学习资料光学测量部分

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1、第 二 章：光 学 测 量张锋 陆海锋 刘金良 尚光强1. 科技中心WESTAR机台光学测量31.1测量环境和条件31.2测量光学机31.3测量项目3亮度3亮度均匀性41.3.3 对比度4色度4色温5色域51.3.7 视角6响应时间61.3.9 Gamma71.3.10 串扰71.3.11 Flicker8残像8绿付91.3.15 Mura10坏点10漏光102国家电子行业标准112.1适用范围112.2 测试仪器112.3测量环境与条件11对比度132.4.4 白色色度误差15基色色度坐标15相关色温15色域覆盖率15白色色度不均匀性162.4.9 可视角16像素缺陷17残留影像17白平衡误

2、差18亮度均匀性与视角的关系19色度与视角的关系19响应时间19灰阶响应时间20亮度非线性20亮度启动特性20漏光212.4.20 运动图像拖尾时间213国家标准（未颁布）233.1适用范围233.2标准测量条件233.3测量方法25亮度和亮度均匀性25预热特性26响应时间（开时间，关时间，上升时间，下降时间、灰阶响应时间）27闪烁273.3.5 亮度对比度28视角范围29有效显示区域表面的镜面反射系数293.3.8 白色色度和色度均匀性（仅对矩阵显示器）304.TCO平板显示光学量测标准354.1标准适用对象354.2测量光学机354.3测量条件354.4光学内容量测项目：364.4.1 亮

3、度37亮度均匀性374.4.3 亮度均匀性与角度关系374.4.4 对比度394.4.5 对比度与角度关系40 相关色温CCT变化40色度均匀性414.4.8 RGB settings414.4.10 色彩灰阶线性42响应时间424.4.12 黑度435SPWG光学量测部分445.1 测量设备445.2 测量环境445.3量测内容44亮度445.3.2 对比度455.3.3 白色均匀性455.3.4 Color Gamma45其它量测项目451. 科技中心Westar机台光学测量1.1测量环境和条件 环境温度：252 环境湿度：5010% RH 环境照度: 2 Lux (暗室) 预热：待测试面

4、板以最高亮度设立状态预热 20 “之面板预热时间为4060分钟 测量距离和角度：为了保证测量的稳定性，避免个别像素波动造成的误差，测量光斑要包含大于等于500像素, 我们测量时一般选为测量角度1、1000mm测量距离或是测量角度2、500mm，如图2.1。图2.11.2测量光学机BM-5A (Color Filter Photometer-PMT based)：亮度色度计SR-3 (Spectroradiometer) ：亮度色度计TRD (photometers)：测量响应时间1.3测量项目亮度；亮度均匀性；对比度；色度；色温；色域 ；视角；响应时间；10；Gamma；串扰；Flicker；

5、残像；绿付；Mura；坏点；漏光亮度定义:单位面积单位立体角内的光通量(单位面积的光强度), 单位：cd/m2测量位置和画面: LCD屏中心L255(P5), 可依据厂商的要求测试中心点（1点）、5点（SPWG)平均数值作为面板的亮度，图2.2结果判定：根据不同机种规格值图2.2亮度均匀性测量画面：全白画面 L255测量位置：5点均匀性：P5, P10P13, 9点均匀性：P1P9, 13点均匀性：P1P13，见图2.3。图2.3测量结果：Uniformity=Lmax/Lmin结果判定：15寸:5P Uniformity1.2，注：15寸 5点位置为距离1/6H(W)处 19W: 9P Un

6、iformity1.2 对比度 定义：CR=L255(P5)/L0(P5) 测量画面：L255（P5）：中心点全部画面为100%输出之白色画面L0（P5）： 中心点全部画面为0%输出之黑色画面结果判定：根据不同机种规格值色度定义：量测主要颜色画面之CIE1931或CIE1976色度值，见图2.4。测试图案：白，红，绿，蓝 L255画面（中心点）测量结果：Wx, Wy, Rx, Ry, Gx, Gy, Bx,By或W u, W v, R u, R v, G u, G v, B u, B v结果判定：一般有两种规格：Wx=0.313, Wy=0.329 (对应色温6500K) Wx=0.283,

7、Wy=0.297 (对应色温9300K)误差范围：0.005图2.4色温定义：光源发射光颜色与黑体在某一温度下辐射光颜色相同时，黑体的温度称为光源的色温。维恩定律：黑体温度增高，向短波方向移动，所以高色温白光偏蓝，低色温白光偏红。测量画面和位置：中心点L255全白画面色温计算公式：测量出中心色度Wx,Wy，代入下面公式计算得出色温T (K)=-437n3 +3601n2 -6861n+5514.31 (n=(Wx-0.332)/(Wy-0.1858)判定标准：根据规格确定，一般推荐色温为6500K和9300K。色域定义：量测主要颜色画面之色度值,并计算其三角形面积与NTSC百分比(NTSC(N

8、ational Television System Committee， 国际电视标准委员会，它规定了彩色电视广播标准，上图中蓝色的三角形区域为NTSC所规定的色域范围，所有彩色显示和印刷等设备均以NTSC区域为标准，以表示)，见图2.5。测试图案：红，绿，蓝 L255画面（中心点）公式：Gamut=316.1*|(Rx-Bx)*(Gy-By)-(Gx-Bx)*(Ry-By)Gamut=256.1*|(Ru-Bu)*(Gv-Bv)-(Gu-Bu)*(Rv-Bv)|判断标准：根据规格确定，一般普通显示器要求色域72%NTSC标准（100%）普通显示器（72%）准（100%）图2.5 视角定义：C

9、R大于10 的可视角度测试画面和位置：全白全黑画面中心点位置测量步骤：1. 沿X轴+90至-90 不同角度测全白全黑画面时中心亮度，间隔5 量测一次。见图2.6。2. 沿Y轴+90至-90 不同角度测全白全黑画面时中心亮度，间隔5 量测一次。3计算出对比度等于10的角度X+(上视角),X-(下视角),Y+(左视角)和Y-(右视角)。判断标准：根据规格确定图2.6响应时间定义：分传统响应时间和灰阶响应时间1）传统(黑白)响应时间：T=Tr+Tf，Tr是亮度由最暗(10%)到最亮（90%）的上升时间(或相反)，Tf是亮度 90%到10%的下降时间(或相反)，见图2.7。2）灰阶响应时间(GTG)：

10、任意两个灰阶A与B(A f 0 Hz 范围内的每一个频率，确定光谱中的功率并找出最高功率值Pfmax。闪烁等级F依照下式获得：F=10log (Pfmax / P0)dB （7）图2.28 图2.29 规定条件：为了描述与标准测量条件的偏差，测量情况应该做记录。 亮度对比度目的：本部分是为了检测液晶显示器的亮度对比度（简称对比度）。测量装置：测量装置应该包括一个亮度计、一个驱动电源和驱动信号发生器。测量方法：液晶显示器的对比度不能直接用无图像显示的探测器来测量。它应该作为显示器在亮和暗两个状态下的连续测量的亮度值的比率来测量。除了驱动电压保持稳定以外，所有的其他条件（比如温度、照度等等）在两次

11、测量亮度值的时候也要保持稳定。测量条件为标准测量条件：在全屏白和全屏黑的模式下，测量屏幕中心点p0点的亮度值，得到两个亮度值Lw和LB，全屏状态下的对比度C可计算得到：对比度为 规定条件：为了描述与标准测量条件的偏差，测量情况应该做记录。视角范围目的和定义：该方法用于测量对应最大对比度的角度（，）（视向峰值），同时还能测得它的视角范围(水平和垂直方向的视角范围)，也就是对比度的值大于限定值CRva (CRva=10) 时所对应的视角范围。设定的视向是制造商所规定的首选视向（也经常叫作“最优” 视向）。测量装置：亮度计，驱动电源，信号发生器和量角器。测量方法：测量应该在暗室并且标准的测量环境下进

12、行。显示屏的顶部位于“向上”的方向，相对应的面正对着探测器。显示屏的视向以图2中所示的极坐标的方式给出。在p0点测量相应的对比度（如图3所示）视向峰值定义为最大对比度CRva的方向。水平视向范围（也就是水平视角范围）定义为： 垂直视向范围（也就是垂直视角范围）定义为： 其中3、6、9、12分别对应在3、6、9、12点方向上找到对比度CRva的极限值的角，一般以四个方向的测试值来表征视角范围。规定条件：为了描述与标准测量条件的偏差，测量情况应该做记录。有效显示区域表面的镜面反射系数目的： 这个方法是用来测量来自显示器外部的入射光所引起的显示器有效显示区域的镜面反射率的。测量装置： 测量装置应该包

13、括一个可调孔径的光源（1度到15度），一个亮度计和一个定位装置。测量方法：测量在标准测量条件下完成。光源、被测器件和亮度计的相对位置固定，使光源和亮度计共面，并使他们分别于DUT表面的法线成15度的夹角，如图2.29所示。光源的孔径角从位于被测器件上的测量点的中心测量。测量过程中应该不包含其他的光源（比如，被测器件不应该被背光源照亮；然而，镜面反射率可能在空闲状态下测量，被测器件的暗或者亮的状态）。亮度计将聚焦在光源的出射端口（也就是小孔）。如果由于被测器件的散射表面（也就是抗闪耀层）使得聚焦不可能实现，那么就用一个显微镜的防护玻璃罩或者一个清晰的塑料胶带来进行机械调整，将它移到镜面位置并且聚

14、焦。为了从反射率中得到非镜面反射的指数，我们在两种不同照亮条件下测量了被测器件的反射率。图2.29 保持被测设备处于关的状态，亮度计到显示屏表面的观测角应该满足： 照明光源的总孔径角，对于R1的测量来说是a=1，对于R15的测量来说是a=15。亮度计的总孔径角应该在0.1b0.5，对于两次测量应该保持位置固定并且大小一致。被测器件表面到光源的距离为l1（通常我们取l1为50cm）；被测样品的表面到亮度计的距离为l2（通常也取为50cm）。测量从被测样品的中心位置（i=0）反射以后的光源LR的亮度。探测器应该聚焦在灯上（胜过聚焦于显示器的表面）。通过在光源前 l1+ l2 处直接对亮度计的定位来

15、校准光源，然后测量L0。中心位置R（i=0）处的镜面反射因子为： （a=1）和 （a=15）随着散射的增加，R1和R15间的差异逐渐增大。纯平的无散射表面R1和R15间不存在差异。规定条件：光源应通过出射小孔提供一个统一的亮度，亮度间的差异不超过1% ；光源亮度应该保持时间稳定性。亮度波动应该不超过1% ；为了确保亮度计的信噪比足够高，光源的亮度应该足够高（比如5kcd/m2，或者更高）；应该指定光源的光谱分布，推荐使用相互关联的色温最接近于光源C的光源；亮度计的视场应该在光源孔径为1时小于0.5，光源孔径为15时小于1。视场（也就是测量点）应该位于光源出射孔内的中心；测量应该在标准测量条件下

16、的暗室进行，并且DUT表面区域的光源散布成分应该足够小。为了描述与标准测量条件的偏差，测量情况应该做记录。 白色色度和色度均匀性（仅对矩阵显示器）目的：该方法用来测量带有内置背光源的液晶显示器的白色色度和它的均匀性，仅对矩阵显示器有效。测量装置：色度计，分光辐射度计，驱动电源和信号发生器。测量方法：白色色度测量：测量白屏状态下，特定测量点的白色色度。在标准测量条件下，测量白屏状态下屏幕中心点p0处的色度值，（Xw，Yw）白色色度均匀性：测量白屏状态下，特定测量点的白色色度不均匀性。在一个测量点（位置p0）、五个测量点（p0、 p11、 p15、 p19 和p23）或九个测量点（p0、p9、 p11、 p13、 p15、 p17、 p19、p21 和p23）中的任一方案进行测量。对应于测量点i的色度由色坐标xi 和 yi表明，测量点i的色度偏离由显示中心色度确定 xi = xi x0,， yi = yi y0 和x yi = (x0-xi )2 + (y0-yi )2).规定条件：为了描述与标准测量条件的偏差，测量情况应该做记录。色彩再现性（仅对矩阵显示器）目的：该测试