IEC 62977-3-52023 电子显示器.第3-5部分光学性能的评定.着色能力标准立项发展报告

电子显示器第3-5部分：光学性能的评定着色能力标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectronicDisplays-Part3-5:EvaluationofOpticalPerformance-ColourCapabilities摘要关键词：电子显示器；光学性能；着色能力；色域；色彩准确度；国际电工委员会；标准化AbstractAsdisplaytechnologiesarewidelyadoptedacrossconsumerelectronics,professionaldisplays,automotivedisplays,andaugmentedrealityapplications,colourrenderingcapabilityhasbecomeoneofthecoremetricsforevaluatingopticalperformance.Toharmoniseevaluationmethodsandtestconditionsforcolourcapabilitiesofelectronicdisplaysworldwide,theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)developedandreleasedIEC62977-3-5:2023,*Electronicdisplays–Part3-5:Evaluationofopticalperformance–Colourcapabilities*.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,developmenthistory,andcoretechnicalcontentofthestandard,withemphasisonkeyevaluationparametersincludingcolourgamutcoverage,colourgamutvolume,colouraccuracy,colourdepth,andviewing-angledependence.AcomparativeanalysiswithrelevantinternationalstandardsfromtheInternationalTelecommunicationUnion(ITU)andtheInternationalCommissiononIllumination(CIE)isalsoprovided.Thereleaseofthisstandardfillsthesystematicgapininternationalspecificationsforcolourcapabilityevaluationofelectronicdisplays,offeringaunifiedtechnicalbasisformanufacturers,testingandcertificationbodies,andend-usersalongthedisplayindustrychain,therebyfacilitatinghigh-qualitydevelopmentandglobaltrademutualrecognition.RecommendationsforChina'sdisplaystandardisationeffortsarealsodiscussed.Keywords:Electronicdisplays;Opticalperformance;Colourcapabilities;Colourgamut;Colouraccuracy;InternationalElectrotechnicalCommission;Standardization一、引言1.1标准立项背景与意义电子显示器作为信息呈现与人机交互的核心载体，其光学性能直接影响用户体验与信息传递质量。近年来，显示技术呈多元化发展态势——液晶显示（LCD）持续优化、有机发光二极管显示（OLED）快速普及、微型发光二极管显示（MicroLED）加速产业化，量子点增强技术广泛应用，显示器的色彩表现能力获得了前所未有的提升空间。与此同时，高动态范围（HDR）、广色域（WideColorGamut）等技术的商业化落地，对显示器着色能力的定量评价提出了更为精细化和系统化的需求。在IEC62977-3-5:2023发布之前，各国际组织、区域标准机构和产业联盟在色彩评价领域虽已发布若干相关标准（如IEC61966系列、ITU-RBT.2020建议书、CIE技术报告等），但普遍存在测试条件不统一、评价指标不完备、覆盖显示技术类型有限等局限。显示器制造商、供应商与采购方之间常因色彩指标的测试方法差异而产生争议，制约了国际贸易与技术交流的效率。在此背景下，国际电工委员会电子显示技术委员会（IEC/TC110）启动了电子显示器光学性能评价体系中着色能力标准的制定工作，旨在建立一套统一、科学、可重复的着色能力评价规范，为各类显示技术在色彩维度的比较提供公平、透明、可追溯的技术基准。1.2标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC62977-3-5:2023||中文名称|电子显示器第3-5部分：光学性能的评定着色能力||英文名称|Electronicdisplays-Part3-5:Evaluationofopticalperformance-Colourcapabilities||发布机构|国际电工委员会（IEC）||发布日期|2023年9月26日||发布年份|2023||标准状态|现行||国别|国际组织||语言|英语||国际标准分类号|光电子学、激光设备||版本|电子版加密PDF，单用户许可|1.3标准体系定位IEC62977系列标准由IEC/TC110（电子显示技术委员会）归口制定，专门针对电子显示器的光学性能评定方法进行系统规范。该系列标准的整体框架如下：-IEC62977-1：电子显示器第1部分：通用要求与术语-IEC62977-2系列：光学性能的测量方法（包括视角、亮度、对比度等）-IEC62977-3系列：光学性能的评定（包括透明性、着色能力、环境光性能等）IEC62977-3-5:2023属于IEC62977标准的第3-5部分，归属于“光学性能评定”分系列，与已有的IEC62977-3-1（透明性评定）等标准协同构成完整的光学性能评定标准矩阵。二、标准制定过程与主要参与单位2.1标准编制历程IEC62977-3-5标准的制定历经多轮国际磋商与草案修订。项目于2019年前后正式立项，德国、韩国、日本、中国等显示产业主要国家的国家委员会积极参与了标准的技术讨论与文本编制工作。标准编制过程中，专家工作组围绕测试光源选择、色度学计算模型、色域边界定义、测试图案设计等关键技术议题进行了多轮专项讨论。经过委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）及最终国际标准草案（FDIS）等多个阶段的严格审阅与投票程序，标准于2023年9月26日正式发布。该标准的发布距离2000年代初IEC61966系列色度测量标准的制定已逾二十年，期间显示技术发生了革命性变化，因此本标准在技术框架上充分吸收了近年来色度学研究和显示计量领域的最新成果。2.2主要参与单位——IEC/TC110简介IEC/TC110（电子显示技术委员会）是国际电工委员会下属的专门负责电子显示技术标准制定的技术委员会。其秘书处由日本工业标准调查会（JISC）承担，目前主席国与副主席国分别由日本和韩国专家担任。IEC/TC110的职责范围涵盖各类电子显示器件及模组的标准制定，包括但不限于液晶显示、有机发光二极管显示、微型发光二极管显示、电子纸显示、投影显示及三维显示等。委员会下设多个工作组（WG）和项目组（PT），分别承担不同技术方向的标准化任务。IEC62977-3-5由TC110下属的光学性能工作组负责编制。截至目前，IEC/TC110已发布和正在制定的国际标准总计超过百项，是全球电子显示领域最具影响力的标准化技术组织之一。中国作为IEC/TC110的积极成员，有多位专家参与各工作组的技术工作，多项由中国企业主导的技术提案已被采纳为国际标准的核心内容。三、标准核心内容与技术解析3.1标准的适用范围与术语定义IEC62977-3-5:2023适用于所有类型的电子显示器，包括自发光型（如OLED、MicroLED）和透射/反射型（如LCD、电子纸）显示器件。标准适用于以下场景的着色能力评定：-显示器设计验证阶段的色彩性能评估；-生产线上的色彩一致性检验；-产品验收与品质分级中的色彩指标确认；-显示技术对比评估中的色彩维度比较。标准在术语方面对色彩能力相关概念进行了系统的规范化定义，涵盖色度坐标（chromaticitycoordinates）、色域（colourgamut）、色域覆盖率（colourgamutcoverage）、色域容积（colourgamutvolume）、色差（colourdifference）、白点（whitepoint）等核心术语。这些术语定义与CIE（国际照明委员会）及ISO标准体系保持了一致性，为跨标准引用和国际互认奠定了基础。3.2标准中着色能力评价指标3.2.1色域覆盖率与色域容积色彩能力评价的基础是显示器的色域（颜色再现范围）。IEC62977-3-5在色域评价方面分别定义了二维色域覆盖率（AreaCoverage）和三维色域容积（VolumeCoverage）两套指标。色域覆盖率指显示器在给定色度平面上（如CIE1976UCS均匀色度图的u′v′平面）所能再现的颜色区域占参考色域面积的百分比。参考色域可选择国际标准化的色彩空间边界，如ITU-RBT.2020（超高清电视广色域标准）、DisplayP3（数字电影与消费电子广色域标准）或sRGB（标准红绿蓝色彩空间），具体选择取决于应用场景与产品类别。色域容积则从三维色彩空间（如CIELAB或CIECAM02）出发，综合考虑亮度维度下的色域范围，以百分比表示显示器实际色域体积占参考色域体积的比例。相比色域覆盖率，色域容积能更全面地反映显示器在高低亮度不同水平下的色彩再现潜力，尤其对于HDR显示器的评价具有关键意义。3.2.2色彩准确度色彩准确度用于评定显示器再现特定目标颜色的精确程度，通常以色差（ΔE）数值表征。IEC62977-3-5分别定义了以下评价指标：-平均色差（AverageΔE）：在标准色卡或参考色板的全色域采样点上，计算所有色块的色差算术平均值；-最大色差（MaximumΔE）：所有采样色块中色差的最大值，用于识别显示器的极端偏色区域；-特定肤色色差：针对肤色这一对视觉感知最为敏感的颜色类别，采用专门的肤色色卡进行评定。标准推荐采用CIEDE2000色差公式进行色差计算，该公式对色差的感知均匀性进行了优化，相比早期的CIELAB色差公式更能反映人眼的主观色彩差异感受，是目前国际通用的色彩评价推荐公式。3.2.3灰阶色深与色阶连续性标准规定了显示器灰阶（GrayScale）再现能力的评定方法，包括：-γ值（伽马）特性：显示器输出亮度与输入信号电平之间的幂函数关系，标准推荐的目标γ值及允许偏差范围；-灰阶色度漂移：在不同灰阶水平下，显示器白场色度坐标的偏移量，用于评价低灰阶区域的色彩稳定性；-色阶平滑度：相邻灰阶间的色度跳变量，过低或过高的跳变可能引起可见的色带伪影（bandingartifacts）。3.2.4观察角度依赖性与均匀性显示器的色彩表现通常随观察角度变化而产生偏移，即色偏（colourshift）。IEC62977-3-5规定了在水平与垂直方向不同极角条件下（如0°、15°、30°、45°、60°）的色度测量方法及色偏限值要求。色偏评价基于各角度下的u′v′色度坐标相对于正视角度的偏移量。此外，标准还规定了显示面板不同位置（如中心、四角、边缘）色彩均匀性的测试与评价方法。3.3测试条件与测量方法为保证测量结果的可比性和可重复性，IEC62977-3-5对测试环境与条件做了严格规定：-暗室条件：环境照度不高于1lx，避免杂散光对色度测量的干扰；-预热时间：显示器需按规定时间预热，确保达到热平衡状态后方可进行测量；-信号输入：标准定义了测试图案（testpattern）的信号格式，包括全屏色块、窗口色块（通常取显示器面积的10%或20%）、渐变色阶等；-测量设备：要求采用光谱辐射计或经过光谱匹配校准的色度计，其光谱带宽、测量孔径及视场角需满足标准规定的精度等级；-测量距离与几何条件：规定探测器与显示器的测量距离、测量角度，通常采用垂直入射（0°）或标准观测角（如2°或10°视场）进行测量。四、与国际相关标准的对比分析IEC62977-3-5的发布并不孤立于国际标准体系之外，它与以下重要标准形成了互补和衔接关系：|标准/文件|发布机构|适用范围|与IEC62977-3-5的关系||-----------|----------|----------|----------------------||ITU-RBT.2020|国际电信联盟|超高清电视系统的节目制作与国际交换|提供色域参考坐标；本标准的广色域参数可直接参考BT.2020的基色坐标||IEC61966-2-1（sRGB）|IEC/TC100|多媒体系统与设备的色彩管理|sRGB为消费电子显示器的基本色域参考；本标准以sRGB作为基准色域之一||CIE15:2018（色度学）|国际照明委员会|色度学基础规范|整体色度计算的理论基础（如CIE标准色度观察者、色度坐标的计算方法）||VESADisplayHDR|视频电子标准协会|显示器的HDR性能认证|DisplayHDR包含色彩深度及亮度等指标；本标准在色彩维度可为其提供测试方法补充|可以看出，IEC62977-3-5在通用色度学基础上（CIE体系），与显示应用层标准（ITU-RBT.2020）、色彩管理标准（IEC61966）及产业认证标准（VESADisplayHDR）形成有机衔接。标准的发布为各显示应用领域的色彩评价提供了基础性、通用性的测试方法支撑。五、标准实施的应用场景与产业价值5.1显示器制造与品质管控对于显示面板及整机制造商，IEC62977-3-5为产品色彩品质的管控提供了统一标尺。通过在生产线上实施标准规定的测试方法，制造商可以：（1）建立量化色彩管控体系，替代依赖主观目视评价的传统做法；（2）实现多产线间的色彩一致性验证；（3）为供应商和代工厂提供统一的验收标准，减少商务争议。5.2检测认证与市场监管第三方检测机构、认证机构可依据IEC62977-3-5开展显示器色彩能力的检测与认证服务。标准所规定的测量条件与计算方法的统一性，保障了不同实验室之间测试结果的可比性，为市场监督、质量抽查及消费者信息透明提供了技术支撑。5.3终端应用行业选型参考广播电视、影视制作、医疗影像、专业图形设计、汽车显示等对色彩准确性敏感的应用行业，可基于IEC62977-3-5的评定结果对候选显示产品进行横向比较，在选择适配其行业需求（如广色域、高色准、特定色温等）的显示器时获得客观依据。六、结论与展望IEC62977-3-5:2023《电子显示器第3-5部分：光学性能的评定着色能力》作为电子显示领域着色能力国际评价的首项系统性标准，构建了以色彩特征测量为手段、色域覆盖率与色域容积为核心指标、色彩准确度为辅助评价的多维度着色能力评定框架。该标准统一了国际范围内的测试条件、测量程序和计算方法，有效回应了显示技术快速演进形势下产业界对标准化色彩评价的迫切需求，对全球显示产业的技术创新、品质提升及国际贸易产生了深远的积极影响。展望未来，随着显示技术进一步向MicroLED、量子点、全息显示等方向演进，以及HDR、宽色域内容生态的持续普及，着色能力评价标准也将面临新的机遇与挑战。色域容积计算方法向更贴近人眼感知的色彩空间（如ICtCp）的迁移、动态场景下色彩表现的评测方法、视角相关色偏的更精细描述等议题，均可成为IEC62977-3-5后续修订版本的重要方向。与此同时，我国作为全球最大的显示面板生产基地和消费市场，应积极参与IEC/TC110相关标准的制修订工作，加强国内标准与国际标准的衔接互认，提升我国显示产业在全球标准化治理中的话语权，推动中国显示技术标准从“跟随者”向“引领者”转变。参考文献[1]IEC62977-3-5:2023,Electronicdisplays-Part3-5:Evaluationofopticalperformance-Colourcapabilities,Internatio