IEC 62977-3-92023 电子显示器.第3-9部分光学性能的评定.显示器闪光对比度标准立项发展报告

电子显示器第3-9部分：光学性能的评定显示器闪光对比度标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectronicDisplays-Part3-9:EvaluationofOpticalPerformance-DisplaySparkleContrast摘要关键词：电子显示器；光学性能评定；显示器闪光对比度；IEC62977-3-9；标准化；光学测量；视觉质量Keywords:Electronicdisplays;Opticalperformanceevaluation;Displaysparklecontrast;IEC62977-3-9;Standardization;Opticalmeasurement;Visualquality一、引言1.1研究背景近年来，电子显示技术经历了从液晶显示（LCD）到有机发光二极管（OLED）、微型发光二极管（MicroLED）等新型显示技术的快速迭代。与此同时，显示器的分辨率不断提升，像素密度持续增大，各类防眩光（Anti-Glare,AG）膜、防反射（Anti-Reflection,AR）涂层、漫射层等光学处理层被广泛应用于显示器表面以改善可视角度与环境光下的显示效果。然而，这些光学处理层在降低环境光反射的同时，也会与显示面板的像素结构发生微干涉，产生一种被称为“显示器闪光”的视觉效果——即在显示器表面观察到随视角变化而闪烁的颗粒状亮暗斑点。显示器闪光的存在会导致图像清晰度下降、视觉疲劳加剧，严重影响用户的使用体验。1.2标准立项的必要性在IEC62977-3-9:2023发布之前，各显示器制造商、检测机构针对闪光对比度的测量采用各自不同的内部方法，测量条件、评价指标和数据处理方式存在显著差异，导致不同厂商生产的显示器之间难以进行横向比较，也给下游终端用户的选型和质量验收带来困扰。因此，制定统一的显示器闪光对比度国际标准，具有以下重要意义：（1）统一测试基准：建立一套国际公认的测量方法，使不同机构测得的结果具有可比性和可重复性；（2）促进行业规范发展：为显示面板、终端设备和光学膜材供应商提供明确的设计与检验依据；（3）应对国际贸易需求：作为IEC国际标准，其在全球范围内的应用可消除技术壁垒，促进显示产品的国际贸易与流通；（4）推动技术创新：通过标准的量化指标引导企业优化显示器和光学膜的设计，降低闪光效应，提升产品品质。二、显示器闪光对比度技术概述与发展现状2.1显示器闪光现象的形成机理显示器闪光现象产生的根本原因在于显示面板像素阵列与显示器表面光学结构之间的微尺度光学干涉。具体而言：-像素周期性与光学膜微结构的耦合：现代显示器的像素呈周期性规律排列，像素间距通常在数十至数百微米之间。而防眩光膜等表面处理层表面具有微米级的随机粗糙结构。当环境光或背光透过这些微结构并经像素反射或散射后，在空间上形成随机分布的干涉光场，人眼在观察时感知为颗粒状的亮度波动。-环境光照条件的影响：闪光对比度的表现与照明光源的光谱分布、入射角度密切相关。不同照明环境（如室内点光源、室外自然光）条件下，闪光效应的明显程度各不相同。-观察距离与视角依赖性：由于干涉光场的空间分布与观察几何条件有关，闪光对比度随观察距离和视角的变化而变化，需要明确标准化的观察条件。2.2闪光对比度的量化表征方法闪光对比度（SparkleContrast）是定量评价显示器闪光程度的物理量，其基本定义为：在特定照明和观察条件下，显示器表面亮度在空间上的相对波动幅度与平均亮度的比值。通常以百分数或比率的形式表示。闪光对比度数值越大，表明闪光现象越严重，显示质量越低。在测量过程中，通常采用高分辨率成像亮度计（ImagingLuminanceMeasurementDevice,ILMD）或点式亮度计配合精密扫描机构获取显示器表面微区的亮度分布数据，再通过图像处理算法计算闪光对比度。2.3国际标准化进展IEC在电子显示器光学测试方法标准化领域持续投入，形成了以IEC62977系列为核心的标准化体系。该系列标准覆盖了显示器的光学测量（包括亮度、色度、对比度、视角、反射特性等）、电光转换特性、环境光下的性能评估以及特定显示技术的专项测试方法等多个方面。IEC62977-3-9:2023的发布填补了闪光对比度测试方法标准的空白，是该系列标准体系的重要补充。三、IEC62977-3-9:2023标准主要内容3.1标准的适用范围IEC62977-3-9:2023适用于所有类型的电子显示器，包括但不限于液晶显示器（LCD）、有机发光二极管显示器（OLED）、微型发光二极管显示器（MicroLED）以及投影显示系统等。凡是在其图像生成层表面上应用了可能引起微干涉光学效应的结构（如防眩光涂层、漫射膜、触控感应层等）的显示器件，均可依据本标准对闪光对比度进行评价。该标准既适用于显示面板制造商的出厂检验，也适用于显示模组、整机产品的进料检验和设计验证。3.2规范性引用文件该标准引用了一系列IEC和ISO标准作为测试和评估的配套基础，主要包括：-IEC62977-2-1：电子显示器第2-1部分：光学性能的测量基础测量方法，提供了亮度和色度测量的基本框架；-ISO13406-2：平板显示器的人机工程学要求（若适用），用于参考像素缺陷和视觉质量相关内容；-ISO9241系列标准：与视觉显示终端的人机工效学要求相关，作为视觉体验评价的参考依据；-CIE（国际照明委员会）相关技术报告：用于光源、颜色和视觉感知的规范定义。3.3术语和定义标准中明确给出闪光（sparkle）、闪光对比度（sparklecontrast）、像素间距（pixelpitch）、防眩光（anti-glare）等关键术语的规范定义。其中，“闪光”定义为：由于显示面板像素结构与显示器表面微结构之间的相互作用，在显示器表面观察到的空间亮度随机波动；“闪光对比度”定义为：在标准条件下测得的空间亮度标准偏差与平均亮度的比值。3.4测量条件标准对测量环境、照明条件和设备配置提出了详细规定：-环境条件：暗室环境下进行测试，环境杂散光对测量结果的影响应控制在规定范围内。通常要求环境照度不高于1lx，以避免环境光对测量结果的干扰。-照明条件：使用标准光源（CIE标准照明体D65或A光源），以规定的入射角照射显示器表面。标准提供多种标准照明/观察几何条件（如45°/0°、0°/45°等），以适应不同类型的显示器和应用场景。-测试设备：采用成像式亮度计（ILMD）进行测量，要求设备具有足够的空间分辨率和动态范围。设备的像素分辨率应能够分辨单个显示像素或更小的空间单元；亮度测量精度不低于±5%。如使用点式亮度计，则应配合高精度二维扫描平台，扫描步距应不大于像素间距的1/3。3.5样品准备与预处理标准规定测试样品应按照制造商规定的条件进行预处理，包括但不限于：-老化和稳定化处理（如点亮老化一定时间）-温湿度平衡处理（温度23°C±2°C，相对湿度50%±10%）-清洁处理（确保表面无灰尘和指纹污染）允许的样品状态还包括运输过程中的包装保护要求、搬运注意事项等，以保证测量结果的准确性和可重复性。3.6测量步骤与数据处理标准详细规定了闪光对比度的测量步骤：（1）测量区域选取：在显示器有效显示区域内选取至少3个代表性测量区域，每个区域应包含不少于100个完整像素周期；（2）亮度分布采集：使用ILMD采集每个区域的二维亮度分布图，确保足够的分辨率和信噪比；（3）数据处理：对采集的亮度数据进行数学处理，去除趋势项和系统背景，计算空间亮度分布的标准偏差与平均值之比；（4）结果表示：闪光对比度以百分数表示（如C=σ/L×100%），报告中应给出各测量区域的算术平均值和离散性。此外，标准还列举了多种可选的数据处理算法（如高通滤波、带通滤波、傅里叶变换分析等），并推荐了适用不同像素结构的滤波参数选择方法。四、标准的技术特点与创新4.1建立了统一的闪光对比度定量指标体系IEC62977-3-9:2023给出了明确的闪光对比度定义和计算方法，摒弃了以往依赖目视主观评价的方式，使闪光效应的量化评价有了客观、可复现的技术手段。该指标体系可以直接用于产品规格书中的性能参数标注，作为供应商与客户之间的质量契约基准。4.2综合考虑多种影响因素，确保测量结果的可靠性标准充分考虑了像素结构、表面微结构、环境光条件、测量设备性能等因素对闪光对比度测量结果的影响，在测量条件、数据处理等方面给出了明确的限制和边界条件，增强了测量方案的可操作性和测量结果的鲁棒性。例如，标准对测量设备线性度、暗电流、像素混叠效应（aliasing）等干扰因素给出了基本要求，并建议采用频域分析方法区分真实闪光信号与设备噪声。4.3与IEC62977体系无缝衔接，促进标准间的协调统一作为IEC62977系列标准的一部分，本标准的编写严格遵循了该系列标准的整体架构和术语体系。例如，在光学测量条件方面与IEC62977-2-1保持一致性，在光学性能的环境光评估方面与IEC62977-3-1等标准形成互补，使整个系列标准在测试方法和评价体系上更加完整和协调。五、标准发布的意义与应用前景5.1对显示器行业的技术指导意义IEC62977-3-9:2023的发布为显示器制造商提供了明确的闪光对比度评价方法，有助于企业在新产品设计和开发阶段就对闪光效应进行量化评估和优化。通过对照标准的测试方法，制造商可以系统性地评估不同的防眩光处理方案（如不同粗糙度的AG涂层、不同颗粒密度的AG膜）对闪光对比度的影响，从而在防眩光效果与闪光抑制之间寻找最佳平衡点。此外，标准规定的测量方法还可用于生产线的质量监控，帮助企业在量产阶段对闪光对比度的一致性进行管控，减少批次间差异，提升产品整体品质。5.2在质量控制和贸易中的价值在显示面板和终端设备的供应链中，统一的闪光对比度测试标准为供需双方提供了明确的验收依据。采购方可在来料检验中按照标准方法进行抽样测量，以验证产品是否符合规格要求。同时，该标准作为IEC国际标准，在全球范围内具有广泛的认可度，有利于消除国际贸易中的技术壁垒，促进产业的全球化发展。5.3在新型显示技术评估中的应用随着MiniLED背光、MicroLED显示、QD-OLED等新型显示技术的不断涌现，闪光效应呈现新的表现形式和评价需求。IEC62977-3-9:2023所建立的测量框架具有较强的技术适应性，其基本原则和方法可拓展应用至新型显示技术的闪光评价。该标准的发布也为显示技术演进的后续标准化工作奠定了重要基础。六、主要起草单位介绍6.1国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责电工、电子及相关技术领域的国际标准化工作。IEC的成员包括全球170多个国家和地区，其发布的标准被广泛认可为国际贸易和技术交流的重要技术依据。IEC下设专业技术委员会（TC）和分技术委员会（SC），其中负责电子显示器件标准化工作的技术委员会为IEC/TC110（电子显示器件技术委员会）。该委员会成立于2005年，其工作范围涵盖各类电子显示器件（包括LCD、OLED、LED显示屏、电子纸、投影显示等）的术语、测量方法、可靠性评估及环境性能等方面的标准化工作。TC110下设多个工作组（WG），其中WG2负责光学性能测量方法的标准化，IEC62977-3-9:2023即由TC110/WG2主导制定。TC110/WG2汇聚了来自全球显示行业的顶尖专家，包括显示器制造商（如三星、LGDisplay、京东方、TCL华星等）、检测认证机构（如TÜVRheinland、SGS、中国电子技术标准化研究院等）、高校及研究机构（如北京大学、东京工业大学等）的专家代表。标准制定过程中，工作组广泛征集各成员国的意见，通过多轮讨论和实验验证，最终形成了各方均能接受的技术方案。6.2标准制定的核心贡献单位在IEC62977-3-9标准制定过程中，多个国家和组织贡献了关键技术和数据支持。其中，中国电子技术标准化研究院（CESI）作为中国在IEC/TC110的国内归口单位，牵头组织了国内显示产业的技术力量深度参与该标准制定，在闪光对比度的测量方法验证、实验室间比对测试和数据积累等方面作出了重要贡献。德国TÜVRheinland在光学测量设备校准和不确定度分析方面提供了重要支撑。日本显示器相关行业协会在防眩光膜材对闪光效应影响的系统研究方面贡献了大量实验数据。七、结论与展望7.1结论IEC62977-3-9:2023《电子显示器第3-9部分：光学性能的评定显示器闪光对比度》是国际电子显示领域首个专门针对显示器闪光对比度测试与评估的通用性国际标准。该标准围绕闪光对比度的定义、测量条件、测量设备、测试步骤和数据处理等方面建立了完整的方法体系，填补了显示光学性能标准化在闪光评价维度的空白。该标准的实施将有效地统一全球显示器行业在闪光对比度测试上的技术口径，提高测量数据的可比性和可重复性。对于显示器制造商，该标准提供了产品设计验证和质量管控的重要工具；对于下游用户和检测机构，该标准则是公平评价和比较不同品牌、不同型号显示产品光学性能的权威依据；对于科研人员，该标准建立的量化指标体系为闪光效应的深入研究提供了标准化的实验框架。7.2展望展望未来，显示闪光对比度标准化工作可望在以下方向持续深化：（1）适用范围扩展：随着AR/VR/MR等近眼显示设备的发展，微显示器中的闪光效应评价需求日益凸显，未来可能扩展适用于微显示器和波导显示系统的闪光评价方法；（2）与感知评价关联：进一步探索闪光对比度物理测量值与主观视觉感知之间的关联模型，引入基于人眼视觉特性加权的评价因子，使标准指标更加贴近真实用户体验；（3）测量效率提升：随着人工智能和机器视觉技术的发展，基于深度学习的快速、自动化闪光对比度测量方法有望纳入标准体系，实现产线100%全检；（4）与其他光学指标联动：建立闪光对比度与防眩光等级、雾度（Haze）、透射清晰度等多指标的综合评价框架，推动显示器表面光学处理的全维度优化。参考文献[1]IEC62977-3-9:2023,Electronicdisplays-Part3-9:Evaluationofopticalperformance-Displaysparklecontrast,InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IEC62977-2-1,Electronicdisplays-Part2-1:Measurementsofopticalperformance-Basicmeasurements,InternationalElectrotechnicalCommission.[3]IEEEStd1890-2018,IEEEStandardforMeasuringOpticalPerformanceofSmallMotionandFreeViewpointDisplays,IEEE,2018.[4]D.E.Mentley,"Sta