前言

目前，主流的显示屏产品以TFT-LCD与AMOLED的应用最为普遍。从显示技术来看，TFT-LCD是非主动发光方式，以其成本较低、可实现多像素化、抑制串扰和对比度高、亮度高响应时间快等特点广泛被应用于手机、电脑、平板显示、汽车导航等终端产品。主动发光型AMOLED以其色域广，可显示鲜艳的图像，在最近几年逐渐走入显示产品市场，但其亮度低、寿命短的问题还是制约了AMOLED的大规模的应用。除了AMOLED属于主动反光的形式，如今最新的QDLCD和传统的LCD都是背光源发光，所以无论是TFT-LCD或是AMOLED屏，解决好其显示亮度、色度、色域、均匀性，对比度之间的问题，是为终端显示良品评估检测所必须的技术前提。其中背光模组的亮度与色度的均匀性直接影响显示屏的最终显示效果。

对应显示性能（包括亮度、对比度、视角、响应时间、色域等参数）的检测，大部分背光模组生产商在检测的阶段会采用点式亮度计搭载测量平台的方案，以点式亮度计搭配自动旋转测量平台测若干个点的亮度和色坐标等参数，然后进行均匀性与色域的计算及分析。然而，点式亮度计在测量时存在一定的优点与缺点。譬如说，点式亮度计测量精度更高，但取点花费的时间较长。中小尺寸显示屏的测量对检测效率有较高要求，对一些产量较大的企业，只用点式亮度计显然不能满足日常检测负荷。

研究与实验

对于显示屏效果评估，不应只局限于定点的测量，建议背光模组或显示屏、触摸屏生产商考虑引入二维色彩亮度计对整块背光模组或者LCD全局进行测量。同时，采用精度较好的点式亮度计保证测量数据的准确性。需要注意的是，二维色彩亮度计应当严谨地按照CIE指定的视觉效率函数V（λ）与人眼配色函数曲线计算，采用XYZ的滤色片光学仪器较一般的RGB彩色摄相机的测量结果与人眼视觉效果更加匹配。二维色彩亮度计虽属滤光片式,但由于其CCD探测器不同且具有大视场,可以对被测显示屏每个像素点的亮度与色度进行评估，这给研发生产人员在背光模组设计、触控屏的整体效果分析提供极大的支持。

为了更好地说明点式亮度计与二维色彩亮度计两者在显示效果评估中的应用，了解两种测量方法的特点。本文引入了对比实验，分别用点式色彩亮度计CS-2000与二维色彩亮度计CA-2500搭配XY轴平台测量样品。以测量同一块LED背光模组为例，在同等测量距离下选取相同位置的测量点做数据比对以验证面测方法的可行性。

在实验中，我们首先采用柯尼卡美能达的分光辐射亮度计CS-2000，安置在带XY轴的测试平台内测量LED背光模组（尺寸53mm?87.3mm）保证测量条件设置如下：

1）在照度值小于0.01lx的暗箱环境下测量;

2）环境温度23℃，相对湿度65%

3）校准仪器的水平与垂直方位，检查亮度计是否处于水平和垂直于样品进行测量；

4）保证亮度计与该背光模组样品的垂直距离为500mm

5）选择1°测量角，样品的实际测量点大小为?7.78mm

6）测试点(行?列)：3?3个

7）点亮背光10分钟，待稳定后开始测量

8）测量项目包括：亮度Lv，色坐标xy，相关色温Tcp

9）分析结果包括：亮度均匀性对比(%),色温均匀性对比(%),每个点的数据偏差(%)

测量数据如表1所示，测量过程如图1所示：

表1、CS-2000配XY测量平台测试3?3个点的亮度与色度数据

图1、CS-2000配XY测量平台测9个点的位置

然后，我们采用二维色彩亮度计CA-2500装置在XY轴测量平台，设置如下的测量条件并测量同一LED背光模组样品（尺寸53mm?87.3mm）。

1）在照度值小于0.01lx的暗箱环境下测量;

2）环境温度23℃，相对湿度65%

3）校准仪器的水平与垂直方位，检查亮度计是否处于水平和垂直于样品进行测量；

4）保证亮度计与该背光模组样品的垂直距离为500mm

5）在拍摄的样品图片中同样取3?3个点，按比例计算每个测量点的像素

6）点亮背光10分钟，待稳定后开始测量

7）测量项目包括：亮度Lv，色坐标xy，相关色温Tcp

8）分析结果包括：亮度均匀性对比(%),色温均匀性对比(%),每个点的数据偏差(%)

图2、二维色彩亮度计CA-2500拍摄背光模组图片后在软件取9个测量点

采用二维色彩亮度计在拍摄了样品图片后，需按照标准测量点的位置（参考前面实验：CS-2000在1°测量角，距离500mm，测量点直径为?7.78mm）去布置测量点的大小与边距。

图3、在参考点设置中设置每个测量点的大小与边距

具体选点的计算方法如下：

1.测量点直径的像素点（在典型测量距离500mm下，用CA-2500加标准镜头可测量尺寸为212mm的物体）。假设，直径像素为d，整个面积尺寸为Area，可测物体尺寸为Size，实际测量点的直径为d'

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

2.测量点的上下边距与左右边距(CS-2000在1°测量角，典型测量距离500mm，测量点的左右边距为1.5mm，上下边距为5mm)

左右边距：(Area/Size)?1.5mm=7pixel

上下边距：(Area/Size)?5mm=23pixel

在测量点的位置坐标设置好后，通过软件CA-S25w可直接读取每个等同于点式亮度计条件下测量的观测点的亮度与色度数据：

表2、CA-2500配XY测量平台测试3?3个点的亮度与色度数据

理论上，分光型的色彩亮度计CS-2000能读取光谱数据，且其测量半波宽在5nm以下，以CS-2000测量得到的数据准确性更高，可作为基准机。但本实验通过对比发现，以二维色彩亮度计CA-2500测得的数据与CS-2000测得的数据也十分接近。以中心点的数据及整体亮度与色温均匀性作参照对比，不难发现分光型点式亮度计与二维色彩亮度计的测量数据相差不多：

表3、CS-2000与CA-2500测量数据对比

但是，如果二维色彩亮度计不能完全垂直于被测样品表面测量，可能由于安装仪器时导致带有一定偏角去测量样品，则会造成视场角不同引起测量误差。本文实验同样对带偏角测量的情况做了数据分析，如表4所示：

表4、CA-2500带1°仰角与垂直被测样品时测量的数据对比

CA-2500不带仰角垂直于被测样品测量时，亮度较基准机CS-2000的测量结果差4%，色度较CS-2000的测量结果差1%；如果CA-2500带1°仰角于被测样品作测量，数据较基准机CS-2000在亮度上差6%，色度没有很大差异。仪器带仰角测量对亮度的测量结果影响有较大差异，而当CA-2500能垂直于被测样品测量时，亮度与色度数据与基准机CS-2000的测量结果非常接近。

当发现二维色彩亮度计测量结果与点式亮度计测量结果有较大偏差时，理应首先检测仪器位置是否与样品上方垂直法线处于同一直线。