前言

目前，主流的顯示屏產(chǎn)品以TFT-LCD與AMOLED的應(yīng)用最為普遍。從顯示技術(shù)來看，TFT-LCD是非主動發(fā)光方式，以其成本較低、可實(shí)現(xiàn)多像素化、抑制串?dāng)_和對比度高、亮度高響應(yīng)時間快等特點(diǎn)廣泛被應(yīng)用于手機(jī)、電腦、平板顯示、汽車導(dǎo)航等終端產(chǎn)品。主動發(fā)光型AMOLED以其色域廣，可顯示鮮艷的圖像，在最近幾年逐漸走入顯示產(chǎn)品市場，但其亮度低、壽命短的問題還是制約了AMOLED的大規(guī)模的應(yīng)用。除了AMOLED屬于主動反光的形式，如今最新的QDLCD和傳統(tǒng)的LCD都是背光源發(fā)光，所以無論是TFT-LCD或是AMOLED屏，解決好其顯示亮度、色度、色域、均勻性，對比度之間的問題，是為終端顯示良品評估檢測所必須的技術(shù)前提。其中背光模組的亮度與色度的均勻性直接影響顯示屏的最終顯示效果。

對應(yīng)顯示性能（包括亮度、對比度、視角、響應(yīng)時間、色域等參數(shù)）的檢測，大部分背光模組生產(chǎn)商在檢測的階段會采用點(diǎn)式亮度計搭載測量平臺的方案，以點(diǎn)式亮度計搭配自動旋轉(zhuǎn)測量平臺測若干個點(diǎn)的亮度和色坐標(biāo)等參數(shù)，然后進(jìn)行均勻性與色域的計算及分析。然而，點(diǎn)式亮度計在測量時存在一定的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。譬如說，點(diǎn)式亮度計測量精度更高，但取點(diǎn)花費(fèi)的時間較長。中小尺寸顯示屏的測量對檢測效率有較高要求，對一些產(chǎn)量較大的企業(yè)，只用點(diǎn)式亮度計顯然不能滿足日常檢測負(fù)荷。

研究與實(shí)驗(yàn)

對于顯示屏效果評估，不應(yīng)只局限于定點(diǎn)的測量，建議背光模組或顯示屏、觸摸屏生產(chǎn)商考慮引入二維色彩亮度計對整塊背光模組或者LCD全局進(jìn)行測量。同時，采用精度較好的點(diǎn)式亮度計保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。需要注意的是，二維色彩亮度計應(yīng)當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匕凑誄IE指定的視覺效率函數(shù)V（λ）與人眼配色函數(shù)曲線計算，采用XYZ的濾色片光學(xué)儀器較一般的RGB彩色攝相機(jī)的測量結(jié)果與人眼視覺效果更加匹配。二維色彩亮度計雖屬濾光片式,但由于其CCD探測器不同且具有大視場,可以對被測顯示屏每個像素點(diǎn)的亮度與色度進(jìn)行評估，這給研發(fā)生產(chǎn)人員在背光模組設(shè)計、觸控屏的整體效果分析提供極大的支持。

為了更好地說明點(diǎn)式亮度計與二維色彩亮度計兩者在顯示效果評估中的應(yīng)用，了解兩種測量方法的特點(diǎn)。本文引入了對比實(shí)驗(yàn)，分別用點(diǎn)式色彩亮度計CS-2000與二維色彩亮度計CA-2500搭配XY軸平臺測量樣品。以測量同一塊LED背光模組為例，在同等測量距離下選取相同位置的測量點(diǎn)做數(shù)據(jù)比對以驗(yàn)證面測方法的可行性。

在實(shí)驗(yàn)中，我們首先采用柯尼卡美能達(dá)的分光輻射亮度計CS-2000，安置在帶XY軸的測試平臺內(nèi)測量LED背光模組（尺寸53mm?87.3mm）保證測量條件設(shè)置如下：

1）在照度值小于0.01lx的暗箱環(huán)境下測量;

2）環(huán)境溫度23℃，相對濕度65%

3）校準(zhǔn)儀器的水平與垂直方位，檢查亮度計是否處于水平和垂直于樣品進(jìn)行測量；

4）保證亮度計與該背光模組樣品的垂直距離為500mm

5）選擇1°測量角，樣品的實(shí)際測量點(diǎn)大小為?7.78mm

6）測試點(diǎn)(行?列)：3?3個

7）點(diǎn)亮背光10分鐘，待穩(wěn)定后開始測量

8）測量項(xiàng)目包括：亮度Lv，色坐標(biāo)xy，相關(guān)色溫Tcp

9）分析結(jié)果包括：亮度均勻性對比(%),色溫均勻性對比(%),每個點(diǎn)的數(shù)據(jù)偏差(%)

測量數(shù)據(jù)如表1所示，測量過程如圖1所示：

表1、CS-2000配XY測量平臺測試3?3個點(diǎn)的亮度與色度數(shù)據(jù)

圖1、CS-2000配XY測量平臺測9個點(diǎn)的位置

然后，我們采用二維色彩亮度計CA-2500裝置在XY軸測量平臺，設(shè)置如下的測量條件并測量同一LED背光模組樣品（尺寸53mm?87.3mm）。

1）在照度值小于0.01lx的暗箱環(huán)境下測量;

2）環(huán)境溫度23℃，相對濕度65%

3）校準(zhǔn)儀器的水平與垂直方位，檢查亮度計是否處于水平和垂直于樣品進(jìn)行測量；

4）保證亮度計與該背光模組樣品的垂直距離為500mm

5）在拍攝的樣品圖片中同樣取3?3個點(diǎn)，按比例計算每個測量點(diǎn)的像素

6）點(diǎn)亮背光10分鐘，待穩(wěn)定后開始測量

7）測量項(xiàng)目包括：亮度Lv，色坐標(biāo)xy，相關(guān)色溫Tcp

8）分析結(jié)果包括：亮度均勻性對比(%),色溫均勻性對比(%),每個點(diǎn)的數(shù)據(jù)偏差(%)

圖2、二維色彩亮度計CA-2500拍攝背光模組圖片后在軟件取9個測量點(diǎn)

采用二維色彩亮度計在拍攝了樣品圖片后，需按照標(biāo)準(zhǔn)測量點(diǎn)的位置（參考前面實(shí)驗(yàn)：CS-2000在1°測量角，距離500mm，測量點(diǎn)直徑為?7.78mm）去布置測量點(diǎn)的大小與邊距。

圖3、在參考點(diǎn)設(shè)置中設(shè)置每個測量點(diǎn)的大小與邊距

具體選點(diǎn)的計算方法如下：

1.測量點(diǎn)直徑的像素點(diǎn)（在典型測量距離500mm下，用CA-2500加標(biāo)準(zhǔn)鏡頭可測量尺寸為212mm的物體）。假設(shè)，直徑像素為d，整個面積尺寸為Area，可測物體尺寸為Size，實(shí)際測量點(diǎn)的直徑為d'

d=(Area/Size)?d'=（980pixel/212mm）?7.78mm=35pixel

2.測量點(diǎn)的上下邊距與左右邊距(CS-2000在1°測量角，典型測量距離500mm，測量點(diǎn)的左右邊距為1.5mm，上下邊距為5mm)

左右邊距：(Area/Size)?1.5mm=7pixel

上下邊距：(Area/Size)?5mm=23pixel

在測量點(diǎn)的位置坐標(biāo)設(shè)置好后，通過軟件CA-S25w可直接讀取每個等同于點(diǎn)式亮度計條件下測量的觀測點(diǎn)的亮度與色度數(shù)據(jù)：

表2、CA-2500配XY測量平臺測試3?3個點(diǎn)的亮度與色度數(shù)據(jù)

理論上，分光型的色彩亮度計CS-2000能讀取光譜數(shù)據(jù)，且其測量半波寬在5nm以下，以CS-2000測量得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更高，可作為基準(zhǔn)機(jī)。但本實(shí)驗(yàn)通過對比發(fā)現(xiàn)，以二維色彩亮度計CA-2500測得的數(shù)據(jù)與CS-2000測得的數(shù)據(jù)也十分接近。以中心點(diǎn)的數(shù)據(jù)及整體亮度與色溫均勻性作參照對比，不難發(fā)現(xiàn)分光型點(diǎn)式亮度計與二維色彩亮度計的測量數(shù)據(jù)相差不多：

表3、CS-2000與CA-2500測量數(shù)據(jù)對比

但是，如果二維色彩亮度計不能完全垂直于被測樣品表面測量，可能由于安裝儀器時導(dǎo)致帶有一定偏角去測量樣品，則會造成視場角不同引起測量誤差。本文實(shí)驗(yàn)同樣對帶偏角測量的情況做了數(shù)據(jù)分析，如表4所示：

表4、CA-2500帶1°仰角與垂直被測樣品時測量的數(shù)據(jù)對比

CA-2500不帶仰角垂直于被測樣品測量時，亮度較基準(zhǔn)機(jī)CS-2000的測量結(jié)果差4%，色度較CS-2000的測量結(jié)果差1%；如果CA-2500帶1°仰角于被測樣品作測量，數(shù)據(jù)較基準(zhǔn)機(jī)CS-2000在亮度上差6%，色度沒有很大差異。儀器帶仰角測量對亮度的測量結(jié)果影響有較大差異，而當(dāng)CA-2500能垂直于被測樣品測量時，亮度與色度數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)機(jī)CS-2000的測量結(jié)果非常接近。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)二維色彩亮度計測量結(jié)果與點(diǎn)式亮度計測量結(jié)果有較大偏差時，理應(yīng)首先檢測儀器位置是否與樣品上方垂直法線處于同一直線。