显示器正在缩小:测量较小的LED,像素和子像素

日期:  
2019年 8月 27日
作者: 
Anne Corning  | 
主题: 

如今的设备显示器越来越依赖于小型发光元件,比如LED(发光二极管)和OLED(有机发光二极管),以提供消费者所期望的高分辨率观看体验。为了生产这些显示器,制造商们一直在利用最新的技术发展成果来提供更小的发光元件,以将越来越多的这类元件整合到同一空间,从而产生更高的像素计数和更清晰的图像。

在技术行业,我们喜欢使用首字母缩略词,在这里,关键首字母缩写词是PPI,意为“像素/英寸”。PPI的数量越多,显示屏的分辨率则越高。举例来说,在1998年,诺基亚5110手机显示屏每平方英寸包含65像素。相比之下,如今的一台4K电视在水平维度上包含大约4,000像素(因此称为“4K”电视)。

在上面的示例中,随着像素密度从10 PPI增加到20 PPI,每平方英寸中的像素数量将会增加,并且单个像素的尺寸将小得多。图片来源:Scientiamobile。

像素计数将转换为空间分辨率,这决定了图像清晰度和图像中可见的细节。

如今的智能手机显示屏包含数千甚至数百万像素。随着显示器的像素密度或PPI增加,将可以看到更多的微小细节和更清晰的图像。随着miniLED和microLED显示器的市场关注度增加,精确测量微小细节的需求将会继续增长。顾名思义,miniLED和microLED显示器由微型LED(尺寸分别为100-200μm和<100μm)阵列组成,每个LED包含唯一的像素。由于显示器质量受到其像素级输出的直接影响,因此在显示器设计和制造方面越来越需要测量日益小型化的发光元件以保证精度,并确保显示器设备成品的精度。

这对于OLED、LED或microLED等发光显示器来说尤其如此,其中,显示器中的每个像素产生其自身的亮度,这通常会导致不同像素的输出出现较大的变化。这些个体变化可能导致即使在远处也可见的不均匀性,特别是在高亮度状态下观看显示器时。当近距离观看显示器时,比如佩戴头戴式增强现实和虚拟现实设备或智能眼镜,像素缺陷和其他微小缺陷可能会变得尤其明显。

为了测量像素密集的显示器和单个发光元件,Radiant提供一种特别设计的镜头选项:显微镜头。该显微镜头专为小型光源和显示器特征的高分辨率成像而设计,使您能够对极小的组件和特征进行表征,比如单个LED、显示器像素和亚像素。

该镜头可直接安装到分辨率为200万到4300万像素的任何ProMetric®成像色度计或亮度计ProMetric®成像色度计或亮度计上使用。显微镜头与Radiant ProMetricTrueTest™软件搭配使用,提供紧凑且高效的亮度测量解决方案,用于控制显示器、小型光源和其他设备的视觉质量。该镜头可用于确定原型设计像素输出及像素模式和形状的精确度,或者测量特定应用所选择的单个发射器。

Radiant显微镜头与ProMetric Y系列成像亮度计搭配使用。

像素几何结构

显示器中的单个像素元素(红光、绿光和蓝光二极管)可能以许多不同的模式排列。举例来说,计算机显示器(矩形或正方形)的像素组件通常以垂直条带模式排列。许多智能设备制造商采用专有的像素模式来提高显示器的视觉性能,以超越竞争产品。显示器制造商需要能够检测这些模式,以根据预期的设计确保准确度。

三种不同OLED显示屏的亚像素布局样本。

如果没有非常高分辨率的系统和能够进行显微测量的光学元件,如下图中所示的亚像素模式可能难以表征。显微镜头可将高分辨率成像系统(最高4300万像素)采集的图像放大5倍或10倍。这种高精度使设计制造商能够确保精确的亚像素布局、形状和RGB颜色模式。正如下面的图片插图所示,我们可以采集到非常小的空间区域中极其微小的细节,在光区之间具有大量分离的情况下对各个元素进行适当成像。

通过使用Radiant的显微镜头,我们可以采集亚像素级的微小细节,以检测亚像素几何结构和模式。

对单个LED进行表征

LED的物理结构(二极管光源)比大多数其他光源更为复杂。每个发射器内的材料、机械或电气缺陷可能会导致亮度和色度缺陷。单个LED的评估对于确保LED系统的性能及LED阵列的亮度和色度均匀性至关重要。

Radiant显微镜头可用于评估单个LED或LED阵列的属性,包括:

  • LED均匀性
  • LED边缘对比度(均匀性下降)
  • LED之间的串扰效应(阵列或面板上的LED给相邻LED带来干扰照明)
  • 分段截线图,显示LED亮度均匀性

单个LED的测量图像(左)和显示边缘对比度的LED分段截线图(右),其中,亮度水平在给定距离内(以毫米为单位)呈下降趋势。TrueTest软件中显示的结果。

 

如需了解更多有关Radiant显微镜头的信息,请下载规格表