外LED显示屏的标准、规范和技术要求及光学、电工电子产品、建筑等行业的标准,以及相关运动项目的竞赛规程和对LED显示屏的要求。并根据体育场馆的特殊使用条件进行了补充。《体育场馆LED显示屏标准》根据体育场的特殊情况提出了一些新的要求。另外,相关的应用领域也制定了有关的应用标准,如国家体育总局的《体育场馆设备使用要求级检验方法(第1部分:LED显示屏)》(相应的国家标准2009年已完成征求意见稿,目前正在审批中)、铁道部的《旅客引导LED信息显示标准》,交通部的《高速公路LED可变限速标志技术条件》、《高速公路可变限速标志标准》,公安部的《LED道路交通诱导可变标志》等,这构成了我国LED显示屏的标准化体系基本框架,对规范市场发展、促进产业提升具有重要的作用。20074月信息产业部平板显示技术标准工作组LED显示屏分组对LED显示屏通用规范》2003版进行修订。为了适应行业发展需要,《LED显示屏通用规范》2008版主要增加了相关的术语和定义、主要设计要求、电磁兼容要求、供电电源的效率要求。在检测规则中增加了模组定型检验和检验分类组合。截止201012月《LED显示屏通用规范》2008版仍在审批中,尚未正式实施。

3. LED显示屏主要可量化检测的指标

根据《LED显示屏通用规范》等行业标准,以下为主要可量化检测的显示屏指标。

1)机械性能:外壳防护等级、像素中心距精度、平整度;

2)安全要求:对地漏电流、抗电强度、温升;

3光学性能:最大亮度、视角、均匀性、基色主波长误差、白场色坐标、最高对比度;

4)电学性能:像素失控率、灰度等级、换帧频率、刷新频率;

5)环境适应性:工作环境、贮存环境、湿热;

6)可靠性要求:模组MTBFm1)不低于10000小时。

4LED显示屏已有明确测试方法的主要技术指标

LED显示屏测试方法》规定了如下四方面的测试方法:

1)机械性能:外壳防护等级、模块拼装精度、平整度、像素中心距、相对偏差、水平相对错位;

2)光学性能:最大亮度、视角、最高对比度、基色主波长误差、白场色坐标、亮度鉴别等级;

3)均匀性:像素光强均匀性、显示模块亮度均匀性、模组亮度均匀性;

4)电性能:换帧频率、刷新频率、占空位、模组负载变化率、灰度等级、信噪比、像素失控率。

5. 国内显示屏企业贯标情况和行业协会检测工作

5.1  国内显示屏企业贯标情况

在行业标准发布后,行业协会积极组织贯标宣传。曾先后在桂林、上海、南京、长江组织标准的贯标宣传和培训工作。行业协会对近百人颁发了标准培训证书,使行业标准在业内得到普遍的贯彻和实施,并成为国家和各地政府采购的标书依据,标准也成为我国LED显示屏行业设计、生产、施工、验收的纲领性文件。

在《通用规范》颁布以后,显示屏各制造商纷纷制定相应的企业标准,行业标准的发布极大提高了我国显示屏行业的企标普及率,各企业分别按《通用规范》和《测试方法》配备了相应的检测设备。现有显示屏骨干企业均配备了相应的检测仪器,在设计、生产、施工和验收中得到普遍使用。部分小企业仍未配备彩色分析仪和照度计等价位较高的仪器。部分小企业测量设备的校准和检定工作未能按国家标准实施。

5.2  行业协会检测工作

为了更好地宣传和实施行业标准,LED显示屏行业协会成立了检测工作组。检测工作组依据《LED显示屏通用规范》、《LED显示屏测试方法》和《检测工作条例》进行贯标检测。

1)检测工作的原则

1)按照《通用规范》的定义和规则,用《测试方法》的规定和方法,结合委托方的要求(标书或合同),对显示屏相关指标进行数值测试。一般不以招标文件和合同为检测的依据,如与标准有冲突,检测项目和检测的方法以《测试方法》和《通用规范》为准。

2)不对需主观判别的项目进行检测。例如《通用规范》中部分项目采用目测方法或注明“应在评细规范中规定相应的要求”,对于这些项目目前不作书面结论性检测,仅提供检测意见。

3)不对显示屏项目整体质量进行书面评价,仅对合同中可测试的项目进行数据测试,提供测试的数据结果和与合同或标书的符合性。

4)为会员单位服务是行业协会的宗旨,在检测过程中,在保护用户的合法权益和公正的前提下,行业协会业客观地解决一些会员单位很难回答或解决的问题。

总之,检测工作体现客观、公正和可量化。

2)检测委托单位

《测试方法》实施以来,许多LED显示屏项目委托行业协会进行检测。委托单位主要由政府部门、企事业用户单位、系统集成商和会员单位。政府部门委托检测的主要是国家和地方的许多重点建设项目中的LED显示屏,例如国庆六十周年天安门广场显示屏、2008年奥运会显示屏项目等大型显示屏项目的监制和检测。企事业用户单位主要是为其显示屏项目的验收和质量评价做检测。系统集成商主要是为其采购的LED显示屏的质量评价提供数据;会员单位主要是请第三方提供检测报告,作为向客户用户提供合格产品的凭证。

3)测量仪器

按照《测试方法》和目前检测项目所需的测量仪器主要有彩色分析仪、游标卡尺、量角器、温度计、照度计、钢尺、塞规、亮度鉴别测试软件、灰度测试软件和像素失控率测试软件。

其中彩色分析仪具有测量亮度、色度坐标、色温等功能,精度大于±5%。其他测量仪器均为常规测量设备,在《测试方法》中已有详细的说明。亮度鉴别、灰度测试和像素失控率测试软件采用由南京洛普公司编制行业协会发布的《LED显示屏测试方法配套测试软件V2.0》。

检测仪器除需满足《测试方法》的精度要求外,需按照《中华人民共和国计量法》和相关检定规程进行计量的量值溯源、校准和检定,并受控。

6. 行业显示屏主要指标检测情况

6.1  最大亮度

最大亮度是显示屏项目中第一个硬指标,国内大多数显示屏制造商都关注这个项目,检测的结果大多数都能达到合同要求,但是仍有部分产品不能达到合同要求。最大亮度检测的关键是寻找光轴,由于户外显示屏安装位置较高,部分LED具有下倾功能或LED像素具有下倾角,所以首先需寻找光轴。其次检测工作不宜在显示屏已用了相当长时间后进行,由于LED发光管合理的亮度衰减和表面灰尘的玷污使显示屏的亮度下降,故建议使用半年以上的显示屏在检测前需进行清洗。另外,相当部分企业无亮度检测仪器是不能达标的一个重要原因。目前很多优质LED显示屏采用逐点亮度校正技术,大大提高了显示屏出厂时的均匀性,但显示屏亮度随之将降低。因此企业在合同中要有合理的指标,在现有LED单灯的基础上寻找亮度和亮度均匀性校正的平衡点。

6.2  视角

由于《测试方法》对视角的检测方法比较宽松,业内一般用LED发光管的视角作为显示屏屏体的视角,所以目前所有被检测的显示屏视角都能满足合同的要求。但是各基色视角不一的问题仍然相当严重,影响显示屏整体效果,建议在以后标准的修订中,严格定义并提出RGB视角一致性要求,以提高显示屏的整体视觉效果。

6.3  最高对比度

最高对比度是一项非常重要的光学性能指标,它不仅反映了显示屏的亮度状况,更反映了环境照度对显示屏亮度的影响。同样由于显示屏使用环境的照度不同,要求显示屏的最高对比度也不同。《测试方法》仅提出显示屏的最高对比度的测试方法。《通用规范》也未对该指标提出具体要求和等级指标。目前的问题是部分企业未对产品的最高对比度进行检测就在合同中随意给出指标,从而造成检测和验收时不能达标。另外,由于最高对比度的检测需要一定的环境照度要求,在现场检测时比较难以实现,而在出厂前在室内检测相对比较容易并准确,因此企业的自检相当重要。

6.4  基色主波长误差

LED发光管的主波长与LED工作电流和LED的结温等有关。LED发光管厂商提供的LED主波长是在环境温度25,工作电流20mA条件下检测的,同时显示屏用彩色分析仪器对于波长的测量精度是有限的,并且在检测现场不允许周围存在有色光温,而这一点在现场检测很难做到。因此实际现场检测得到的基色主波长与LED发光管厂商提供的值有一定偏差。因此建议对LED原材料和显示单元在室内进行基色主波长误差的检测。在对LED单灯进行基色主波长误差测试时应采用与工作电流相同的LED驱动电流。

6.5  白场色温

由于显示屏控制系统技术的提高,显示屏都能对每基色亮度进行调整,所以按照《LED显示屏测试方法》进行检测的结果良好。但是《LED显示屏测试方法》仅规定在最高灰度级和最高亮度级下,显示屏显示全白色图像下检测白场色温,所以目前的检测结果只能反映RGB三色亮度曲线在最高亮度点的耦合情况,不能反映RGB三条亮度曲线全部的耦合情况。因此建议以后在《测试方法》中 增加视角的测试点,以保证RGB三条亮度曲线在全视角内基本耦合。

6.6  亮度鉴别等级

LED显示屏灰度等级是显示屏装置的电性能指标,表示亮度信号输出可分的等级,而亮度鉴别等级是LED显示屏的光学性能指标,它是系统的灰度等级处理能力、非线性校正信号处理等综合能力的表现。由于在《测试方法配套测试软件V1.1》正式推出前,原来的测试软件没有权威性,并且需要五个观察者表决,带有一定的主观判断成分,检测容易引起争议故行业协会很少正式检测。

6.7  均匀性

LED显示屏测试方法》提出了“像素光强均匀性”、“显示模块亮度均匀性”和“模组亮度均匀性”三个均匀性指标。这些指标在显示屏在生产过程检测中非常科学,在产品的质量检测中起了很大的作用。但是在LED整屏检测时实际操作很困难。已安装的户外屏像素光强很难实测,显示模块在安装现场很难定义,故在实际整屏检测中很少检测,建议在生产过程中和出场前进行检测。在实际检测过程中,我们发现户外屏像素光强均匀性业内除采用亮度逐点校正技术,其他产品平均水平很难达到C级,相当一部分产品在A级或更低,而模块均匀性结果比像素光强均匀性要好。模组均匀性平均可到B级水平。很多合同未采用《通用规范》中均匀性的定义,而是采用最亮像素与最暗像素之比。这种均匀性指标虽然检测很简单并且直观,但是从质量管理角度来讲并不科学,并且测试的结果很难看。近年来,业内光强均匀性提高很快,有不少企业的均匀性水平不亚于国外显示屏产品。但是经过亮度逐点校正的LED显示屏,其均匀性在一定时间后会变差,需要厂商在现场重新校正。现场校正的效果不如模组在工厂的校正效果。

6.8  外壳防护等级

LED显示屏测试方法》提出了显示屏外壳防护等级要求。由于外壳防护等级要求需有资质的专业检测机构按照GB4208-93进行测试。目前国内的户外屏模组前后采用不同的外壳防护等级,应在合同或标书中注明,以免验收时引起争议。

6.9  模块拼装精度

LED显示屏测试方法》提出了平整度、像素中心距相对偏差、水平相对错位和垂直相对错位四个指标。由于没有定义抽样方法和合格判定,所以目前国内的显示屏,特别是经过检修后的显示屏遇到恶意的检测,很难达标。当然部分户外屏的这些指标在没有检测平台的条件下也很难实测。

6.10  换帧频率

LED显示屏测试方法》对换帧频率的测量提出了具体的方法,各个单位可按照《LED显示屏测试方法》编制相应的测试软件。由于显示屏控制技术的发展,《LED显示屏测试方法》确定的方法并不能适合所有的控制系统,加上《LED显示屏测试方法》中规定的图形再现完全可用软件做假,因此一般根据系统的方案进行判别。

6.11  刷新频率

刷新频率是显示屏一个重要的电性能指标。《LED显示屏测试方法》规定了用示波器观察任一像素,任一颜色的LED驱动电流波形,并测出一组驱动电流波形的周期T,得出刷新频率。而实际检测中现场用示波器检测比较困难,并且系统的差异性造成无法正确测量。因此目前刷新频率一般只能根据制造商的技术文件验证确认。

6.12  占空比

占空比的检测比较简单,只要统计出显示屏一个模块的驱动电路的路数。但是《LED显示屏测试方法》没有虚拟像素的计算公式。目前绝大多数的显示屏均能按合同设计相应的占空比。

6.13  模组负载变化率

由于绝大多数项目未涉及该指标,并且检测过程中对环境照度变化有要求,因此目前未普及检测。

6.14  灰度等级

在制订标准时,控制系统的差异性,所以《LED显示屏测试方法》规定灰度等级>128级即为256级,所以该指标达标率也极高。

6.15  信噪比

LED显示屏作为一个显示装置,信噪比是一个非常重要的综合指标。由于该指标在现场检测比较困难,并且大多数LED显示屏制造商对该指标不重视,数据积累很少。目前协会的检测工作也未对信噪比进行检测。

6.16  像素失控率

像素失控率是一个比较直观的检测项目,大多数新的显示屏在检测时情况较好。

6.17  非《LED显示屏测试方法》中所列的指标

像素组成、像素间距、像素密度、显示屏信息量、显示屏显示尺寸、亮度调节、显示方式和驱动方式等非《LED显示屏测试方法》所列的指标,用户比较关心,也容易公正地检测。因此协会在检测工作中一般也对上述指标进行检测,检测的结果也比较好。

7. 目前行业检测中存在的问题和建议

1)许多企业的产品未按《LED显示屏通用规范》的要求作环境适应性(6.9)试验。所以涉及环境工作温度、防振动等指标,很难有足够的证明表示产品符合合同或标书的要求,产品质量也没有保证。

2)行业内的企业对《LED显示屏通用规范》中的安全要求(6.4)重视不够。接地、安全标记、对地漏电流、抗电强度和温升等指标对产品的安全和质量非常重要,如不合格将带来人身伤害或其他灾难性损害。按照国家有关标准的规定此类项目属于强制性的致命缺陷,一经检测不合格项就是不合格工程或产品。

3)许多合同或标书引用术语不规范。不用《LED显示屏通用规范》和《LED显示屏测试方法》中已有的定义和标准。而引用其他的相关名称和指标,造成无法正确检测,在卖方市场的情况下,用户作不利于制造商的解释,从而造成不必要的麻烦和争议。

4)明确部分检测或判别的项目目前无法检测。委托单位,尤其是用户对显示屏的检测寄予很大期望。例如发光管产地和质量的确认、显示屏LED工作电流的检测,视频效果的评判、显示屏总体质量的评价和显示屏生产过程的检测,这些用户关心的项目目前无法满足委托单位的要求,有待于完善标准,在以后工作中改进。

5)目前的检测工作,一般都放在安装调试后进行,而检测的部分内容应该放在生产过程和产品出厂前进行,不应该全部放在验收或交付使用后进行。

6)行业标准缺乏合理有效的质量检测方法及合格判定标准。由于显示屏是由数量众多的显示单元组成,考虑到现场的不确定因素,会出现显示屏局部区域或部分指标(尤其是拼装精度)达不到要求。因此需要引入合理的抽样方法,使显示屏的检验规则更合理    可行。

7)企业应建立产品的企标和原材料、部件及显示单元的检验规则,使显示屏的最大亮度、视角、基色主波长误差等指标在生产过程中得到保证。

8)企业应建立质量检验机构和配备相应的质量检验设备。部分小企业无实施行业标准的仪器设备和专业人员,造成产品施工后第三方检测数据与合同要求相差较大。

9)企业应加强出厂检验。增加厂验和工程竣工前的预检。通过厂验和竣工前的预检可以自我纠正不合格项,使第三方或客户的终验顺利过关。

10)行业协会应建立更专业的检测队伍和配备相应的检验设备,培训专业的检测人员,以满足市场和会员单位的检测要求。

8.结束语

经过十几年的努力,LED显示屏行业得到了很大的发展,技术和质量水平提高迅速,LED显示屏行业已基本形成了标准化体系的基本框架,企业标准化工作也有了很大进步。标准化工作对规范市场,提高行业产品质量水平,促进行业的整体发展起了重要的作用。行业的检测工作也推动了行业的技术进步和质量提高。相信标准和检测工作会得到越来越高的重视

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