Fu Xiong Chang 2011/07/11

研究的工作內容 本系統的功能驗証 結論 研究的背景與目的

 輝度 (Luminance)  色度 (Color)  均勻性 (Uniformity) 1. 平面顯示器的主要品管檢測項目： 2. 平面顯示器之輝度與色度均勻性量測相關標準組織  VESA FPDM  ISO (International Organization for Standardization)  TCO (The Swedish Confederation for Professional Employees)  SPWG (The Standard Panels Working Group) 3. 輝度和色度測量儀器 - 空間量測形式  單點式量測技術  全面式量測技術

VESA FPDM 標準 : Non-Uniformity % = 100% x [1- (L min / L max )] 定義：不均勻性 ISO 標準 : Uniformity = (Lmax / Lmin) 定義：視角觀賞點角度 評估均勻性 TCO 標準： 定義：輝度變異 Luminance Variation = Lmax/Lmin SPWG 標準 : 定義：不均勻性 Non-Uniformity % = 100% x [1- (L min / L max )]

BM-7A 單點式量測技術： 將待測發光面分成九個等 分，再逐一量測其輝度值 及色度值 BM-7A ： colorimeters 單點式量測技術 CCD Photometer / Colorimeter 全面式量測技術 全面式量測技術： 由面型 CCD 將待測發光面，進行 一次擷取，量測其輝度值及色度 值。量測點數由 CCD 的解析度決 定。

 步進馬達速度  移動平台對位誤差  量測點數  符合 CIE 三原色濾鏡  高解析度 CCD  面型 CCD 的校正  軟硬體整合程式  使用一般的面型彩色攝影機, 搭配影像擷取卡  配合 LabVIEW 軟體，數據擷取處理及硬體溝通  完成 CCD 攝影機的系統校正

待測模組 類比式彩色 3CCD (Sony DXC-390) 光源擷取 類比影像擷取卡 (NI PCI-1410) LabVIEW 輝度 ( Luminance ) 色度 ( Color ) 均勻性 ( Uniformity ) 檢測項目

擷取

base line

= 最小平方法做轉換矩陣最小誤差近似：

E3= cos 4 α *E1 均勻面光強度，經透鏡成像後，在 CCD 上造成不均勻照度分佈 dA0 dA2 dA1 dA3 α Ω0Ω0 Ω1Ω1 E1 E3 物平面 像平面

Sony DXC CCD camera 擷取面光源 校正前影像與灰階變化曲線 滿足物像關係的物距

Sony DXC CCD camera 三刺激值 灰階值

CCD 上任取五個像素，其灰階值與刺激值間的轉換關 係 相同刺激值情況，灰階值強度不同

G i,j = α i,j L +σ i,j L ：光源三刺激值，每一像素上的值皆為定值 G i,j ：擷取到的灰階值 α i,j 、 σ i,j ：線性方程式的係數。 線性方程式建立： 最小平方法 (least square method) 對線性方程式係數 (α i,j 、 σ i,j ) 進行誤差評估，找出每一像素的校正係數。 G i,j - α i,j L -σ i,j = 曲線擬合 (curve fitting) 找出每一像素的線性方程式

中間像素位置作為基準，用最小平方法建構其轉換 函式，將其它像素的轉換函式乘上一個校正係數， 最後所有像素的轉換曲線都將和中間像素轉換函式 一樣 G i,j = α q L +σ q Before calibrationAfter calibration

完成平場校正後，任選 5 個像素的灰階值與三刺激值的對應關係 相同刺激值情況，修正使灰階值強度相同

平場校正前：灰階值分布 平場校正前：誤差分析

平場校正後：灰階值分布 平場校正後：誤差分析

L = α i,j G i,j +σ i,j L ：色度三刺激值 G i,j ：擷取到的灰階值 α i,j ， σ i,j ：線性轉換方程式係數 線性方程式建立： 最小平方法 (least square method) 對線性方程式係數 (α i,j 、 σ i,j ) 進行誤 差評估，找出每一像素灰階值與色度值的關係

Sony DXC CCD camera Distance =500mm 輝度值 ( nits ) 三刺激值灰階值

量測的環境背景參數： 待測光源： A 光源 量測距離： 500mm 鏡頭光圈值： F5.6 CCD 曝光時間： 1/10000sec

次數 BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZXYZ %1.5%1.8% %0.5%1.0% %0.6%-3.0% %0.4%-1.5% %-1.1%-3.0% %0.1%-2.3% % -2.3% % -1.4% %-0.2%-1.4% %1.0%0.2%

 外界入射光能量 (Luminance) – 變數 (1)  量測距離 (Working distance) (2)  光學鏡頭焦距 (Focal length) (3)  鏡頭光圈大小 (Aperture) (4)  CCD 三原色濾鏡的頻譜響應 (5)  CCD 內部的電子光圈 (CCD shutter) (6) 造成灰階值變化因素曲線

量測系統 9 點的輝度分布均勻性誤差分析

BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZXYZ %1.5%1.8%

BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZ XYZ %11%-5%

BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZ XYZ %-9%3%

BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZ XYZ %-6%11%

BM-7ASONY DXC-390 誤差 % XYZXYZ XYZ %31%37%

=

 CCD 校正流程： 1.3CCD 式攝影機的濾鏡頻譜校正 2.CCD 平場校正 ( Flat-Field correction ) 3. 色度值 ( XYZ ) 與灰階值 ( XYZ ) 的轉換  完成 CCD 平場校正後，此系統可作為輝度及均勻度檢測： - 均勻性： 98%  完成色度校正後： - 在 A 光源的環境下，輝度與色度的量測誤差均小於 3%

 非 A 光源的其他色光源進行色度擷取，即和 A 光源光頻 譜差異越大 - 準確性誤差越大 造成原因：攝影機的三原色濾鏡經數學模組轉換後，依然 很難和 CIE XYZ 頻譜分布吻合。