采用可重复的闪烁测量方法对防眩光显示器进行质量控制

作者:
Shaina Warner

在一些特定的环境下,例如可变光线条件很常见,并且显示器与人类观察者之间的相对位置固定不变(比如集成到车辆控制台和仪表板的显示器),显示器的集成需求不断增长。由于其在操作和安全方面的关键作用,这些车载显示器必须在所有类型的环境照明条件下都保持可视性。通常,制造商们将防眩光(AG)薄膜应用于显示器屏幕,以最大程度地减少来自日光、路灯等光源的反射,并确保车辆乘员和驾驶员能够看到重要的信息。

Repeatable Sparkle Measurement for Quality Control of Anti-Glare Displays


环境光线可能会在车载显示屏上引起镜面反射,导致图像变得模糊,使得用户难以看清图像。

AG薄膜和涂层具有微结构表面,其使环境光线能够从显示屏上均匀漫射,以减少眩光。然而,这种表面结构也会对显示器像素发射的光线产生干扰。AG薄膜和涂层表面对显示器像素几何形状的干扰会产生一种称为“闪烁”的视觉效应。闪烁会导致显示器的清晰度降低,同时从人类观看者的角度来看,显示器屏幕上可能会出现粒状或模糊现象。

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由基于图像的显示器测试系统采集的测量图像显示了AG层的应用(右)如何引起了闪烁、模糊、漫射等效应。

构成AG层的微小多面微结构起到小型透镜的作用。当发射自每个显示器像素的光线被这些穿过像素区域的透镜(表面存在变化)折射时,将会引起干扰和散射,进而发生闪烁。这种折射光线看起来“闪闪发光”,就像一种视觉噪声。

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防眩光微结构示例,来自Nuijs和Horikx(1994年)1

在制造防眩光显示器的过程中,制造商们面临的一个关键挑战在于确保AG层表面具有足够的变化,以减少不必要的反射,同时不降低通过AG层所显示图像的清晰度和分辨率。

防眩光显示器闪烁问题的测量

为了减轻闪烁效应,同时保留防眩光层对显示器用户的益处,汽车制造商和显示器制造商需要测量用户感知到的闪烁,以确保提供令用户满意且安全的使用体验。闪烁测量方法应当提供可重复的闪烁测量值,该测量值所反映的闪烁严重程度应当与人类观看者基于视觉感知的质量评级保持一致。该测量值可用于在自动化质量控制中设置与人类视觉感知相匹配的公差范围。这种测量方法不仅可以用于显示器生产,还可以供采购第三方显示器进行集成的OEM制造商进行供应商认证(IQC或OQC)。

直到最近,缺乏可重复的闪烁测量方法一直是定义显示器标准质量控制流程的障碍。瑞淀基于在美国华盛顿州雷德蒙德市(Redmond)总部大楼进行的大量实验室测试以及在汽车OEM客户工厂进行的研究,定义了一种标准闪烁测量方法。

瑞淀的测量方法可以产生可量化的结果,这些结果始终将所测得的闪烁与人类用户对防眩光显示器质量的视觉感知相关联,从而使汽车制造商能够使用自动化显示器测试流程来满足客观的质量标准。瑞淀的闪烁测量方法使用高分辨率的 ProMetric® 成像色度计和亮度计,在业界率先使OEM制造商能够针对其供应商提供的显示器设置数值公差范围(例如,测得的闪烁小于2%),从而确保不论供应商、产品或测试时间和地点如何,所有显示器始终能够实现一致的质量水平。

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采用 ProMetric® I 成像色度计行的闪烁测试设置。

有效闪烁测量的关键因素

为了定义标准的闪烁测量方法,瑞淀测试了多个变量,以确定哪些测量系统参数和测试条件产生了最具可重复性的闪烁值。瑞淀测试的变量包括系统分辨率、摩尔纹干扰图案、系统焦距(调制深度)、梯度变化、分析区域的大小、检测器尺寸和工作距离。

瑞淀的研究结果表明,用于执行闪烁测量的成像系统的传感器分辨率并非获取准确测量结果的关键因素。另一方面,显示器梯度变化可能会对闪烁测量产生重大影响。梯度变化可能是不均匀显示器的固有质量,也可能是由测量系统的光学元件引入到测量图像中的。由于我们将闪烁作为整个显示器上亮度的标准偏差来进行测量,这导致可能会错误地将梯度变化测量为闪烁,因此需要使用梯度变化过滤器,以确保在计算闪烁之前显示器测量图像的均匀性。

采用标准闪烁测量方法测试防眩光显示器

瑞淀通过大量研究对闪烁测量方法进行了标准化,并且在汽车OEM制造商的生产设施进行了广泛应用,结果表明,该测量方法不仅可以确保可重复性,而且能够与人类视觉感知直接相关联。通过使用这种方法,汽车和显示器制造商能够设置精确的闪烁公差范围,并定义质量控制标准。

该解决方案的一个关键组成部分是 TT-AutomotiveDisplay™软件模块,其是 TrueTest™ 软件 系列的一部分。该软件模块提供TrueTest软件系列的所有优点,能够通过特定的测试高效地执行亮度、色度和Mura测量,以评估车辆中内置显示器的质量。

将TT-AutomotiveDisplay 软件模块与 ProMetric 成像色度计或亮度计 搭配使用,可以同时测试显示器的所有特征,并且能够比人工检测员或点式测量设备更快速、更一致地采集和处理数据。这种组合解决方案使用户能够对车辆仪表板和控制台中内置的显示器快速执行自动化视觉检测。

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TT-AutomotiveDisplay™ 软件可以输出显示器每个区域的可见闪烁效应(像素级亮度变化的标准偏差),然后计算整个显示器上的平均值。用户可以利用基于人类视觉感知的显示器质量公差范围确定该值是否通过测试。

如需了解更多有关闪烁测量和瑞淀公司为了确定标准测试系统的规格和测量参数所进行的研究,请观看我们最近举行的网络研讨会:“定义防眩光显示器闪烁测量和质量控制标准。” 在该网络研讨会上,瑞淀光学系统汽车业务负责人Matt Scholz介绍了一种适用于不同用户、设备和系统的可重复性闪烁测量方法,该测量方法能够提供可量化的结果,并且与人类对显示器质量的视觉感知相关联。该网络研讨会的主题包括:

  • 闪烁问题对显示器视觉质量的影响
  • 能够实现可重复性闪烁测量的标准系统规格和方法
  • 基于人类视觉感知设定闪烁公差范围
  • 在汽车OEM制造商设施进行的客户案例研究
图像
Repeatable Sparkle Measurement for Quality Control of Anti-Glare Displays

 


引用文献

  1. Nuijs, A., and Horikx, J., “Diffraction and scattering at anti-glare structures for display devices,” Applied Optics 33,18 (1994) p.4058
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