CN116312302A - Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法 - Google Patents

Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法 Download PDF

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Abstract

Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法，能避免人眼视觉感知的主观评价对响应时间的影响，通过量化评估方法测试直显屏的响应时间，为直显屏响应时间高精度测试提供手段。包括：(1)电源为直显屏输入足够稳定的电压，输入方波驱动电压时直显屏被点亮；光线进入显微镜镜头，在高速光电探测器的靶面上汇聚；在受到光束照射后产生响应电压信号，该电压信号经过高频滤波器抑制高频噪声，通过BNC线连接到示波器上；(2)对电源进行驱动控制，实现不同的刷新率；重复步骤(1)，实现不同刷新率下的直显屏的响应时间的测试；(3)通过控制驱动电源的信号，实现显示不同颜色；重复步骤(1)，实现不同颜色下的直显屏的响应时间测试。

Description

Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法
技术领域
本发明涉及直显屏测量的技术领域，尤其涉及一种Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法。
背景技术
Mini LED直显屏被称为“亚毫米发光二极管”，是指100-300μm大小的LED芯片，芯片间距在0.1-1mm之间，采用SMD、COB或IMD封装形式的微型LED器件模块。Mini LED直显屏主要应用在显示屏、车用显示器、手机和可穿戴设备等领域。从2018年开始，Pad、车载、电竞、电视的应用端也表现出对Mini LED直显屏的浓厚兴趣，将其作为OLED的替代。
Micro LED直显屏进一步将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在1-100μm等级。Micro LED直显屏作为新一代的显示产品，未来主要在LCD、OLED的现有市场展开应用。目前Micro LED直显屏短期内更适用于室内的大尺寸显示屏与小尺寸的可穿戴设备，例如智能手表，Micro LED直显屏的应用方向还包括智能手机、平板、汽车仪表与中控、电视等。
不管是Mini LED还是Micro LED直显屏均具有高解析度、低功耗、高对比、高色彩饱和度、反应速度快、厚度薄、寿命长等特性，功率消耗量可低至LCD的10％、OLED的50％，是业界期待的下一代显示技术。在市场需求的推动下，Mini/Micro LED直显屏的生产研发正在加速进行。
Mini/Micro LED直显屏的品质因素包括分辨率(像素数量)、PPI(像素密度)、响应时间等。其中的响应时间反映了Mini/Micro LED直显屏的反应速度，即像素由暗转亮或由亮转暗所需的时间。响应时间越小则使用者在看动态画面时越不会有尾影拖曳的感觉。
Mini/Micro LED直显屏不论是浏览网页还是观赏影片，显示内容难以做到只是最黑与最白之间的转换。通常显示的是多彩画面，或者深浅不一的层次变化，这些都是在做灰阶之间的转换，因此灰阶响应时间比黑白响应时间更能反应Mini/Micro LED直显屏在实际的工作性能和状态。按照信息产业部规定的标准，完成灰阶响应时间需要测量0、63、127、191、255这五个灰阶级间共10组的响应时间，每组灰阶的响应时间又分为上升时间和下降时间。除此之外，还明确指出灰阶响应时间测量时，对检测到的亮度信号或者相对亮度信号要进行滤波，以抑制高频噪声。与此同时，需要对同一组灰阶响应时间进行至少5次重复测量取平均值，以便降低随机噪声对响应时间测量的影响，提高测量精度。每组灰阶响应时间的测量需要以最高阶的10％为步长，从0％到100％，测量相应的各个灰阶级间变化的响应时间。每组灰阶响应时间的最终测量结果用各灰阶级间变化的响应时间中的最大值来表示。
随着Mini/Micro LED直显屏产业的不断发展壮大，Mini/Micro LED直显屏对响应时间这一参数检测的需求越来越大，而本发明是基于Mini/Micro LED直显屏的精准测量响应时间的测试系统，有着广泛的应用背景。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法，其能够避免人眼视觉感知的主观评价对响应时间的影响，通过量化评估方法测试Mini/Micro LED直显屏的响应时间，为Mini/Micro LED直显屏响应时间的高精度测试提供手段。
本发明的技术方案是：这种Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法，其包括以下步骤：
(1)电源为Mini/Micro LED直显屏输入足够稳定的电压，当输入方波驱动电压时，Mini/Micro LED直显屏被点亮；点亮后发出的光线进入显微镜镜头，然后在高速光电探测器的靶面上汇聚；高速光电探测器在受到光束照射后产生响应电压信号，该电压信号经过高频滤波器抑制高频噪声，然后通过BNC线连接到示波器上；
(2)通过对电源进行驱动控制，实现Mini/Micro LED的不同的刷新率；重复步骤(1)，实现不同刷新率下的Mini/Micro LED直显屏的响应时间的测试；
(3)通过控制驱动电源的信号，实现Mini/Micro LED显示不同颜色；
重复步骤(1)，实现不同颜色下的Mini/Micro LED直显屏的响应时间测试。
本发明基于测量灰阶响应时间的原理，搭建测试系统，通过显微镜头、高速探测器以及高频滤波器后，在示波器上可以直观的观测响应时间，原理简单，具有测试快速、定量化的优点，可测量不同刷新率和不同颜色下的响应时间，可分析刷新率和颜色对响应时间的影响，能够避免人眼视觉感知的主观评价对响应时间的影响，通过量化评估方法测试Mini/Micro LED直显屏的响应时间，为Mini/Micro LED直显屏响应时间的高精度测试提供手段，对未来大尺寸显示屏以及小尺寸穿戴设备的研发具有重大意义。
附图说明
图1为本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏的响应时间测试系统测试装置图。
图2为本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏的灰阶响应时间测试图。
图3为本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏的不同刷新率的响应时间测试图。
图4为本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏的不同波长光线对应的响应时间测试图。
其中：1-Mini/Micro LED直显屏，2-显微物镜，3-高速光电探测器，4-BNC线，5-高频滤波器，6-示波器，7-255级灰阶对应的激励信号，8-191级灰阶对应的激励信号，9-127级灰阶对应的激励信号，10-63级灰阶对应的激励信号，11-0级灰阶对应的激励信号，12-255级灰阶对应的响应电压信号，13-191级灰阶对应的响应电压信号，14-127级灰阶对应的响应电压信号，15-63级灰阶对应的响应电压信号，16-0级灰阶对应的响应电压信号，17-低刷新率对应的激励信号，18-高刷新率对应的激励信号，19-低刷新率对应的灰阶响应电压信号，20-高刷新率对应的灰阶响应电压信号，21-Mini/Micro LED直显屏显示红色的激励信号，22-Mini/Micro LED直显屏显示绿色的激励信号，23-Mini/Micro LED直显屏显示蓝色的激励信号，24-Mini/Micro LED直显屏呈现红色的灰阶响应电压信号，25-Mini/MicroLED直显屏呈现绿色的灰阶响应电压信号，26-Mini/Micro LED直显屏呈现蓝色的灰阶响应电压信号。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
如图1所示，这种Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法，其包括以下步骤：
(1)电源为Mini/Micro LED直显屏1输入足够稳定的电压，当输入方波驱动电压时，Mini/Micro LED直显屏被点亮；点亮后发出的光线进入显微镜镜头2，然后在高速光电探测器3的靶面上汇聚；
高速光电探测器在受到光束照射后产生响应电压信号，该电压信号经过高频滤波器5抑制高频噪声，然后通过BNC线4连接到示波器6上；
(2)通过对电源进行驱动控制，实现Mini/Micro LED的不同的刷新率；重复步骤(1)，实现不同刷新率下的Mini/Micro LED直显屏的响应时间的测试；
(3)通过控制驱动电源的信号，实现Mini/Micro LED显示不同颜色；
重复步骤(1)，实现不同颜色下的Mini/Micro LED直显屏的响应时间测试。
本发明基于测量灰阶响应时间的原理，搭建测试系统，通过显微镜头、高速探测器以及高频滤波器后，在示波器上可以直观的观测响应时间，原理简单，具有测试快速、定量化的优点，可测量不同刷新率和不同颜色下的响应时间，可分析刷新率和颜色对响应时间的影响，能够避免人眼视觉感知的主观评价对响应时间的影响，通过量化评估方法测试Mini/Micro LED直显屏的响应时间，为Mini/Micro LED直显屏响应时间的高精度测试提供手段，对未来大尺寸显示屏以及小尺寸穿戴设备的研发具有重大意义。
优选地，所述步骤(1)包括以下分步骤：
(1.1)对于Mini/Micro LED直显屏显示标准的255级灰阶模块，0级灰阶和255级灰阶测量的灰阶响应时间是黑白响应时间；
(1.2)灰阶响应时间的测量以最高灰阶的10％为步长，从0％到100％，测量相应的各组灰阶级间变化的响应时间，而灰阶响应时间的最终测量结果用各组阶级间变化的响应时间中的最大值来表示，单位为ms；
(1.3)测量0、63、127、191、255这五个灰阶级的响应时间，以10％为步长测量相邻的灰阶响应时间，则共测量10组灰阶响应时间，同时还测量每组灰阶响应时间的上升时间以及下降时间，因此步骤(1.3)总共测量100个对应的响应电压信号数据；
(1.4)对于同一组灰阶响应时间至少5次重复测量，取平均值，从而降低随机噪声对响应时间测量的影响，提高测量精度。
优选地，所述步骤(1)中，根据Mini/Micro LED直显屏的外形尺寸以及像素单元大小，选择不同的显微镜头，考虑的参数包括：数值孔径、焦深、工作距离、分辨率；根据Mini/Micro LED直显屏的外形尺寸以及像素单元大小，选择不同的高速光电探测器，考虑的参数包括：响应波长、带宽，靶面大小。
优选地，所述步骤(3)中，通过控制驱动电源的信号，实现Mini/Micro LED显示红、绿、蓝三种颜色(包括但不限于红绿蓝三种颜色)。
以下结合附图对本发明进行更详细的说明。
图1为本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏测量响应时间的测试装置图，包括Mini/Micro LED直显屏1、显微物镜2、高速光电探测器3、BNC线4、高频滤波器5、示波器6。Mini/Micro LED直显屏1由PG电源提供足够稳定的电源，当给Mini/Micro LED直显屏1输入方波驱动电压时，Mini/Micro LED直显屏1被点亮，显微物镜镜头2收集光束，并聚焦到高速光电探测器3的靶面上，高速光电探测器3在受到光束照射后产生响应电压信号，将该信号通过BNC线4连接到高频滤波器5进行滤波处理，滤波后的信号进入示波器6的输入端，通过示波器6的时间测量功能，得到Mini/Micro LED直显屏1的响应时间。为了研究Mini/MicroLED直显屏1的刷新率和颜色对响应时间的影响，可以通过调节输入方波的频率，达到改变Mini/Micro LED直显屏1发射的光束波长的目的。
通过对电源进行驱动控制，实现Mini/Micro LED具有不同刷新率和不同发光颜色。利用本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏的响应时间测试系统，可研究在不同刷新率、不同颜色下的Mini/Micro LED直显屏的响应时间，研究Mini/Micro LED直显屏的刷新率和颜色对响应时间的影响，为响应时间的计量提供技术指导。
如图2所示为本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏的灰阶响应时间测试图，包括255级灰阶对应的激励信号7，191级灰阶对应的激励信号8，127级灰阶对应的激励信号9，63级灰阶对应的激励信号10，0级灰阶对应的激励信号11，255级灰阶对应的响应电压信号12，191级灰阶对应的响应电压信号13，127级灰阶对应的响应电压信号14，63级灰阶对应的响应电压信号15，0级灰阶对应的响应电压信号16。其中0级灰阶代表黑色，255级灰阶代表白色，中间颜色为黑色到白色的过度色调，通过图1搭建的测试系统，按照实验步骤1，获得不同级灰阶响应时间的电压信号，进而计算灰阶响应时间。
图3为本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏的不同刷新率的响应时间测试图，包括低刷新率对应的激励信号17，高刷新率对应的激励信号18，低刷新率对应的灰阶响应电压信号19，高刷新率对应的灰阶响应电压信号20。通过对电源进行驱动控制，实现Mini/Micro LED具有不同刷新率，依据步骤2的描述，该实验能够测量不同刷新率下的Mini/Micro LED直显屏的响应时间。
图4为本发明公开的一种Mini/Micro LED直显屏的不同波长光线对应的响应时间测试图，包括Mini/Micro LED直显屏显示红色的激励信号21，Mini/Micro LED直显屏显示绿色的激励信号22，Mini/Micro LED直显屏显示蓝色的激励信号23，Mini/Micro LED直显屏呈现红色的灰阶响应电压信号24，Mini/Micro LED直显屏呈现绿色的灰阶响应电压信号25，Mini/Micro LED直显屏呈现蓝色的灰阶响应电压信号26。通过控制驱动电源的信号，使Mini/Micro LED直显屏分别呈现红色、绿色、蓝色时，依据步骤3的操作，分别测量三者对应的灰阶响应时间。
综上所述，相比较测量Mini/Micro LED直显屏黑白响应时间，本发明所述的测量Mini/Micro LED直显屏的灰阶响应时间具有更广泛的实用性，能够更加符合Mini/MicroLED直显屏未来在大尺寸显示屏以及小尺寸穿戴设备的研发要求。此外，基于Mini/MicroLED直显屏具有高解析度、低功耗、高对比、高色彩饱和度、反应速度快、厚度薄、寿命长等特性，测量Mini/Micro LED直显屏的参数是至关重要的。本发明设计的测试Mini/Micro LED直显屏的响应时间装置也实现了结构简单、成本低、响应速度快、表观直接的优点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)电源为Mini/Micro LED直显屏(1)输入足够稳定的电压，当输入方波驱动电压时，Mini/Micro LED直显屏被点亮；点亮后发出的光线进入显微镜镜头(2)，然后在高速光电探测器(3)的靶面上汇聚；高速光电探测器在受到光束照射后产生响应电压信号，该电压信号经过高频滤波器(5)抑制高频噪声，然后通过BNC线(4)连接到示波器(6)上；
(2)通过对电源进行驱动控制，实现Mini/Micro LED的不同的刷新率；重复步骤(1)，实现不同刷新率下的Mini/Micro LED直显屏的响应时间的测试；
(3)通过控制驱动电源的信号，实现Mini/Micro LED显示不同颜色；
重复步骤(1)，实现不同颜色下的Mini/Micro LED直显屏的响应时间测试。
2.根据权利要求1所述的Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法，其特征在于：所述步骤(1)包括以下分步骤：
(1.1)对于Mini/Micro LED直显屏显示标准的255级灰阶模块，0级灰阶和255级灰阶测量的灰阶响应时间是黑白响应时间；
(1.2)灰阶响应时间的测量以最高灰阶的10％为步长，从0％到100％，测量相应的各组灰阶级间变化的响应时间，而灰阶响应时间的最终测量结果用各组阶级间变化的响应时间中的最大值来表示，单位为ms；
(1.3)测量0、63、127、191、255这五个灰阶级的响应时间，以10％为步长测量相邻的灰阶响应时间，则共测量10组灰阶响应时间，同时还测量每组灰阶响应时间的上升时间以及下降时间，因此步骤
(1.3)总共测量100个对应的响应电压信号数据；
(1.4)对于同一组灰阶响应时间至少5次重复测量，取平均值，从而降低随机噪声对响应时间测量的影响，提高测量精度。
3.根据权利要求2所述的Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中，根据Mini/Micro LED直显屏的外形尺寸以及像素单元大小，选择不同的显微镜头，考虑的参数包括：数值孔径、焦深、工作距离、分辨率；根据Mini/Micro LED直显屏的外形尺寸以及像素单元大小，选择不同的高速光电探测器，考虑的参数包括：响应波长、带宽，靶面大小。
4.根据权利要求3所述的Mini/Micro LED直显屏响应时间测试方法的工作方法，其特征在于：所述步骤(3)中，通过控制驱动电源的信号，实现Mini/Micro LED显示红、绿、蓝三种颜色。
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