IEC 62977-2-112023 电子显示器.第2-11部分光学特性的测量.局部亮度和均匀性标准立项发展报告

电子显示器第2-11部分：光学特性的测量局部亮度和均匀性标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectronicDisplays-Part2-11:MeasurementofOpticalCharacteristics-LocalLuminanceandUniformity摘要关键词：电子显示器；光学特性测量；局部亮度；亮度均匀性；国际电工委员会；显示测量标准Keywords:ElectronicDisplays;OpticalCharacteristicsMeasurement;LocalLuminance;LuminanceUniformity;IEC;DisplayMeasurementStandards1引言1.1标准立项背景电子显示器作为信息呈现的核心载体，已深度融入现代社会生产生活的各个方面。从智能手机、平板电视到车载显示、医疗监护设备，再到专业级监视器和沉浸式VR/AR设备，显示器的光学品质直接影响用户的信息获取效率和使用体验。在众多光学参数中，局部亮度和均匀性对于确保显示器在不同区域的显示一致性至关重要。局部亮度反映的是屏幕上特定位置的发光强度，而均匀性则描述了整个显示区域亮度分布的一致性程度。这两个参数共同决定了显示器在呈现图像时是否存在亮度不均、暗斑、亮斑等缺陷，对于大尺寸显示器和拼接显示墙尤为关键。随着新型显示技术如Mini-LED背光、Micro-LED、OLED等不断涌现，显示器的局部调光（LocalDimming）能力日益增强，传统的面板整体亮度测量方法已无法满足对局部区域精细光学特性评估的需求。同时，国际电工委IEC此前已发布IEC62977系列标准的多个部分，涵盖显示器光学特性的基础测量方法，但在局部亮度与均匀性的专项测量方面尚缺乏统一规范。各显示设备制造商、第三方检测机构和用户单位在局部亮度测量中采用了各自不同的测量方法，选取的测量区域大小、测量点密度、评价指标不尽相同，导致同类产品的测量结果缺乏可比性。1.2标准立项必要性在IEC62977-2-11标准发布之前，局部亮度和均匀性的测量主要参考以下相关标准和方法：-IEC62977-2-1系列中关于显示器基本光学特性的测量方法，但该系列主要侧重于全屏亮度和对比度等整体指标的测量；-视频电子标准协会（VESA）发布的FlatPanelDisplayMeasurementsStandard(FPDM)2.0，其对显示器的均匀性测量提出了较为系统的方案，但其适用范围和测量条件与国际电工委员会的标准化框架存在差异；-国际照明委员会（CIE）发布的相关技术报告中关于亮度测量的基础方法，为局部亮度测量提供了计量学基础。然而，上述标准和方法在测量区域的划分方式、测量条件设定、数据统计处理方法及评价指标定义等方面各有侧重，尚未形成全球范围内统一认可的、针对局部亮度和均匀性测量的专项国际标准。随着HDR（高动态范围）显示技术的普及，显示器需要实现更高的峰值亮度和更精细的局部亮度控制，对局部亮度的精确测量提出了更为迫切的需求。HDR内容的创作、母版制作和回放链路中，显示器的局部亮度和均匀性直接决定了HDR效果的呈现质量。此外，医疗显示领域对亮度均匀性有着极为严格的要求——医用显示器在呈现X光片、CT影像等医疗图像时，任何亮度不均匀都可能导致临床诊断信息的遗漏或误判。车载显示领域同样如此，仪表盘和中控屏幕的亮度均匀性影响着驾驶安全。因此，制定一项统一、严谨且可操作性强的局部亮度和均匀性测量国际标准，已成为全球显示产业界的普遍共识和迫切需求，这正是IEC62977-2-11标准立项的核心动因。2标准编制概况2.1编制单位与过程IEC62977-2-11:2023标准由国际电工委员会第110技术委员会（IEC/TC110——电子显示器技术委员会）归口管理。IEC/TC110成立于2004年，是国际电工委员会专门负责电子显示器件及显示系统标准制定的技术委员会，其工作范围涵盖LCD、OLED、LED、电子纸等各类显示技术的术语定义、性能测试方法、可靠性评价及安全要求等。TC110下设有多个工作组（WorkingGroup），其中与光学测量相关的标准制定工作主要由WG2（光学测量与性能评价）负责推进，IEC62977-2-11即由该工作组组织起草。在标准编制过程中，来自中国、韩国、日本、德国、美国等主要显示产业国家的技术专家深度参与。中国作为全球最大的显示面板生产基地，中国电子技术标准化研究院、京东方、TCL华星光电等企事业单位和机构积极参与了标准草案的讨论与验证工作。编制组通过多轮国际会议讨论、实验室间比对验证（RoundRobinTest）以及面向成员国的意见征集，历经标准提案（NP）阶段、工作草案（WD）阶段、委员会草案（CD）阶段、国际标准草案（DIS）阶段和最终国际标准草案（FDIS）阶段，历时约两年完成了标准的制定工作。2023年12月13日，IEC62977-2-11:2023正式发布，成为电子显示器光学特性测量领域的一项重要国际标准。2.2标准定位与适用范围IEC62977-2-11:2023在IEC62977系列标准中属于“第2部分：光学特性的测量”框架下的细分标准。标准标题为“Electronicdisplays–Part2-11:Measurementofopticalcharacteristics–Localluminanceanduniformity”，即针对电子显示器局部亮度及其均匀性测量方法的专项规范。该标准适用于各类电子显示器——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（Micro-LED）、等离子显示器等——的局部亮度和均匀性测量。标准的测量对象涵盖不同尺寸、不同分辨率的显示器件和显示系统，适用于平板显示器和曲面显示器，同时兼顾了常规显示器和具有局部调光功能的高动态范围显示器。3标准核心技术内容3.1标准的结构框架IEC62977-2-11:2023在结构上遵循IEC国际标准的通用编写规则，主要包含以下章节：范围、规范性引用文件、术语和定义、符号和缩略语、标准测量条件、测量装置与设备要求、测量准备、测量方法、数据处理与评价指标、测量报告要求以及附录等。该结构安排既保证了标准的逻辑严密性，也便于使用者的实际操作和统一执行。3.2术语与定义的统一标准系统定义了局部亮度测量相关的关键术语，包括“局部亮度”（localluminance）、“亮度均匀性”（luminanceuniformity）、“局部调光”（localdimming）、“测量区域”（measurementarea）、“感兴趣区域”（regionofinterest）等。其中，标准对“局部亮度”的明确定义为显示器屏幕上给定测量区域内测得的平均亮度值，而“亮度均匀性”则定义为在规定的测量条件下，显示器有效显示区域内各测量点的亮度相对于参考值的偏离程度。这些术语定义的统一为全球范围内的显示产业界和检测机构提供了共同的语言基础。3.3标准测量条件的规范测量条件的一致性对于局部亮度测量结果的可靠性和可重复性至关重要。IEC62977-2-11:2023对测量环境条件、显示器预热与老化要求、信号驱动条件、测量设备的光谱响应特性等方面作出了详细规定。在环境条件方面，标准规定测量暗室的环境照度应控制在1lx以下（推荐不大于0.5lx），以避免环境光对测量的影响，同时规定了环境温度和相对湿度的控制范围。在显示器工作状态方面，标准要求测量前显示器应充分预热，确保显示器的亮度和色度达到稳定状态，对于不同显示技术的预热时间给出了具体建议。在信号驱动方面，标准规定了测试图案的类型（如全白场、全黑场、特定灰阶等）及其信号电平要求。对于具备局部调光功能的显示器，标准明确要求在测量中分别规定关闭局部调光和开启局部调光两种模式下的测量方法，以全面评估显示器的局部亮度表现。3.4测量装置与设备要求标准对用于局部亮度测量的核心设备——成像亮度计（ImagingLuminanceMeasurementDevice,ILMD）和点式亮度计（SpotLuminanceMeter）——提出了明确的性能要求。对于成像亮度计，标准规定了其应具备的传感器分辨率、动态范围、线性度、暗电流噪声、均匀性校正精度等关键指标，以确保测量图像能够准确反映显示器的亮度分布。尤其对于高动态范围显示器的测量，标准的测量条件部分特别指出，当显示器峰值亮度与最低亮度的比值超过成像亮度计的线性动态范围时，应采用多次曝光合成等扩展动态范围的方法，并对合成方法的有效性验证提出了要求。标准还要求成像亮度计的亮度测量准确性应通过可溯源至国家计量院的标准光源进行校准，校准不确定度应在可接受的范围内。在测量几何条件方面，标准规定了测量探头与显示器屏幕之间的距离、测量方向（垂直于屏幕表面的法线方向为基准）、视场角等参数的选取方法和推荐值。对于测量区域的划分，标准提出了基于像素数和基于物理尺寸两种划分方式，并根据显示器的分辨率和尺寸推荐了适宜的测量区域大小。3.5测量方法的确定IEC62977-2-11:2023在测量方法方面，通过大量实验验证和理论分析，确立了以下核心测量方案：测量点阵的确定方法：标准推荐在显示器有效显示区域内选取均匀分布的测量点位，测量点数量根据显示器尺寸和分辨率确定，推荐采用3×3、5×5、9×9或17×17的点阵密度。对于高精度测量需求，可采用更密集的测量点阵。标准同时允许根据显示器的实际几何形状（如曲面显示器）对测量点阵进行适当的几何校正。局部亮度计算方法：局部亮度定义为以测量点为中心的测量区域（如测量区域的取法可为以该点为中心、覆盖一定数量像素的圆形或矩形区域）内的平均亮度。标准的测量条件部分对不同显示技术提出了适配性要求，测量时应根据显示器的像素结构、子像素排列方式和黑矩阵等光学特征选择适当的测量区域尺寸，以避免测量结果受周期性子像素结构的影响。均匀性评价指标：标准定义了多个亮度均匀性评价指标，包括最大亮度偏差率、亮度极差率、亮度变异系数、亮度均方根偏差等，并从实际应用需求出发，给出了不同评价指标的适用场景和选用建议。其中，最大亮度偏差率定义为测量点阵中各测量点亮度相对于参考亮度（通常为屏幕中心点亮度）的最大偏离百分比，该指标直观反映了局部亮度不均匀的极端情况，被标准推荐为基本的均匀性评价指标。亮度变异系数则从统计学的角度描述了亮度分布的整体离散程度，适用于综合评价显示器的亮度均匀性水平。HDR显示器的特殊测量要求：针对HDR显示器，标准专门设置了局部调光功能关闭和开启两种状态下的测量方案，明确了在不同状态下测试图案的选择、亮度测量范围设置和数据处理方法，确保测量结果能够科学反映HDR显示器的真实局部亮度表现。3.6数据处理与测量报告标准对测量数据的处理方法给出了具体规范，包括异常值剔除的统计学准则、数据修约规则、不确定度评定方法等。标准引入不确定度分析框架，要求测量报告中包含测量不确定度的评估信息。测量报告应列明测量条件、测量设备及其校准信息、测量结果数据、数据处理方法以及对测量结果的合理解释等，确保测量的完整性和可追溯性。4标准主要创新点与技术特色4.1填补国际标准空白IEC62977-2-11:2023是国际电工委员会在显示器光学测量标准体系中首次针对局部亮度及均匀性制定的专项标准。此前，IEC62977系列标准已涵盖显示器光学特性的整体测量方法，但在局部亮度精细测量方面存在空白。本标准的发布完善了IEC62977系列标准的框架结构，使其形成了从全局到局部、从通用到专项的完整测量标准体系。4.2兼顾不同显示技术路线标准的适用范围覆盖了当前主流和前沿的显示技术路线，包括LCD（含Mini-LED背光LCD）、OLED、Micro-LED等。标准在测量条件、测量方法和数据处理等方面的规定充分考虑了不同显示技术的特性，既保证了测量方法的普适性，又为特殊显示技术下的测量操作保留了必要的灵活性。4.3面向HDR显示时代需求HDR显示技术对显示器的峰值亮度、局部调光精度和亮度均匀性提出了远超SDR显示器的要求。IEC62977-2-11:2023的测量方案设计充分考虑了HDR显示器的技术特点，在测量设备要求、测量动态范围设置和测试方法方面均做出了针对性安排。这使得标准不仅适用于传统显示器的常规测量，也适用于高性能HDR显示器的精细化评估。5主要参与单位介绍5.1国际电工委员会电子显示技术委员会（IEC/TC110）IEC/TC110成立于2004年，是国际电工委员会下设的专门从事电子显示技术标准化工作的技术委员会，秘书处设在日本。TC110的工作范围涵盖了各类电子显示器件和显示系统的标准化工作，包括术语与符号、光学测量方法、机械性能测试、环境适应性与可靠性试验、安全要求以及相关的质量评价方法。该技术委员会的组织架构包括主席、秘书处以及若干工作组。其中WG2工作组成立于2006年，专注于光学测量与性能评价相关标准的制定。WG2的成员来自全球主要显示技术企业和研究机构，汇聚了显示光学测量领域的顶尖专家资源。IEC62977-2-11:2023的制定工作正是由WG2牵头组织，经过多轮工作组会议和技术讨论最终完成。5.2中国电子技术标准化研究院中国电子技术标准化研究院（CESI，原信息产业部电子工业标准化研究所）是IEC62977-2-11标准国内技术对口单位，也是中国在IEC/TC110中发挥核心作用的重要支撑机构。CESI是中国电子信息领域标准化工作的国家级科研机构，长期从事电子信息技术领域的标准研究和制定工作，在显示器件测试评价方面具有深厚的技术积累。CESI作为IEC/TC110国内技术归口单位，组织国内显示产业龙头企业、科研院所和检测机构深度参与了IEC62977-2-11:2023的制定全过程。在标准制定过程中，CESI组织国内专家对标准草案进行了系统研究，提出了多项具有建设性的技术提案和建议，包括：-测量条件规范化建议：CESI基于在国内显示检测领域积累的大量实测数据和经验，建议在标准中对不同显示技术的预热时间、测量环境要求等做出更为明确和细化的规定，以提高测量的可重复性；-均匀性评价指标体系建议：CESI联合国内显示企业，针对均匀性评价中单一指标难以全面反映显示质量的不足，建议在标准中同时纳入多种互补性评价指标，该提案被编制组采纳并写入标准正文；-HDR测量场景补充建议：鉴于国内HDR显示产业发展迅速，CESI建议标准中增加针对HDR显示器的专项测量方案，这一建议有力地推动了标准中HDR相关测量内容的充实和完善。CESI同步建立了标准验证实验室，组织国内主要显示面板企业开展了多轮实验室间比对测试，为标准的合理性和可操作性提供了翔实的实验数据支撑。6标准实施展望6.1对产业的技术引领作用IEC62977-2-11:2023的发布对全球显示产业将产生深远影响。在标准发布之前，各企业采用不同的内部方法进行局部亮度和均匀性的评价与宣称，消费者无法对不同品牌、不同型号的显示产品进行客观比较。标准实施后，显示设备制造商将采用统一的测量和评价方法，使产品质量的横向比较成为可能。这将促进企业间的良性竞争，推动显示产品光学品质的持续提升。特别是对于Mini-LED背光显示器这一当前增长最为迅速的显示品类，局部调光分区数量从数百个到数千个不等，分区数量和调光精度直接决定了显示器的对比度