2026Mini显示屏空间光色特性校准实验及不确定度报告

Mini显示屏空间光色特性校准实验及不确定度报告2025

实验目的使用MiniLED显示屏空间光色特性测量装置（以下简称装置），校准MiniLED显示屏（以下简称待校屏）在半球空间的亮度空间分布特性和色品坐标空间分布特性，测试新制定的校准规程的可行性。实验地点及时间中国计量科学研究院和平里院区13号楼317室。2024年9月1日至31日。环境条件温度(23±1)℃，湿度(50±10)%。检定/校准设备校准装置由设备组成：MiniLED显示屏空间光色特性测量装置，由多维转台和单点式光谱辐射亮度计组成；检定/校准人：被检/校样品信息：待校屏是MiniLED直显显示屏1只和MiniLED背显显示屏1只。其中MiniLED直显显示屏的外形尺寸是600mm×340mm，MiniLED背显显示屏的外形尺寸是569mm×310mm。两只显示屏的图片分别见图1和图2。图1MiniLED直显屏样品图片图2MiniLED背显屏的实物照片检定/校准方法及结果：显示屏的亮度空间分布特性和色品坐标空间分布特性的校准方法见“Mini显示屏空间光色特性校准规范”草稿。测量结果保存在Excel文件中。7.1MiniLED直显屏校准条件说明首先实验移动被测样品的垂直轴和水平轴，使得被测显示屏的中心位置和测量装置的测量工作轴重合。实验测出显示屏支架移动轴位置θH（水平移动轴）=27.47mm，θV（垂直移动轴）=-17.36mm时，显示屏中心和测量装置的测量工作轴重合。在程序中输入显示屏的大小尺寸，即水平宽度600mm，垂直高度340mm，选择分区方案9×9（即水平和垂直方向各分成9块，共计81个区域，测量每个区域的中心点附件的亮度和颜色）；设定天空角度的测量范围是（-50°~50°），采样间隔是10°；设定大地角度的测量范围是（0°~160°），采样间隔是10°。程序产生测量序列15147个。设定光谱辐射亮度计的测量视场角为1°，测量距离是1500mm，在垂直方向上对应显示屏采样区域的直径约26mm，面积约530mm2。使用计量院设计的信号发生器产生白场信号，显示屏预热30min后，开始测量。测量结果保存Excel文件。7.2MiniLED直显屏校准结果依据规范对待测屏进行空间光色特性进行校准，其校准结果见以下表格。因为篇幅限制，本报告只显示前100行数据（文件共有15147行），其余数据见excel电子文件。表1.MiniLED直显屏校准结果Θ1天空角（°）Θ2自转（°）H值(mm)V值(mm)亮度L(cd/m²)CIExCIEy-500-266.67-137.781552.80.31330.3132-400-266.67-137.781719.10.31250.3138-300-266.67-137.781777.90.31020.3145-200-266.67-137.781822.70.30740.3153-100-266.67-137.781853.40.30490.316100-266.67-137.7818710.30280.3163100-266.67-137.781870.90.30090.3167200-266.67-137.781845.40.29930.3166300-266.67-137.781792.80.29780.3164400-266.67-137.781717.40.29600.3166500-266.67-137.781622.40.29320.31705010-266.67-137.781643.80.29560.31694010-266.67-137.781734.30.29780.31663010-266.67-137.781805.50.29900.31662010-266.67-137.781851.20.30000.31661010-266.67-137.7818720.30090.3166010-266.67-137.781867.30.30260.3164-1010-266.67-137.7818440.30430.3163-2010-266.67-137.7818060.30630.3155-3010-266.67-137.7817530.30870.3148-4010-266.67-137.781684.90.31090.3134-5010-266.67-137.781528.40.31120.3126-5020-266.67-137.781526.50.30930.3119-4020-266.67-137.781653.30.30930.3131-3020-266.67-137.781730.20.30740.3147-2020-266.67-137.781793.20.30540.3158-1020-266.67-137.781835.90.30380.3162020-266.67-137.781863.90.30230.31641020-266.67-137.781872.10.30100.31662020-266.67-137.781855.10.30060.31643020-266.67-137.781813.50.30030.31644020-266.67-137.781746.60.29960.31655020-266.67-137.781656.70.29840.31675030-266.67-137.781669.80.30150.31644030-266.67-137.781755.80.30220.31603030-266.67-137.781821.60.30220.31632030-266.67-137.781860.30.30150.31631030-266.67-137.781872.90.30110.3165030-266.67-137.781859.90.30200.3165-1030-266.67-137.781828.30.30310.3163-2030-266.67-137.7817760.30420.3160-3030-266.67-137.781703.30.30580.3148-4030-266.67-137.781614.40.30710.3130-5030-266.67-137.781508.10.30700.3119-5040-266.67-137.781466.50.30530.3117-4040-266.67-137.781580.20.30550.3130-3040-266.67-137.781679.80.30460.3147-2040-266.67-137.781762.40.30320.3160-1040-266.67-137.781823.30.30260.3164040-266.67-137.781857.80.30170.31651040-266.67-137.781874.20.30140.31692040-266.67-137.781860.80.30260.31653040-266.67-137.781819.80.30390.31604040-266.67-137.781756.70.30450.31595040-266.67-137.781667.50.30440.31595050-266.67-137.781654.20.30770.31554050-266.67-137.781751.10.30710.31543050-266.67-137.781817.30.30550.31562050-266.67-137.7818610.30360.31641050-266.67-137.781872.60.30170.3168050-266.67-137.781854.20.30150.3165-1050-266.67-137.781816.50.30190.3165-2050-266.67-137.781747.80.30210.3159-3050-266.67-137.781653.60.30300.3145-4050-266.67-137.781540.80.30360.3130-5050-266.67-137.781410.20.30290.3113-5060-266.67-137.781360.20.30060.3111-4060-266.67-137.781508.20.30160.3129-3060-266.67-137.781634.20.30150.3145-2060-266.67-137.781738.80.30120.3159-1060-266.67-137.781812.30.30140.3165060-266.67-137.781852.40.30130.31671060-266.67-137.781870.10.30200.31672060-266.67-137.781857.30.30430.31633060-266.67-137.781808.10.30680.31544060-266.67-137.781734.80.30880.31495060-266.67-137.781590.30.31050.31505070-266.67-137.781504.20.31290.31454070-266.67-137.781719.90.31060.31453070-266.67-137.781802.90.30810.31532070-266.67-137.781854.60.30510.31631070-266.67-137.781868.40.30240.3167070-266.67-137.781851.10.30110.3168-1070-266.67-137.781808.40.30080.3165-2070-266.67-137.781729.60.30010.3158-3070-266.67-137.781615.20.29980.3145-4070-266.67-137.781477.40.29910.3127-5070-266.67-137.781317.80.29700.3112-5080-266.67-137.781295.20.29420.3115-4080-266.67-137.7814630.29710.3127-3080-266.67-137.781607.80.29840.3146-2080-266.67-137.781727.20.29940.3159-1080-266.67-137.781807.50.30040.3165080-266.67-137.781849.90.30100.31681080-266.67-137.781867.60.30260.31672080-266.67-137.781851.90.30560.31633080-266.67-137.781797.40.30900.31544080-266.67-137.781706.80.31160.31455080-266.67-137.781435.40.31500.3143该表格文件共15147行，其余省略7.3MiniLED背显屏校准条件说明首先实验移动被测样品的垂直轴和水平轴，使得被测显示屏的中心位置和测量装置的测量工作轴重合。实验测出显示屏支架移动轴位置θH（水平移动轴）=28.50mm，θV（垂直移动轴）=-22.3mm时，显示屏中心和测量装置的测量工作轴重合。在程序中输入显示屏的大小尺寸，即水平宽度569mm，垂直高度310mm，选择分区方案9×9（即水平和垂直方向各分成9块，共计81个区域，测量每个区域的中心点附件的亮度和颜色）；设定天空角度的测量范围是（-50°~50°），采样间隔是10°；设定大地角度的测量范围是（0°~160°），采样间隔是10°。程序产生测量序列15147个。设定光谱辐射亮度计的测量视场角为1°，测量距离是1500mm，在垂直方向上对应显示屏采样区域的直径约26mm，面积约530mm2。使用计量院设计的信号发生器产生白场信号，显示屏预热30min后，开始测量。测量结果保存Excel文件。7.4MiniLED背显屏校准结果依据规范对待测屏进行空间光色特性进行校准，其校准结果见以下表格。因为篇幅限制，本报告只显示前100行数据（文件共有15147行），其余数据见excel电子文件。表2.MiniLED背显屏校准结果Θ1天空角（°）Θ2自转（°）H值(mm)V值(mm)亮度L(cd/m²)CIExCIEy-500-252.89-137.7873.7980.32010.3245-400-252.89-137.78110.010.31390.3202-300-252.89-137.78175.720.30720.3165-200-252.89-137.78269.730.30310.3141-100-252.89-137.78349.180.30040.309200-252.89-137.78373.410.29920.3070100-252.89-137.78346.720.30020.3087200-252.89-137.78266.020.30280.3129300-252.89-137.78174.250.30700.3153400-252.89-137.78110.940.31370.3190500-252.89-137.7874.9560.31980.32305010-252.89-137.7876.6260.32020.32314010-252.89-137.78109.150.31320.31823010-252.89-137.78170.320.30650.31452010-252.89-137.78262.990.30270.31261010-252.89-137.78344.810.30020.3087010-252.89-137.78371.660.29910.3069-1010-252.89-137.78346.640.30040.3092-2010-252.89-137.78265.570.30310.3139-3010-252.89-137.78170.450.30680.3160-4010-252.89-137.78107.490.31320.3195-5010-252.89-137.7875.680.32030.3242-5020-252.89-137.7880.190.32030.3236-4020-252.89-137.78107.240.31280.3187-3020-252.89-137.78165.170.30640.3155-2020-252.89-137.782610.30310.3140-1020-252.89-137.78343.890.30050.3092020-252.89-137.78369.90.29900.30701020-252.89-137.78342.890.30020.30892020-252.89-137.78260.290.30260.31263020-252.89-137.78166.330.30590.31404020-252.89-137.78109.050.31270.31755020-252.89-137.7880.6290.32020.32265030-252.89-137.7878.3660.31880.32064030-252.89-137.78109.450.31160.31613030-252.89-137.78162.770.30490.31312030-252.89-137.78257.910.30230.31251030-252.89-137.78340.940.30000.3087030-252.89-137.78367.940.29890.3071-1030-252.89-137.78341.080.30040.3092-2030-252.89-137.78256.250.30280.3139-3030-252.89-137.78159.660.30530.3144-4030-252.89-137.78107.930.31180.3171-5030-252.89-137.7885.5230.31970.3219-5040-252.89-137.7888.9280.31770.3190-4040-252.89-137.78108.350.31020.3151-3040-252.89-137.78156.150.30420.3132-2040-252.89-137.78252.170.30260.3136-1040-252.89-137.78338.070.30030.3091040-252.89-137.78366.040.29880.30721040-252.89-137.78339.630.29980.30872040-252.89-137.78256.540.30170.31243040-252.89-137.781600.30340.31164040-252.89-137.78101.150.30910.31345040-252.89-137.7854.7790.31600.31705050-252.89-137.7829.3870.31150.31214050-252.89-137.7879.4810.30610.30993050-252.89-137.78150.730.30140.30972050-252.89-137.78254.120.30090.31181050-252.89-137.78337.740.29960.3088050-252.89-137.78364.110.29870.3074-1050-252.89-137.78335.630.30010.3091-2050-252.89-137.78248.660.30200.3130-3050-252.89-137.78153.410.30260.3118-4050-252.89-137.78106.910.30790.3126-5050-252.89-137.7888.2180.31390.3144-5060-252.89-137.7883.4140.30960.3090-4060-252.89-137.78103.940.30530.3096-3060-252.89-137.78152.510.30160.3103-2060-252.89-137.78247.370.30130.3126-1060-252.89-137.78333.440.30000.3092060-252.89-137.78362.350.29860.30761060-252.89-137.78335.860.29920.30862060-252.89-137.78248.080.29990.31103060-252.89-137.78135.320.29980.30794060-252.89-137.7856.7840.30290.30645060-252.89-137.7814.0360.30640.30665070-252.89-137.786.87320.30260.30214070-252.89-137.7840.740.30060.30393070-252.89-137.78119.630.29870.30692070-252.89-137.78238.230.29900.31031070-252.89-137.78332.210.29890.3086070-252.89-137.78359.960.29850.3077-1070-252.89-137.78331.710.29980.3091-2070-252.89-137.78246.480.30060.3118-3070-252.89-137.78153.040.30050.3093-4070-252.89-137.78100.420.30300.3068-5070-252.89-137.7876.8340.30550.3034-5080-252.89-137.7871.0230.30250.2992-4080-252.89-137.7898.1850.30170.3050-3080-252.89-137.78154.680.29980.3085-2080-252.89-137.78246.870.30010.3115-1080-252.89-137.78330.60.29960.3090080-252.89-137.78357.720.29850.30781080-252.89-137.78327.530.29880.30852080-252.89-137.78228.980.29850.31003080-252.89-137.78108.160.29810.30624080-252.89-137.7831.6550.29940.30255080-252.89-137.783.89210.30010.2997测量不确定度评估报告仅对采用光谱辐射亮度计标定某一个角度区域的MiniLED显示屏的亮度测量和色品坐标结果进行不确定度评定。8.1亮度测量不确定度评定示例8.1.1亮度测量模型对于MiniLED显示屏测量标准装置，使用本规范测量光色特性空间分布特性，其亮度结果受光谱辐射亮度计和显示屏自身特性影响。测量过程是使用光谱型辐射亮度计对显示屏目标区域采样并直读结果。根据亮度计的定标和测量规律，其测量模型公式是L(1)式中， L——光谱辐射亮度计的测量结果；L0——光谱辐射亮度计的cin——光谱辐射亮度计的采用修正系数个数，本模型中是4个。分别是亮度计的非线性、内部杂散光、测量距离和显示屏像素点间距影响。8.1.2亮度读数L0的不确定度分量根据经验，L0的不确定度主要包含四个分量。8.1.2.1上级亮度标准标定亮度计的校准不确定度证书值。根据校准结果为Urel=2.0urel,18.1.2.2亮度计分辨力对于当前测量，亮度计的读数分辨力引入的不确定度。当前测量亮度读数是1848.0cd/m2，五位有效数字。假设测量值的分布为均匀分布，则亮度计分辨力引入的不确定度分量是urel,28.1.2.3测量重复性对于当前测量，采用亮度计的连续采样10次，其读数分别是1848.1，1848.3，1847.5，1848.5，1848.0，1847.9，1847.8，1848.3，1847.9，1848.1。10次读数的平均值是1848.0。使用贝塞尔公式计算的光通量常数平均值的相对实验室标准差，用A类方法评定Lr的重复性影响urel,3urel,3(8.1.2.4LED显示屏稳定性的影响。MiniLED显示屏在重复点燃，受环境温度和自身重复性等因素影响，其实际亮度有一定起伏，根据经验，对于被测灯，其亮度量值变化范围不超过1.8%。假设其亮度不影响性是均匀分布，显示屏亮度分散性引入的不确定度是urel,8.1.3修正系数的不确定度分量评定8.1.3.1亮度计的非线性亮度计由于感光单元的特性，存在较显著的非线性效应。尽管亮度计在仪器设计上已进行非线性修正，但由于不同光谱区域的非线性特性差异等因素，无法彻底消除非线性的影响。根据经验，非线性的偏差不大于±0.2%，非线性引入的不确定度分量是urel,8.1.3.2内部杂散光对于感光单元是阵列式的亮度计，因光栅特性、内部散射和荧光效应，存在内部杂散光，即非目标波长的光线投射到感光单元上。根据经验，内部杂散光的对结果的偏差不大于±0.5%，假设均匀分布，其内部杂散光引入的不确定度分量是urel,8.1.3.3测量距离亮度计的感光单元前有成像光路，因透镜质量，亮度测量值受测量距离（亮度计到显示屏的距离）影响。测量使用的亮度计的定标距离是500mm，而本次测量使用的测量距离是1500mm，根据经验，测量距离对结果的偏差不大于±0.5%，测量距离引入的不确定度分量是urel,8.1.3.4显示屏像素点间距影响测量对象MiniLED存在像素点间距。根据光谱辐射亮度计的测量视场角1°，和测量距离1500mm，计算出在垂直方向上对应显示屏采样区域的直径约26mm，面积约530mm2。其像素点个数超过500个，根据经验，显示屏像素点间距影响的偏差不大于±0.2%，显示屏像素点间距影响引入的不确定度分量是urel,8.1.4标准不确定度分量评定结果表8.1亮度不确定度分量评估结果来源类型相对不确定度分量贡献/%上级亮度标准B1.0亮度计分辨力B0.002测量重复性A0.03LED稳定性B0.5亮度计的非线性B0.1亮度计内部杂散光B0.3测量距离B0.3显示屏像素点间距影响B0.1标准不确定度u1.28.1.5校准不确定度表达上述各不确定度来源独立，不相关。相对合成标准不确定度的计算公式简化为u8.1.6扩展不确定度的评定取包含因子k=2，则扩展不确定度为Urel=8.2色品坐标不确定度评定示例8.2.1色品坐标测量模型依据本规范，色品坐标的测量不确定度由光谱辐射亮度计定标和自身特性，以及显示屏颜色特性决定。测量过程是使用光谱型辐射亮度计对显示屏目标区域采样并根据其相对光谱辐射亮度计算出色品坐标，在仪器上显示。根据光谱辐射亮度计的定标和测量规律，其测量模型公式是xy式中， x0y0c1,jc2,jq——光谱辐射亮度计的采用修正系数个数，本模型中是4个。8.2.2色品坐标x0和y8.2.2.1上级标准光谱辐射亮度计依据色温标准灯的光谱标定其相对光谱。根据色温标准灯2856K，不确定度U=7K，根据黑体轨迹计算出其色品坐标x和色品坐标y的偏差分布不大于0.000532和0.000155，考虑正态分布，计算时取其较大值作为不确定度分量，因此u1(8.2.2.2测量重复性光谱辐射亮度计对MiniLED显示屏重复测量10次，色品坐标的结果是表8.2测量重复性结果测量次数色品坐标x色品坐标y10.30040.319220.30040.319130.30040.31924