李　默

(國家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京100015)

超高清電視顯示技術(shù)和測(cè)量研究

李默

(國家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京100015)

摘要:針對(duì)近年來超高清電視的崛起，介紹了超高清電視顯示技術(shù)原理，分析了平板背光和曲面背光的產(chǎn)業(yè)定位、技術(shù)特點(diǎn)以及優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，引出主要顯示性能的測(cè)量項(xiàng)目與方法，并對(duì)一部分超高清電視的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了探討。最后對(duì)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞:超高清電視；顯示技術(shù)；色彩性能；測(cè)量方法；發(fā)展趨勢(shì)

近年來，隨著顯示技術(shù)和制造技術(shù)的快速發(fā)展，隨著人們對(duì)電視顯示效果的要求不斷提高。電視機(jī)迎來了繼CRT電視到平板電視(液晶和等離子)、標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視到全高清電視后的第三次重大技術(shù)革命——超高清電視。2012年5月柏林IFA貿(mào)易展示會(huì)上，LG首次展示了一款型號(hào)為L(zhǎng)M9600(84 in)的4K超高清電視。自此之后，松下、三星、索尼、夏普、創(chuàng)維、TCL等眾多企業(yè)紛紛宣告推出自己制造的4K超高清電視，隨后在2015年夏普分別推出80 in(1 in=2.54 cm)和70 in的8K超高清電視機(jī)80XU35A和70XU30A。不同類型背光(平板背光和曲面背光)的超高清電視，其顯示特點(diǎn)不盡相同，但均給使用者帶來更大顯示像素?cái)?shù)量、更大的觀看視角、更寬的色域、更高的清晰度和細(xì)節(jié)、更細(xì)微的人類視覺感官體驗(yàn)。

1超高清晰度顯示技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視的像素?cái)?shù)目為720×576。全高清電視(Full HDTV，F(xiàn)HDTV)的像素?cái)?shù)據(jù)提高到1 920×1 080(2K×1K)，簡(jiǎn)稱2K電視。UHDTV相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)如下：ITU-R BT.2020，SMPTE 2036。

國際電信聯(lián)盟ITU在2014年發(fā)布了ITU-R BT.2020《用于UHDTV超高清電視系統(tǒng)節(jié)目制作與國際節(jié)目交換的參數(shù)值——ITU推薦標(biāo)準(zhǔn)》[1]對(duì)超高清電視的圖像格式進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。建議書定義了下一代超高清電視(Ultra HDTV，簡(jiǎn)稱UHDTV)的格式，即超高清電視(UHDTV)的分辨率為W(寬)×H(高)=3 840×2 160(4K×2K)像素的電視(簡(jiǎn)稱4K電視)和W(寬)×H(高)=7 680×4 320(8K×4K)像素的電視(簡(jiǎn)稱8K電視)，此定義的是圖像空間特性。相比全高清電視(FHDTV)的像素?cái)?shù)目，其像素?cái)?shù)目提高了4倍和16倍。由于8K×4K分辨率是人眼的極限分辨率，4K×2K UHDTV最終向8K×4K UHDTV過渡，現(xiàn)階段4K顯示技術(shù)較易實(shí)現(xiàn)和市場(chǎng)普及。

美國電影及電視工程師協(xié)會(huì)SMPTE在2014年發(fā)布了SMPTE 2036最新標(biāo)準(zhǔn)：SMPTE ST 2036-1：2014《用于UHDTV超高清電視節(jié)目制作的圖像參數(shù)值》[2]。該標(biāo)準(zhǔn)建議了超高清節(jié)目制作用的接口標(biāo)準(zhǔn)提案、圖像傳輸方法和圖像參數(shù)值。SMPTE標(biāo)準(zhǔn)與ITU現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容相兼容。

根據(jù)ITU-R BT.2020建議書，ITU對(duì)超高清視頻顯示從圖像空間特性、圖像時(shí)間特性、系統(tǒng)色度特性、信號(hào)格式及數(shù)字表現(xiàn)參數(shù)進(jìn)行了規(guī)范[1]。具體內(nèi)容如表1～4。表5是HDTV系統(tǒng)的色度特性，可通過表3與表5的比較得出UHDTV更為寬廣的色域。

表1圖像空間特性

參數(shù)值圖像縱橫比16∶9像素?cái)?shù)水平×垂直7680×43203840×2160取樣點(diǎn)陣正交像素縱橫比1∶1(方形像素)像素尋址每行像素的順序是從左向右,行的順序是從上至下

表2圖像的時(shí)間特性

參數(shù)值幀頻率/Hz120,60,60/1.001,50,30,30/1.001,25,24,24/1.001掃描模式漸進(jìn)(逐行)

表3UHDTV系統(tǒng)的色度特性

參數(shù)值非線性預(yù)糾錯(cuò)前的光電傳輸特性假設(shè)為線性基色和用于參考的白色色品參數(shù)(CIE,1931)xy紅基色(R)0.7080.292綠基色(G)0.1700.797藍(lán)基色(B)0.1310.046參照白基色(D65)0.31270.3290色域覆蓋率/%57.29

表3中：假設(shè)為線性是指圖像信息在0～1的范圍內(nèi)可用RGB三色刺激值線性指出；主色和用于參考的白色是指圖像信息的色度值可在RGB基色和參照白基色的基礎(chǔ)上加以判定。

表4信號(hào)格式

參數(shù)值信號(hào)格式R'G'B'非線性傳輸功能恒定亮度Y'CC'BCC'RC非恒定亮度Y'C'BC'RE'=4.5E,0≤E≤βαE0.45+(α-1),β≤E≤1{(1)式中:E'是最終的非線性信號(hào);10比特系統(tǒng)中,α=1.099和β=0.0180;12比特系統(tǒng)中,α=1.0993和β=0.0181Y'C和Y'的衍生物Y'C=(0.2627R+0.6780G+0.0593B)'上式中:Y'C為根據(jù)彩色攝像機(jī)信道R,G,B衍生的亮度方程公式Y(jié)'=0.2627R'+0.6780G'+0.0593B'上式為根據(jù)彩色攝像機(jī)信道R,G,B衍生的亮度方程公式色差信號(hào)的衍生物C'BC=B'-Y'C1.9404,-0.9702≤B'-Y'C≤0B'-Y'C1.5816,0≤B'-Y'C≤0.7908ì?í??????上式為色差信號(hào)C'BC的衍生公式C'RC=R'-Y'C1.7184,-0.8592≤R'-Y'C≤0R'-Y'C0.9936,0≤R'-Y'C≤0.4968ì?í??????上式為色差信號(hào)C'BC的衍生公式C'B=B'-Y'1.8814上式為色差信號(hào)C'B的衍生公式C'R=R-Y'1.4746上式為色差信號(hào)C'R的衍生公式

表5HDTV系統(tǒng)的色度特性

參數(shù)值基色和用于參考的白色色品參數(shù)(CIE,1931)xy紅基色(R)0.64000.3300綠基色(G)0.30000.6000藍(lán)基色(B)0.15000.0600參照白基色(D65)0.31270.3290色域覆蓋率/%33.24

通過對(duì)表3(UHDTV)與表5(HDTV)系統(tǒng)比色法的比較，可以看出超高清電視在色域方面的優(yōu)點(diǎn)：在圖1 CIE 1931 XYZ的RGB色彩空間即表示自然界所有真實(shí)的色彩，一大和一小兩個(gè)三角形區(qū)域分別表示為UHDTV和HDTV系統(tǒng)能夠顯示出的色彩，直觀地得出UHDTV比HDTV在電視機(jī)上更為寬廣細(xì)致的色彩表現(xiàn)能力。

圖1　UHDTV與HDTV色域?qū)Ρ?/p>

2超高清電視平板和曲面顯示技術(shù)

從超高清電視誕生起，出現(xiàn)了平板顯示和曲面顯示兩大類超高清電視產(chǎn)品。從背光結(jié)構(gòu)、原理和驅(qū)動(dòng)方式、顯示特性都不一樣。2013年前并沒有OLED背光電視進(jìn)行量產(chǎn)，直到2014年開始實(shí)施生產(chǎn)。在IFA 2013展會(huì)SONY推出采用曲面屏幕的65 in的LED電視，型號(hào)為S990A。同年9月，LG發(fā)布55 in曲面電視55EA9800-CA；三星也推出55 in曲面電視KA55S9C。2014到2015年，在超高清電視范圍內(nèi)曲面背光產(chǎn)品持續(xù)上升發(fā)展，并呈現(xiàn)出與平板背光齊頭并進(jìn)的趨勢(shì)。

2.1超高清電視產(chǎn)業(yè)狀況分析

現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)告[3-4]指出，2015年全球電視市場(chǎng)的出貨量將達(dá)到4 800萬臺(tái)。2015年第二季度4K電視的出貨量比2014年同期增長(zhǎng)197%，達(dá)620萬臺(tái)。隨著4K電視的零售價(jià)格持續(xù)下降和生產(chǎn)工藝提升，4K產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸形成，是促使其出貨量增加的主要原因。中國國內(nèi)消費(fèi)者對(duì)于超高清電視的期望度持續(xù)上升，中國市場(chǎng)將成為超高清4K電視的重中之重。

2014年開始，超高清電視出現(xiàn)了曲面電視，曲面電視市場(chǎng)的逐漸發(fā)展分化為曲面LCD面板(LED背光)和AMOLED柔性面板兩種不同的技術(shù)領(lǐng)域，并同時(shí)獲得巨大的發(fā)展空間。2014—2015年間，引領(lǐng)曲面顯示超高清的LG及三星重點(diǎn)布局以AMOLED技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈。截止2015年第四季度，中國國內(nèi)將有8座TFT LCD及AMOLED八代線面板廠建成并投入運(yùn)作，預(yù)計(jì)全球平板4K面板保持持續(xù)增長(zhǎng)速度，并且2015—2017年曲面面板(曲面LCD面板及曲面AMOLED面板)在繼續(xù)增長(zhǎng)的同時(shí)，AMOLED的市場(chǎng)占有率將上升[5]。圖2是2013—2017年彎曲型LCD和OLED電視顯示屏出貨量。

圖2　2013—2017年彎曲型LCD和OLED電視顯示屏出貨量

2.2平板和曲面顯示技術(shù)特點(diǎn)

4K超高清電視按面板類型分為平板LCD面板(LED背光)和曲面面板，其中曲面面板又發(fā)展為曲面LCD面板(LED背光)和OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)柔性面板[6]。圖3對(duì)比了OLED結(jié)構(gòu)和LCD結(jié)構(gòu)的區(qū)別。

圖3　OLED基本結(jié)構(gòu)和LCD基本結(jié)構(gòu)

平板LCD面板(LED背光)的成像原理和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜(見圖3)。它是通過電壓控制液晶分子旋轉(zhuǎn)，從而遮擋背光控制顏色深淺(灰階亮度)，再通過偏振片和濾光片讓不同子像素顯示三原色，這樣就可以得到顏色和深淺可控的子像素點(diǎn)并通過像素陣列顯示不同的圖像了。TFT驅(qū)動(dòng)的LCD面板有幾種不同的液晶分子排列方式：TN、IPS、MVA、PVA面板。而實(shí)際結(jié)構(gòu)中，關(guān)鍵的液晶分子被夾在兩塊玻璃之間，由TFT(薄膜晶體管)施加電壓驅(qū)動(dòng)。

曲面LCD面板(LED背光)的LCD TFT技術(shù)不同于傳統(tǒng)平板LCD TFT技術(shù)。它是LCD面板曲面化和LED背光曲面化的結(jié)合產(chǎn)物，其本質(zhì)上是使用曲面LED背光的曲面LCD面板產(chǎn)品。因此曲面LCD面板(LED背光)存在兩個(gè)難題。第一，是LCD面板可進(jìn)行曲面彈性重塑，達(dá)到一定的曲率。對(duì)于每一個(gè)子像素點(diǎn)來說，液晶負(fù)責(zé)控制灰度，三原色濾光片控制顏色，它們必須一一對(duì)應(yīng)才能顯示正確的顏色。但LCD面板曲面化彎曲過程中出現(xiàn)的彩?；?CF)與陣列基板(TFT)的錯(cuò)位，導(dǎo)致顏色失真和漏光問題。而且LCD面板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是由多層材料組裝而成(圖3)，當(dāng)改變曲率時(shí)，多個(gè)材料的同時(shí)變化會(huì)導(dǎo)致各材料曲率的非同步。其次，國內(nèi)曲面LCD電視采用的都是液晶分子垂直排布的VA軟屏，在彎曲平面液晶面板過程中，屏幕當(dāng)中的液晶分子方向無法均勻改變，這都會(huì)帶來光學(xué)顯示的不良影響。解決方法是：設(shè)定延伸層，把曲面LCD面板的彎曲方向與像素電極的長(zhǎng)邊延長(zhǎng)方向保持一致，降低產(chǎn)生的色偏。第二，是背光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，目前的曲面LCD電視(LED背光)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其實(shí)是將導(dǎo)光板和背光板底座進(jìn)行了人工彎曲，因?yàn)槭怯盟芰现谱鞯膶?dǎo)光板和金屬制成的底座，所以這種物理彎曲的方式不適用于可彎曲型LCD電視。解決方法是：背光維持平坦物理狀態(tài)，避免背光模塊和面板間距不同而導(dǎo)致的亮度不均。實(shí)際上背光模塊又分為測(cè)入式和直下式背光兩種。側(cè)入式背光是LED光條布局在側(cè)面，其方向與面板彎曲方向垂直，只有調(diào)整光學(xué)膜(包括導(dǎo)光板)才能解決面板的亮度不均問題；直下式背光的亮度不均問題可通過調(diào)整光學(xué)膜及LED燈來解決。如圖4所示，平面LCD面板中的LED被等距隔開，曲面LCD面板中，通過調(diào)節(jié)LED的位置使畫面亮度均勻，比如改變每個(gè)光條中LED的間距(黃燈表示LED打開，粉燈表示關(guān))。

圖4　不同類型LCD直下式LED背光燈的剖面圖

AMOLED(有源矩陣)和PMOLED(無源矩陣)是OLED的兩種不同驅(qū)動(dòng)方式，AMOLED的基礎(chǔ)是有機(jī)物發(fā)光體， 采用像素陣列結(jié)構(gòu)，與PMOLED不同的是：AMOLED采用薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)電路獨(dú)立控制顯示器像素陣列的每個(gè)像素單元，實(shí)現(xiàn)整個(gè)像素陣列連續(xù)發(fā)光，且可設(shè)置補(bǔ)償電路來對(duì)各個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行亮度補(bǔ)償，使得AMOLED顯示器亮度均勻，發(fā)光效率高，使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)也避免了曲面液晶面板中常見的光柱、Mura云紋、漏光等現(xiàn)象。AMOLED與曲面LCD面板(LED背光)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：1)色域，AMOLED采用主動(dòng)發(fā)光，無背光結(jié)構(gòu)，因此具有更廣的色域。不過TFT LCD的發(fā)展路線圖表明LCD也在持續(xù)提高色域，因此AMOLED也要繼續(xù)突破技術(shù)。2)對(duì)比度，AMOLED可獨(dú)立控制每個(gè)像素單元的關(guān)閉來顯示更深的黑色，因此對(duì)比度大于LCD。3)視角，寬視角，相比液晶沒有光學(xué)失真現(xiàn)象[7]。4)功耗，更低的功耗，AMOLED顯示屏的每個(gè)像素都可獨(dú)立調(diào)控自身亮度，無恒定背光，因此節(jié)省了功耗。5)尺寸，由于沒有背光組件，曲面AMOLED的厚度大大小于LCD面板(LED背光)。但是，AMOLED的缺點(diǎn)是：目前技術(shù)處于高速發(fā)展時(shí)期，面臨著生產(chǎn)良品率不高的問題，因此導(dǎo)致成本較高。圖5是超高清電視中AMOLED面板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5　超高清電視中AMOLED面板

PMOLED(無源矩陣)沒有采用薄膜晶體管TFT(技術(shù))，其無源驅(qū)動(dòng)存在缺陷：高電壓或大電流的脈沖信號(hào)使發(fā)光效率很低，大電流降低OLED壽命，導(dǎo)致分辨率越高OLED的顯示壽命越短，因此不滿足高分辨率顯示屏的質(zhì)量要求。圖6是超高清電視中PMOLED面板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6　超高清電視中PMOLED面板

3超高清電視顯示性能測(cè)量方法

基于超高清電視的顯示原理和使用平面/曲面面板技術(shù)的超高清電視的大量涌現(xiàn)，同時(shí)目前國內(nèi)的《超高清顯示認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》起草較早，柔性面板技術(shù)尚未予以考量，且包括市場(chǎng)已淘汰的PDP型電視的項(xiàng)目，對(duì)超高清電視顯示性能的評(píng)價(jià)考量也不全面完整，因此下面將針對(duì)超高清電視(4K)的顯示性能提出了測(cè)量條件、測(cè)量用信號(hào)、測(cè)量項(xiàng)目和測(cè)量方法，最后通過對(duì)一定數(shù)量的4K被測(cè)樣機(jī)的測(cè)試數(shù)據(jù)來驗(yàn)證顯示性能測(cè)量方法。

3.1測(cè)量基本要求

圖像幀頻的要求：從我國實(shí)際電網(wǎng)工作頻率和規(guī)定超高清輸入格式的角度出發(fā)，4K系統(tǒng)選用25 Hz、50 Hz和100 Hz。接口要求：HDMI1.4接口支持刷新率為30 Hz，HDMI2.0接口支持刷新率為50 Hz或60 Hz。HDMI2.0是最新的端口標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)ITU標(biāo)準(zhǔn)[1]，由于本測(cè)試目的同理于觀看者角度，因此測(cè)試距離為超高清電視的1.5倍屏高。光學(xué)測(cè)試儀器應(yīng)放置在與顯示屏中心測(cè)試點(diǎn)P0(見圖7)正交垂直線上，且在整個(gè)測(cè)試過程中，光學(xué)測(cè)試儀器位置保持不動(dòng)。

圖7　九窗口信號(hào)測(cè)試點(diǎn)

3.2測(cè)量項(xiàng)目和方法

超高清電視中的平板LCD電視的光學(xué)顯示性能參數(shù)如亮度、對(duì)比度、亮度均勻性、色域覆蓋率、亮度可視角等的測(cè)量方法應(yīng)與高清電視測(cè)量原理相同，因此上述參數(shù)項(xiàng)目的測(cè)量步驟等同SJ/T 11348—2006《數(shù)字電視平板顯示器測(cè)量方法》[8]。而平板LCD電視應(yīng)與曲面LCD電視和OLED曲面電視的測(cè)量方法不同，考量超高清曲面電視的項(xiàng)目也應(yīng)依據(jù)曲面光學(xué)特點(diǎn)而不同。在表6中給出了超高清平板電視測(cè)量項(xiàng)目。在表7中給出了超高清曲面電視測(cè)量項(xiàng)目。

表6超高清平板電視測(cè)量項(xiàng)目

測(cè)試項(xiàng)目區(qū)域單位亮度中cd/m2對(duì)比度—倍亮度均勻性—%色域覆蓋率—%亮度可視角—度清晰度—電視線像素缺陷——

表7超高清曲面電視測(cè)量項(xiàng)目

測(cè)試項(xiàng)目區(qū)域單位亮度左中右cd/m2棋盤格對(duì)比度左中右倍亮度均勻性—%色域覆蓋率—%亮度可視角—度清晰度—電視線Mura(像素缺陷)——

上述超高清曲面電視測(cè)試項(xiàng)目中，除亮度均勻性外，亮度、棋盤格對(duì)比度、色域覆蓋率、亮度可視角、清晰度和Mura項(xiàng)目的測(cè)試方法和信號(hào)均與SJ/T 11348—2006不同，下面提出超高清曲面電視的測(cè)量方法。

3.2.1超高清曲面電視的亮度

其步驟是：被測(cè)樣機(jī)顯示九窗口信號(hào)，測(cè)試圖7中P0，P2，P4點(diǎn)的亮度值L0，L2，L4。圖8是九窗口信號(hào)測(cè)試點(diǎn)位置注解圖。

圖8　九窗口信號(hào)

3.2.2超高清曲面電視的棋盤格對(duì)比度

(8)

(9)

(10)

圖9　棋盤格信號(hào)測(cè)試點(diǎn)

圖10　棋盤格信號(hào)

3.2.3亮度均勻性

是指測(cè)試樣機(jī)屏幕中心與屏幕邊緣圖像之間的亮度差。測(cè)量步驟是：

1)顯示九窗口信號(hào)，亮度計(jì)放置在圖7所規(guī)定P0點(diǎn)相交的垂直線上保持不動(dòng)，測(cè)試距離為1.5倍顯示屏幕高度。

2)測(cè)試圖7所規(guī)定的P0～P8各個(gè)點(diǎn)的亮度值分別為L(zhǎng)0～L8。

3)用式(11)計(jì)算定點(diǎn)式亮度均勻性Pi

(11)

3.2.4色域覆蓋率

國際電信聯(lián)盟發(fā)布的ITU-R BT.2020標(biāo)準(zhǔn)，其定義的色域高達(dá)NTSC色域的133% (見圖1)。但在對(duì)超高清電視的色域覆蓋率測(cè)試的結(jié)果表示時(shí)，宜采用CIE 1976u′，v′均勻色空間中表示。將超高清電視還原的三基色(R，G，B)色度坐標(biāo)組成的三角形色域面積，或多元色電視各元色色度坐標(biāo)組成的多邊形色域面積，占CIE 1976u′，v′均勻色空間譜色軌跡色域面積(0.195 2)的百分比。測(cè)量步驟是：

3)對(duì)三基色電視(顯示器)，用式(12)計(jì)算三色色域面積S及色域覆蓋率GP

(12)

(13)

3.2.5亮度可視角

亮度可視角是在屏幕左區(qū)域和右區(qū)域的亮度減小到1/3時(shí)的水平可視角。測(cè)量步驟是：

1)顯示九窗口信號(hào)，在P0點(diǎn)正交垂直位置用亮度計(jì)測(cè)試圖8所規(guī)定的P2點(diǎn)和P4點(diǎn)的亮度值L2和L4；

2)以電視的中心為軸線，旋轉(zhuǎn)電視，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)镻2點(diǎn)位置靠近亮度計(jì)時(shí)，保持亮度計(jì)位置不變，測(cè)試P4點(diǎn)的亮度變?yōu)長(zhǎng)4/3時(shí)得到右視角；

3)以電視的中心為軸線，旋轉(zhuǎn)電視，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)镻4點(diǎn)位置靠近亮度計(jì)時(shí)，保持亮度計(jì)位置不變，測(cè)試P2點(diǎn)的亮度變?yōu)長(zhǎng)2/3時(shí)得到左視角；

4)1/3亮度的水平可視角即為左視角和右視角之和。

3.2.6超高清電視清晰度

其應(yīng)與高清晰度電視不同，圖11是4K超高清晰度復(fù)合測(cè)試圖例。

圖11　超高清晰度復(fù)合測(cè)試圖例

3.2.7Mura測(cè)試

Mura是將被測(cè)樣機(jī)顯示全屏白、全屏黑和全屏灰(30%、50%和70%灰度電平)，同時(shí)檢查電視機(jī)表面，尋找從幾個(gè)像素大小到小于屏幕對(duì)角線20%大小的任何會(huì)影響顯示亮度均勻性的缺陷，譬如斑駁、亮點(diǎn)或暗點(diǎn)。在報(bào)告中注明所有發(fā)現(xiàn)的缺陷的大小、數(shù)量、位置等。

4超高清電視測(cè)試結(jié)果分析

本次送測(cè)樣機(jī)均為4K超高清電視，平板送測(cè)樣機(jī)共20臺(tái)，曲面送測(cè)樣機(jī)共30臺(tái)(LCD曲面電視7臺(tái))。

4.1亮度測(cè)量結(jié)果

平板4K電視亮度結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖12，黑粗線是SJ/T 11348—2006限值350 cd/m2，其中9臺(tái)低于該限值，最高值為513 cd/m2，最低值為294 cd/m2；曲面4K電視亮度結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖13，測(cè)量結(jié)果均高于300 cd/m2，最高值(L0，L2，L4)為523/455/467 cd/m2，其中22臺(tái)OLED曲面電視亮度處于350～450 cd/m2區(qū)間內(nèi)，說明OLED補(bǔ)償電路對(duì)發(fā)光效率提高不少。

圖12　平板4K電視亮度測(cè)量結(jié)果

圖13　曲面4K電視亮度測(cè)量結(jié)果

4.2對(duì)比度測(cè)量結(jié)果

圖14　平板電視對(duì)比度測(cè)量結(jié)果

圖15　曲面4K電視對(duì)比度測(cè)量結(jié)果

4.3亮度均勻性測(cè)量結(jié)果

平板4K電視亮度均勻性結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖16，黑粗線是SJ/T 11348—2006限值75%，最高值為88.0%，最低值為64.6%，其中8臺(tái)低于限值；曲面4K電視亮度均勻性結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖17，最高值為97.0%，最低值為70.6%(曲面LCD)，OLED曲面4K電視亮度均勻性大部分分布在80%～90%間，統(tǒng)計(jì)分析較為集中。

圖16　平板4K電視亮度均勻性測(cè)量結(jié)果

圖17　曲面4K電視亮度均勻性測(cè)量結(jié)果

4.4色域覆蓋率測(cè)量結(jié)果

平板4K電視色域覆蓋率結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖18，黑粗線是SJ/T 11348—2006限值32%，均高于限值。最高值為36.6%，最低值為32.3%；曲面4K電視色域覆蓋率結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖19，最高值為47.6，最低值為33.9%，共26臺(tái)高于40%，可以說明4K電視較HDTV電視的色域覆蓋率提高很大，其中曲面OLED的4K電視尤為突出(超高清電視的色域覆蓋率理論值為57.3%，見表3)。

圖18　平板4K電視色域覆蓋率測(cè)量結(jié)果

圖19　曲面4K電視色域覆蓋率測(cè)量結(jié)果

4.5亮度可視角

平板4K電視亮度可視角結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖20，黑粗線是SJ/T 11348—2006限值120°，沒有樣機(jī)達(dá)到限值。最高值為100°，最低值為76°；曲面4K電視亮度可視角結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖21，最高值為170°，最低值為140°。由于曲面的彎曲特點(diǎn)，本測(cè)量方法能夠客觀體現(xiàn)曲面可視角的能力，測(cè)量結(jié)果同時(shí)說明彎曲特性的4K電視的視角提高明顯，尤其是采用OLED的4K電視。

圖20　平板4K電視亮度可視角測(cè)量結(jié)果

圖21　曲面4K電視亮度可視角測(cè)量結(jié)果

4.6清晰度測(cè)量結(jié)果

本次測(cè)量的平板和曲面4K電視的清晰度，均達(dá)到2 160電視線。而且主觀測(cè)試清晰度時(shí)亦能夠感受到細(xì)節(jié)畫質(zhì)的巨大提高。

4.7像素缺陷和Mura測(cè)量結(jié)果

平板4K電視的像素缺陷測(cè)量中，有2臺(tái)各測(cè)出有1個(gè)像素缺陷點(diǎn)；曲面4K電視的Mura測(cè)量中，有3臺(tái)各測(cè)出1個(gè)暗點(diǎn)，其中2臺(tái)出現(xiàn)在左下角，1臺(tái)出現(xiàn)在右下角。說明包括OLED在內(nèi)的曲面電視的生產(chǎn)工藝仍需不斷提高，在面板和背光模組彎曲化的同時(shí)，保證將Mura降低至最低限度。

5小結(jié)

本次送測(cè)樣機(jī)是中國電子商會(huì)組織送樣樣機(jī)，品牌涵蓋市場(chǎng)主要品牌，測(cè)量結(jié)果能夠比較客觀地反映目前超高清電視的顯示性能。對(duì)于超高清電視中出現(xiàn)的平板和曲面兩種技術(shù)和形態(tài)的產(chǎn)品，針對(duì)性地提出了不同的測(cè)量項(xiàng)目和方法，并進(jìn)行了測(cè)量。大部分4K平板被測(cè)樣機(jī)達(dá)到SJ/T 11348—2006限定值要求，且LED背光的4K平板LCD電視仍在技術(shù)提升；另一方面，曲面LCD電視測(cè)量結(jié)果與4K平板結(jié)果接近，而OLED曲面電視測(cè)量結(jié)果在亮度、對(duì)比度、亮度均勻性、色域覆蓋率、亮度可視角方面均比4K平板有較大提高，但仍需提高生產(chǎn)良品率、降低缺陷點(diǎn)。從發(fā)展趨勢(shì)看，多領(lǐng)域?qū)Ω呱蚋叻直媛实囊笤絹碓礁?；從技術(shù)發(fā)展的角度看，OLED新材料的應(yīng)用、OLED(紅光、濾光、藍(lán)光)發(fā)光器件的壽命效率的持續(xù)提高，保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠性，不久市場(chǎng)將出現(xiàn)4K平板電視與OLED曲面4K電視齊頭并進(jìn)的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]ITU-R BT.2020，Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange[S].2014.

[2]SMPTE ST 2036-1，Ultra high definition television - image parameter values for program production [S].2014.

[3]林宇. 我國平板電視行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展研究[D]. 成都：西南財(cái)經(jīng)大學(xué)，2013.

[4]徐軍，錢占飛，賀岸，等.V4K超高清電視發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告[J].中國數(shù)字電視，2013(10)：24-29.

[5]JEONG Y，BYUNGUN Y. Development of patent roadmap based on technology roadmap by analyzing patterns of patentdevelopment [J]. Technovation，2015(SI)：37-52.

[6]喬元昆，孫曉. 曲面電視發(fā)展趨勢(shì)與研究[J]. 電視技術(shù)，2015,39(9)：32-34.

[7]倪海龍. AMOLED的中國崛起[J].中國發(fā)明與專利，2014(4)：126-127.

[8]SJ/T 11348—2006，數(shù)字電視平板顯示器測(cè)量方法[S].2006.

責(zé)任編輯：閆雯雯

Ultra high definition television(UHDTV)display technology and measurement research

LI Mo

(NationalTesting&InspectionCenterforRadio&TVProductsofChina，Beijing100015，China)

Abstract:In recent years， ultra high definition TV is rising， Ultra high definition television(UHDTV)display technology principle is introduced. The flat-panel backlight and surface backlight industry location， technical characteristics， advantages and disadvantages are analyzed in this paper. On this basis， leads to the main display performance measurement projects and method， and the test results of a part of ultra high definition TV are discussed. In the end， the development trend of the industry is analyzed and discussed.

Key words:ultra high definition television；display technology；color performance；measurement methods；development trends

中圖分類號(hào)：TN948

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.16280/j.videoe.2016.06.012

收稿日期：2016-03-03

文獻(xiàn)引用格式：李默. 超高清電視顯示技術(shù)和測(cè)量研究[J].電視技術(shù)，2016，40(6)：57-67.

LI M. Ultra high definition television(UHDTV)display technology and measurement research [J].Video engineering，2016，40(6)：57-67.