摘要：为了满足客观、准确地测试和评价LCD液晶显示器的质量和可靠性的需要，研制了一种照度等级为105lx、适用于强光环境的LCD液晶显示器测试装置。 研究了强光源、响应时间检测模块、大型三轴检测平台等关键部件的设计，以及响应时间、亮度均匀性、高温显示正常性等核心参数的检测方法。 最后对加固型液晶屏进行了测试，响应时间的测量精度优于3%。
关键词：液晶显示； 强光环境； 响应时间; 检测精度； 阳光模拟器
介绍
LCD液晶显示器主要包括机载、舰载、车载等通用液晶显示器，用于显示目标的地理位置、图像信息、内部控制和指挥信息等，对现代军事具有重要意义通信、指挥协调、信息传输等。信息化的重要工具，具有高集成度、高亮度、高分辨率、低能耗等一系列优点。
由于发光器件的影响，LCD液晶显示器在不同环境光照下存在亮度显示特性、响应时间滞后、过饱和效应等，这对于正确获取显示信息、做出正确判断、发送命令指令至关重要。 特别是在强烈阳光直射下，机载仪表板显示的对比度和亮度下降。 再加上强烈的镜面反射，飞行员很难正确解读仪表板上的显示信息和飞机的飞行状态，给安全飞行带来很大困难。 隐患大。 因此，迫切需要开展强光环境下LCD液晶显示器的亮度、色度显示特性和响应时间特性等综合参数的检测技术研究。
目前，液晶显示器缺乏全面的科学测试。 开发出强光环境下液晶显示器综合测试装置。 采用金卤灯和反射光学系统，实现环境照明，照度为105lx。 响应时间集中在研究上。 分析了LCD检测精度的影响因素。
1 LCD液晶显示检测装置
强光环境下液晶显示器综合检测装置主要由强光源、高精度多场色彩亮度计、动态响应时间检测模块、三轴检测平台和精密调节机构组成，电控旋转平台和控制系统组成，组成图如图1所示。强光源采用金卤灯，提供0.5 m距离处的模拟环境照明，照射面积0.5 m ×0.5 m，照度 105 lx。 光谱响应与CIE标准色品观察者光谱三刺激值曲线匹配，采用光电积分方法测量液晶显示器的亮度和色度参数； 动态响应时间检测模块通过检测光信号的动态变化来完成测量。 快速检测LCD显示响应时间[13]； 三轴检测平台及精度调节机构与电控旋转平台集成显示器色差测试软件，用于安装各类液晶屏，对液晶屏进行三维移动、旋转等多方位精度调节。 。
LCD综合检测装置实现了LCD在102lx~105lx条件下的亮度显示特性、色度、对比度、可视角度、响应时间、温度等关键参数的检测。 检测装置的实际图片如图2所示。
2 关键部件设计 2.1 强光源设计
强光源由金卤灯、反射光学系统、金卤灯电子镇流器和安装支架组成，如图2所示。其中，金卤灯采用高压金属蒸气放电原理，色温6000K，发光光谱与太阳光光谱匹配符合B级太阳模拟器要求。 反射光学系统采用镍基镀铝工艺。 基材与反射层的热膨胀系数接近，减少因冷收缩而脱模的机会。 金卤灯电子镇流器电流连续可调，供电稳定性达到0.02%。
2.2 响应时间检测模块设计
响应时间检测模块主要由标准探测器、精密前置放大器、高速数据采集系统、同步控制电路等组成。测量时，直接将液晶屏与响应时间检测模块的标准探测器对准。 当液晶屏发出的光信号照射到探测器表面时，被探测器检测到，然后通过前置放大电路输入到高速AD转换器。 转换为数字量，通过DSP连续读取并存储在数据存储器中。 通过DSP进行数据处理，根据采集到的波形分布给出上升时间和下降时间。 图3是响应时间检测模块的原理图。
2.3 大型三轴检测平台及精度调节机构设计
大型三轴检测平台用于安装各类液晶屏，可与水平电控旋转平台集成，进行上下、左右、前后、旋转等精确调节是完成各种液晶屏亮度、均匀度、色度、均匀度以及水平视角、垂直视角、缺陷等检测的理想工具。 主体材质为铝合金，并经过黑色阳极氧化处理。 工作台采用25毫米×25毫米标准孔距和专用固定螺丝孔，工作台尺寸为500毫米×500毫米。 图4为大型三轴检测平台主要设计图。
3 检测方法研究
针对LCD液晶显示器综合参数的检测需求，强光环境下LCD液晶显示屏检测装置，可实现强光条件下LCD液晶显示器的亮度显示特性、白场色度、对比度等。照度为102lx～105lx。 、视角、均匀度、时间特性等参数检测。 其中，亮度显示特性、白场色度、对比度、可视角度是基本参数，是通过高精度多场彩色亮度计测量亮度和色度值计算得出的。 重点分析高温下的响应时间、亮度均匀性、显示正常性。 检测方法。
3.1 响应时间检测
液晶屏的响应时间是同步传输信息的关键参数，主要包括上升时间和下降时间。 上升时间也称为开启时间，定义为亮度从0%变化到90%所需的时间； 下降时间也称为关闭时间，定义为亮度从100%变化到10%所需的时间。
使用响应时间检测模块来检测响应时间。 将液晶显示屏直接对准响应时间检测模块的高速检测器。 根据高速探测器采集的光信号波形分布可以给出上升时间和下降时间。 在测量液晶屏的上升时间时，必须捕获液晶屏发光的起始点，才能触发采集系统开始测试，从而获得液晶屏发光的整个连续过程。
响应时间检测模块的同步测试有三种方法：外部同步触发、光控触发、软件比较触发。 软件比较触发是在外部数据存储器中建立一个环形数据缓冲区。 测试开始后，软件控制读取AD转换结果，判断并存储在环形数据缓冲区中。 一旦大于设定值，则退出环形数据缓冲区，并将数据存储到另一个线性数据缓冲区中，直至测试结束。 最后将环形数据缓冲区中的数据放入线性数据缓冲区的前端即可得到完整的曲线。 。 该方法不会丢失微弱信号前沿数据，可以获得完整的波形，成本低显示器色差测试软件，稳定性高，兼容所有液晶显示器的测试。
3.2 亮度均匀性检测
亮度均匀性的检测方法分为：最大最小值法、平均法、空间分布法等。其中，空间分布法是利用多场彩色亮度计对整个液晶屏进行平面弧形扫描。 亮度均匀度按下式计算：
式中：Lmax(i0,j0)为液晶屏的最大亮度； L(i,j)为液晶屏上任意点(i,j)的亮度； l 背景杂散光是背景光的亮度。
由式(1)可知，得到各点的亮度L(i，j)后，即可得到整个显示屏的均匀度。 液晶屏上各点的u(i,j)值越接近1，均匀性越好。 该方法给出了液晶屏上每个位置点检测的详细信息，突出了均匀的空间位置分布。
图5为圆形液晶屏均匀性检测的空间分布。 从图中我们可以看到显示屏上各点发光的细节以及光信号的一致性，准确给出显示屏上某个坐标位置上一点的均匀度。
3.3 高温下显示正常性检测
在强光照射下，液晶屏表面温度会逐渐升高，照射10分钟后温度一般可达80℃。 因此，有必要检测液晶屏在强光照射下的正常工作情况。 检测方法是设置液晶屏显示彩色图像，在暗室条件下使用高分辨率CCD摄像头采集并存储液晶屏的图像。 其次，打开强光源，缓慢通电，直至强光下电流、电压稳定10分钟。 然后使用高分辨率CCD相机再次采集液晶屏的图像，并在强光下对液晶屏的表面进行比较和分析。 分析温度达到80℃前后采集的图像，查看液晶屏图像和颜色是否正常。 检测流程图如图6所示。
4 实验结果及检测精度分析 4.1 实验结果
在强光环境下，液晶屏测试设备对加固型液晶屏进行了全面的参数测试。 测试结果如表1所示，满足LCD性能测试大纲中的测试要求。
4.2 检测精度分析
LCD液晶显示器的综合参数检测受多种因素影响。 关键影响因素包括：环境杂散光、高精度多场色彩亮度计测量精度和响应时间检测模块测量精度。
环境杂散光的影响主要包括两部分：第一是环境本身的杂散光的影响，第二是液晶屏的照明照射到设备上引起的反射杂散光的影响。 对于第一类杂散光的影响，测试是在暗室条件下进行的[15]； 针对第二类杂散光的影响，由于液晶屏本身的照明，在安装调试液晶屏的平台表面产生大量的反射杂散光。 平台表面覆盖有高吸收率吸光绒，因此检测过程中可以忽略环境杂散光的影响。
高精度多视场色彩亮度计主要用于检测液晶屏的亮度与均匀度、色度与均匀度、对比度等。 符合JJG 211-2005《亮度计校准规程》标准要求的彩色亮度计，亮度示值误差为±2.5%，色坐标示值误差为±0.01。 通过定期测量和验证，可实现亮度参数检测精度3%、色度参数检测精度±0.01的性能指标。
响应时间检测模块主要用于检测LCD显示屏的响应时间。 影响其测量精度的主要因素是高速探测器的响应时间和信号采集模块的测量精度。 经瞬态光度标准装置校准后，响应时间测量精度优于3%。
5 结论
本文开发了一种强光环境下LCD液晶显示器综合检测装置。 详细介绍了强光源、响应时间检测模块、大型三轴检测平台和精密调节机构等关键部件，并对响应时间、亮度均匀性和高温进行了分析。 下面分析显示正常性等参数的检测方法，分析LCD液晶显示器的检测精度，从而系统地解决强光条件下LCD液晶显示器的质量检测和评估问题。 强光环境下液晶综合测试装置将广泛应用于液晶显示器性能测试、测试评估等领域。 随着液晶屏现场测量的需求日益迫切，未来将开发具有集成度高、测试功能齐全等一体化设计特点的液晶测量仪器。
