專利名稱：Led顯示屏色度參數(shù)的測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED顯示屏的測量方法，特別涉及一種LED顯示屏色度參數(shù)的測量方法。

背景技術：
目前，隨著LED顯示屏應用于各種重要場合，人們對LED顯示屏顏色質量提出了更高的要求；而LED顯示屏顏色質量的不斷提高，又將不斷拓寬LED顯示屏的應用和使用價值。
但現(xiàn)有的LED顯示屏測量方法中缺少LED顯示屏色域覆蓋率的測量項目，缺少LED顯示屏白場色度不均勻性的測量項目；現(xiàn)有的LED顯示屏測量方法中對彩色分析儀的誤差表示方法存在錯誤(色度誤差不應用百分數(shù)表示，應用絕對值表示)目前LED顯示屏行業(yè)忽略國家權威機構的重要提示，所使用的色度測量儀器本身就引入可觀的誤差，而且多數(shù)儀器不具備消除誤差的實施辦法，這會造成無法準確確定基色主波長的誤差等級，也實際影響LED顯示屏白場色度的調試和確定。
例如 1.國家權威機構國家電視質量檢驗中心安永成等編著的“彩色電視機性能測量原理與方法”一書中指出三個濾光片的儀器，與人類視覺器官的光譜三刺激值相比，它沒有辦法模擬X1(λ)的作用，給測量帶來了一定的誤差；而美國生產(chǎn)的1980A、1980B等彩色亮度計由四組濾光片分別模擬中的X1(λ)、X2(λ)，Y(λ)、和Z(λ)的響應曲線。彩色亮度計是LED顯示屏色度測量中最常用的一種測色儀器，彩色亮度計濾色片與光電倍增管組合后的探測器應盡量精確地符合光譜三刺激值曲線X(λ)、Y(λ)、和Z(λ)。X(λ)在短波段和長波段有兩個波峰X1(λ)、X2(λ)。
2.目前，LED行業(yè)標準中對色度誤差規(guī)定方法存在問題(色度誤差應用絕對值表示，不應用百分數(shù)表示)，實際常用的儀器存在過大的誤差。
中國計量科學研究院的下列工作與此項工作有關值得我們關注，應使用光電倍增管型光譜輻射儀。
根據(jù)中國計量科學研究院光學處殷玉喆、馬煜、周慶國、桂康年和北京理工大學光電工程系鄭陽、侯素芳、蘆漢生等人撰寫的“光源色度國家基標準裝置體系的建設”一文中證實“平板顯示光源的光譜分布都屬于譜線型的，各個譜線之間的強度差別往往達到三個數(shù)量級以上，常用的CCD光譜型測光測色儀器，例如Photo Research的PR650/705等，不能提供足夠的動態(tài)范圍來滿足色度測量的定標需要。因此，必須要用高動態(tài)范圍的測色儀器，至少要采用光電二極管陣列(PDA)，甚至是光電倍增管(PMT)作探測器的測光測色儀器才能滿足需求?！? 目前LED顯示屏行業(yè)使用的儀器如CS-100和BM-7等均不是光電倍增管型，在光譜響應上只有三部分，無法良好模擬X1(λ)的作用，給測量帶來誤差。沒有校準功能，在測量紅、綠、蘭場時，無法用測量白場時的誤差簡單取代。高檔的三組片彩色亮度計，如BM-5，無相應的標準光源也無法工作。
3.測量光譜分布時應選擇光電倍增管的接收器件并取小的取樣間隔做傳遞基準。
中國計量科學研究院光學處劉慧、肖文賓撰寫的“關于顏色溫度測量的幾個問題”一文中證實“相對光譜功率測量過程中所采用的波長間隔Δλ將直接影響計算結果的精度，Δλ越小，測量精度越高，但測量時間增加，應根據(jù)種類的不同選用不同的采樣間隔Δλ。對于一個實際色溫為6520K的18W熒光燈測量過程中選用5nm的采樣間隔，則測得色溫為7539K，如果選用Δλ＝2nm的采樣間隔，則測得色溫為6520K。而對于連續(xù)光譜的白熾燈，選用Δλ-5nm的采樣間隔，便可保證測量結果的正確性?！? PR-650光譜帶寬8nm，取樣間隔4nm，如用PR-650等CCD光譜型儀器測量LED顯示屏，則會出現(xiàn)上述幾篇文章中指出的問題。
深圳照明學會薛才之在中國照明學會成立二十周年文集“照明用LED光學性能檢測原理和方法”一文中也指出“由于LED的光譜包含線狀光譜，為提高檢測精度，單色儀步長間隔應≤1nm?！? 根據(jù)LED發(fā)光性能選擇相適宜的彩色亮度計，開展深λ細致的科學技術工作，是制定LED白場色度標準和寬容范圍的關鍵，也是測量和判別LED顯示屏其它光色指標的重要前提。
如使用CCD器件的PR650、SR-3A會出現(xiàn)中國計量科學研究院發(fā)表的文章中所指出的問題。測量儀器的任務是準確測量和計算出X1、X2、Y、Z四個分量即可。我們均可通過簡單的數(shù)學變換來計算出x、y，u、v，u’、v’等。反之，如果一臺儀器不能準確測量和計算出X1、X2、Y、Z四個分量，相反卻有計算u’、v’等功能，照樣會帶來可觀的誤差。
對LED顯示屏的光、色測量的實驗結果將為改進LED的設計、制造提供依據(jù)，為了適應LED顯示屏的應用，光、色測量技術應該有新的突破。
所有的評定和客觀測量均應在實現(xiàn)空間混色效應的距離下進行，在測量顯示屏白場色度坐標中光探頭采集范圍不得小于16個相鄰像素。由于各種顯示屏的物理點間距與物理密度不同，因此應使用視場立體角可調的亮度計和彩色亮度計，并應含有20、30等大視場角，其工作范圍應達到幾千尼特以上。
LED屏幕像素物理點的間距遠大于彩色顯象管CRT和液晶電視LCD、等離子電視PDP，而單位面像素的物理密度又遠小于上述三者。因此在遠距離才能產(chǎn)生空間混色效應。
我們一方面可從相鄰領域進展的共性中受到啟迪，一方面又要根據(jù)LED屏幕的特性開展必要的測量與評價，才能使LED屏幕的顏色質量不斷得到提高。為了保證有足夠大的測量面積，消除測量誤差，應使用可調視場立體角的彩色亮度計。在同樣距離下，不同的視場立體角有不同的測試面積，可以滿足不同種類顯示屏的技術要求。
因此，提供一種設計合理、應用廣泛的LED顯示屏色度參數(shù)的測量方法，是該領域當前急待解決的難題之一。


發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種LED顯示屏色度參數(shù)的測量方法。
為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的實施方式如下 一種LED顯示屏色度參數(shù)的測量方法，其特征在于實施步驟如下 首先選擇測量設備為符合人眼光譜三刺激值的四組片1980A彩色亮度計及光譜帶寬和取樣間隔為1nm的1980B光譜輻射儀；在調試過程中采用多圈電位器，即LED顯示屏電路對應的各物理點間距處，按三路分別連接設有用于進行色度參數(shù)調試的多圈可調電位器； 彩色亮度計是LED顯示屏色度測量中最常用的一種測色儀器，彩色亮度計濾色片與光電倍增管組合后的探測器要精確地符合光譜三刺激值曲線X(λ)、Y(λ)、和Z(λ)；X(λ)在短波段和長波段有兩個波峰X1(λ)、X2(λ)； 按下列公式可求得1980A適宜色修正系數(shù) 其中p0、Xr、Xb、z0是1980A測量標準光源、色源的四組輸出數(shù)據(jù)；x0、y0是國家權威機構中國計量科學研究院測量同一標準光源、色源的色度坐標，依此公式可分別推算出白場的色修正系數(shù)C1、C2，紅場色修正系數(shù)C1、C2、綠場色修正系數(shù)C1、C2、蘭場相應的色修正系數(shù)C1、C2； p、xr、xb、z是1980彩色亮度計實測LED顯示屏的輸出數(shù)據(jù)；在測量LED顯示屏白場、紅基色場、綠基色場、蘭基色場時分別將相應的色修正系數(shù)C1、C2代入下列公式中 即可獲得與國家計量部門準確度一致的色度坐標，完全可以達到對標準彩色亮度計的技術要求；運用本發(fā)明規(guī)定的公式和實施步驟可以準確評定LED顯示屏的基色主波長和誤差等級； 如需要測量LED管的峰值波長，應使用光譜帶寬及取樣間隔均可精確到1nm的1980光譜輻射儀； 測量內容及具體步驟為 (1)LED顯示屏色域覆蓋率的測量與計算 色域覆蓋率表征均勻色空間坐標中基色R、G、B，所對應顯色三角形的面積度量； (1.1)色域覆蓋率的定義在CIE1976均勻色度空間(u’，v’)，顯示設備顯示的色域面積(即三基色R，G，B三角形的面積)與占(u’，v’)色度空間全部光譜(從380-780nm)面積(0.1952)的百分數(shù)； (1.2)色域覆蓋率的測量 分別將全紅場、全綠場和全蘭場測試信號輸入；用符合上述要求的彩色亮度計分別測量和計算紅、綠、蘭場屏幕中心點色度坐標(ur’，vr’)、(ut’，vg’)、(ub’，vb’)；其測量準確度、精確度可與國家級同步，當中國計量科學研究院提供相應標準色源的色度坐標，即可以實現(xiàn)國家對紅、綠、蘭場的修正系數(shù)C1、C2的量值傳遞； (1.3)色域覆蓋率的計算 由公式計算CIE-1976L*、u*、v*色度坐標u′、v′值 色域面積＝0.5[(ur′-ub′)(vg′-vb′)-(ug′-ub′)(vr′-vb′)] ..................(4) 色域覆蓋率＝色域面積÷0.1952×100％， 色域覆蓋率表征均勻色空間坐標中基色(R、G、B)所對應顯色三角形的面積度量； 色域覆蓋率是考核RGB三種顏色的色度坐標在色彩圖上圍成三角形的大小，在三角形內任何一點顏色都可以由RGB三基色合成，面積越大說明可以覆蓋的色彩越寬； (1.4)彩色顯示器色重現(xiàn)的范圍 在顯示器的輸入端加上與彩色信號的R、G、B相當?shù)膯紊盘枺貌噬炼扔嬙诋嬅娴拇怪狈较蜻M行測定，將輸入R信號時的色度坐標定為xR、yR，將輸入G信號時的色度坐標定為xG、yG，將輸入B信號時的色度坐標定為xB、yB，并描繪在色度圖上，將各點用直線連接，表示出色再現(xiàn)范圍；由直線所圍成的三角形范圍內可以再現(xiàn)顏色； (2)LED顯示屏基準白與色度不均勻性的測量 測量屏幕中心P0點色度坐標可代表基準白；測量屏幕中心和周圍邊緣之間圖像色度的差異代表色度不均勻性；測量P0到P8的色度坐標為(x0，y0)(u’0，v’0)到(x8，y8)(u’8，v’8) 由下式計算這些點的色度差 Δx＝xi-x0，Δy＝y(tǒng)i-y0， ..................(5) Δu’＝ui’-u0’Δv’＝vi’-v0’ ..................(6) Δc＝[(u‘i-u‘0)2+(v’i-v‘0)2]1/2；..................(7) (3)顯示屏各基色主波長和峰值波長的測量 分別將全紅場、全綠場和全蘭場測試信號輸入；用符合上述要求的彩色亮度計分別測量和計算紅、綠、蘭場屏幕中心點色度坐標； 其測量準確度、精確度可與國家級同步，當中國計量科學研究院提供相應標準色源的色度坐標，即可以實現(xiàn)國家對紅、綠、蘭場的修正系數(shù)C1、C2的量值傳遞； 計算法是根據(jù)色度圖上連接參照光源E(x0，y0)與樣品點(x，y)的直線的斜率(x-x0)/(y-y0)和(y-y0)/(x-x0)，按絕對值小的一組查表獲得，查表即可獲得主波長；其中x0＝y(tǒng)0＝0.333； 正確獲得主波長的關鍵在于正確測量出X1、X2、Y、Z；根據(jù)中國計量科學研究院所獲得的科研結果應使用光電倍增管作為接收器件，根據(jù)國家電視質量檢驗中心的科研結果證實測量三刺激值應使用四組濾光片的彩色亮度計； (4)彩色復現(xiàn)的測量 因為顏色評定有時會出現(xiàn)因人而異，當出現(xiàn)重大分歧無法下定論的困難局面，在條件具備時可增加彩色復現(xiàn)的測量； (4.1)測量大自然界常見色的光譜分布，計算其色度坐標，用色域齊全的色卡代表常見色； (4.2)用同一臺彩色亮度計測量被攝物的色坐標； (4.3)測量不同白場色度值LED顯示屏上再現(xiàn)色的色坐標； (4.4)計算被攝物和再現(xiàn)色之間的色度誤差；研究不同白場色度值LED顯示屏所組成的攝像一顯像系統(tǒng)的色度復現(xiàn)差異，進行分析比較； 開展這項工作需要有測量光源色、物體色功能兼?zhèn)涞乃慕M片彩色亮度計，需要有色域齊全的色卡，需要有彩色復現(xiàn)性能良好的攝像機以及符合要求的不同白場色度值顯示屏； 用PR-1980彩色亮度計測量被攝物色卡原色和復現(xiàn)色的CIE色度參數(shù)；由CIE 1976 UCS均勻色品公式中可分別計算出被攝物色卡的u′o、v′0值；u′、v′值代表顯示器的再現(xiàn)色； 由公式(2)可計算出色度復現(xiàn)誤差 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明涉及一種LED顯示屏色度參數(shù)的測量方法，該方法根據(jù)LED顯示屏發(fā)光的特點，創(chuàng)造并規(guī)定了LED顯示屏色域覆蓋率、白場色度不均勻性、彩色復現(xiàn)的測量步驟與計算方法；提出了提高測量和調試白場色度值與范圍的準確度、提高測量基色主波長準確度的方法；對LED管峰值波長與LED屏主波長從科學概念上進行了必要的區(qū)分。用符合光譜三刺激值含有四組濾光片的1980彩色亮度計準確、全面測量LED顯示屏的色度參數(shù)，按本測量方法，其測量準確度可達到國家規(guī)定的最高級別，即達到對標準彩色亮度計的技術要求。用光譜帶寬及取樣間隔為1nm的1980光譜輻射儀可準確測量LED管的峰值波長。按照本發(fā)明設定，在調試過程中采用多圈電位器取代現(xiàn)有技術方案中的固定電阻，以達精細選擇電阻阻值的目的，這些核心技術是調試和制造優(yōu)秀彩色重現(xiàn)LED顯示屏必備的前提與關鍵。

具體實施例方式 以下結合較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的具體實施方式
、特征詳述如下 1.根據(jù)LED顯示屏的特點選擇合適的測量儀器及制定測量方法 所有的評定和客觀測量均應在實現(xiàn)空間混色效應的距離下進行，在測量顯示屏白場色度坐標中光探頭采集范圍不得小于16個相鄰像素。由于各種顯示屏的物理點間距與物理密度不同，因此應使用視場立體角可調的亮度計和彩色亮度計，并應含有20、30等大視場角，其工作范圍應達到幾千尼特以上。
LED屏幕像素物理點的間距遠大于彩色顯象管CRT和液晶電視LCD、等離子電視PDP，而單位面像素的物理密度又遠小于上述三者。因此在遠距離才能產(chǎn)生空間混色效應。
我們一方面可從相鄰領域進展的共性中受到啟迪，一方面又要根據(jù)LED屏幕的特性開展必要的測量與評定，才能使LED屏幕的顏色質量不斷得到提高。為了保證有足夠大的測量面積，消除測量誤差，應使用可調視場立體角的彩色亮度計。在同樣距離下，不同的視場立體角有不同的測試面積，可以滿足不同種類顯示屏的技術要求，表一列出了0.10、0.20、10、20、視場角下測量直徑隨被測距離的關系， 表一(單位毫米直徑)
含有20、30大視場角的彩色亮度計在同樣的測試距離下有較大的測試面積，有助于消除取樣中的不均勻性。中國計量出版社“光度測量技術及儀器”一書中指出“準確度較高的亮度計帶有目鏡標準系統(tǒng)，視場立體角可換等功能”，相比之下目前顯示屏行業(yè)常用的美儂達的CS-100及PR-650和BM-7等一些亮度計，不具有視場立體角可換的功能，僅有10視場立體角，容易帶來不必要的取樣和測量誤差。
2.彩色亮度計的光譜響應 彩色亮度計是LED顯示屏色度測量中最重要的測色儀器，彩色亮度計濾色片與光電倍增管組合后的探測器應盡量精確地符合光譜三刺激值曲線X(λ)、Y(λ)、和Z(λ)。X(λ)在短波段和長波段有兩個波峰X1(λ)、X2(λ)。
目前LED顯示屏行業(yè)使用的儀器如CS-100和BM-7等，在光譜響應上只有三部分，無法良好模擬X1(λ)的作用，也不具備校準功能，給測量帶來無法克服的誤差。
選用適宜的彩色亮度計，準確測量LED顯示屏的三基色度值X、Y、Z及色度坐標x、y是確定LED顯示屏白場色度坐標及寬容范圍的關鍵。在測量出基色的色度坐標后經(jīng)過計算，查表讀出基色主波長。
為調試和制造出優(yōu)秀彩色重現(xiàn)的LED顯示屏，本發(fā)明采用的設備為符合人眼光譜三刺激值的四組片1980A彩色亮度計及光譜帶寬和取樣間隔為1nm的1980B光譜輻射儀。
彩色亮度計是LED顯示屏色度測量中最常用的一種測色儀器，彩色亮度計濾色片與光電倍增管組合后的探測器應盡量精確地符合光譜三刺激值曲線X(λ)、Y(λ)、和Z(λ)。X(λ)在短波段和長波段有兩個波峰X1(λ)、X2(λ)， 按下列公式可求得1980A適宜色修正系數(shù) 其中p0、Xr、Xb、z0是1980A測量標準光源、色源的四組輸出數(shù)據(jù)；x0、y0是國家權威機構中國計量科學研究院測量同一光源、色源的色度坐標，依此公式可分別推算出白場的色修正系數(shù)C1、C2，紅場色修正系數(shù)C1、C2、綠場色修正系數(shù)C1、C2、蘭場相應的色修正系數(shù)C1、C2。
p、xr、xb、z是1980彩色亮度計實測LED顯示屏的輸出數(shù)據(jù)。在測量LED顯示屏白場、紅基色場、綠基色場、蘭基色場時分別將相應的色修正系數(shù)C1、C2代入下列公式中 即可獲得與國家計量部門準確度一致的色度坐標，完全可以達到對標準彩色亮度計的技術要求。運用本發(fā)明規(guī)定的設備、方法和實施步驟可以準確評定LED顯示屏的基色主波長和誤差等級。
經(jīng)上述校正后，其儀器色度坐標誤差可達到國家對標準彩色亮度計的技術要求(彩色亮度計分標準、一級、二級、三級) 如需要測量LED管的峰值波長，應使用光譜帶寬及取樣間隔均可精確到1nm的1980光譜輻射儀。
1980A、1980B符合上述要求，能實現(xiàn)與國家最高權威機構中國計量科學研究院對白、紅、綠、蘭場的量值傳遞，同時具有五個可調視場角，具有30大視場角適用于LED顯示屏需要在大面積采集下測量高亮度下的色度值。
根據(jù)LED發(fā)光性能選擇相適宜的彩色亮度計，開展深入細致的科學技術工作，是制定LED白場色度坐標和寬容范圍的關鍵，也是測量和判別LED顯示屏其它光色指標的重要前提。
測量內容及具體步驟為 (1)LED顯示屏色域覆蓋率的測量與計算 色域覆蓋率表征均勻色空間坐標中基色(R、G、B)所對應顯色三角形的面積度量。
(1.1)色域覆蓋率的定義在CIE1976均勻色度空間(u’，v’)，顯示設備顯示的色域面積(即三基色R，G，B三角形的面積)與占(u’，v’)色度空間全部光譜(從380-780nm)面積(0.1952)的百分數(shù)。
(1.2)色域覆蓋率的測量 分別將全紅場、全綠場和全蘭場測試信號輸入。用符合上述要求的彩色亮度計分別測量和計算紅、綠、蘭場屏幕中心點色度坐標(ur’，vr’)、(ug’，vg’)、(ub’，vb’)。
其測量準確度、精確度可與國家級同步，當中國計量科學研究院提供相應標準色源的色度坐標，即可以實現(xiàn)國家對紅、綠、蘭場的修正系數(shù)C1、C2的量值傳遞。
(1.3)色域覆蓋率的計算 由公式計算CIE-1976L*、u*、v*色度坐標u′、v′值 色域面積＝0.5[(ur′-ub′)(vg′-vb′)-(ug′-ub′)(vr′-vb′)]............(4) 色域覆蓋率＝色域面積÷0.1952×100％； 色域覆蓋率表征均勻色空間坐標中基色(R、G、B)所對應顯色三角形的面積度量。
色域覆蓋率是考核RGB三種顏色的色度坐標在色彩圖上圍成三角形的大小，在三角形內任何一點顏色都可以由RGB三基色合成，面積越大說明可以覆蓋的色彩越寬。
目前平板顯示器已擴展到LCD、LED、PDP、DLP以及其它顯示器，各種顯示器的發(fā)光體各不相同，而且不斷發(fā)展，為此應增加在標準觀測位置測量色域覆蓋率，以考核顯示器彩色還原的能力。色域覆蓋率表示顯色三角形的面積占舌形面積的百分比。
(1.4)彩色顯示器色重現(xiàn)的范圍 在顯示器的輸入端加上與彩色信號的R、G、B相當?shù)膯紊盘?，用彩色亮度計在畫面的垂直方向進行測定，將輸入R信號時的色度坐標定為xR、yR，將輸入G信號時的色度坐標定為xG、yG，將輸入B信號時的色度坐標定為xB、yB，并描繪在色度圖上，將各點用直線連接，表示出色再現(xiàn)范圍。由直線所圍成的三角形范圍內可以再現(xiàn)顏色。
我們測試了CRT、LCD、LED、DLP、PDP在P0點的基色坐標，并分別計算了色域覆蓋率。
表二CRT三基色度坐標(色域覆蓋率＝33.2％) 表三LCD三基色度坐標(色域覆蓋率＝32.9％) 表四DLP三基色度坐標(色域覆蓋率＝23.9％) 表五PDP三基色度坐標(色域覆蓋率＝38.45％) 表六LED三基色度坐標(色域覆蓋率＝41％) 等離子彩色顯示器色域覆蓋率優(yōu)于CRT顯示器和LCD彩色顯示器。
由表中可以看出，平板顯示器要在顯示領域取代CRT的位置，色域不能低于CRT，而亮度要高于CRT。LCD顯示器近年來在色域覆蓋率上有了相當大的改進，有的LCD顯示器色域覆蓋率還高于上述數(shù)據(jù)，與CRT在這項指標上已不分伯仲；但DLP色彩感明顯不足，不夠鮮艷，色域覆蓋率比CRT和LCD低得多。
由表中可以看出，LED的色域覆蓋率優(yōu)于各種顯示器，而且紅色LED光強度最高可接近10，000mcd(一般產(chǎn)品大于1，000mcd)，綠色LED發(fā)光強度最高可接近8，000mc，蘭色LED發(fā)光強度最近也得到了很大提高。因此對于室外全彩屏亮度一般均可達到5，000cd/m2以上。而液晶電視(LCD)，等離子電視(PDP)和顯像管電視(CRT)最高亮度只能達到幾百cd/m2，DLP的亮度更低。而且LED顯示屏還具有可靠性高，驅動電壓低，壽命長，響應速度快等。因此LED用于室外大屏幕是其它顯示設備所無法比擬的，LED的色域覆蓋率可達到40％以上，高于上述各種彩色顯示器，體現(xiàn)了它用于背光源和顯示屏的生命力。不同LED管組成的色域覆蓋率會有所不同，通過對色域覆蓋率的測量可以有助于選擇在顏色重現(xiàn)優(yōu)秀的LED管。
(2)LED顯示屏基準白與色度不均勻性的測量 測量屏幕中心P0點色度坐標可代表基準白。測量屏幕中心和周圍邊緣之間圖像色度的差異代表色度不均勻性。測量P0到P8的色度坐標為(x0，y0)(u’0，v’0)到(x8，y8)(u’8，v’8) 由下式計算這些點的色度差 Δx＝xi-x0，Δy＝y(tǒng)i-y0， ........................(5) Δu’＝ui’-u0’Δv’＝vi’-v0’ ........................(6) Δc＝[(u‘i-u‘0)2+(v’i-v‘0)2]1/2........................(7) 測量結果用表表示 如果說主波長、色域覆蓋率主要取決于LED材料制造及制管工藝，有一部分是前兩個行業(yè)的工作；則LED屏幕白場色度值及寬容度完全是LED顯示屏行業(yè)的工作。該項工作尤需開展大量科學實驗，奠定雄厚的科學技術基礎再提出修訂。
SJ/T11281-2003標準中的白場色坐標范圍 表中的四組數(shù)據(jù)存在問題，在CIE1931色度圖上根本形成不了橢圓，也無任何規(guī)律；而且這四組數(shù)據(jù)遠遠超過了色度圖上白色的范圍；形成的區(qū)域過大，如按此四組數(shù)據(jù)制造顯示屏，會造成顏色明顯失真，或黯淡或偏色。
按公式 或按公式 在1960UCS坐標系及1976u’v’色度圖上也均形成不了接近圓的圖形。
SJ/T11281-2007雖對SJ/T11281-2003的明顯錯誤做了修訂，將0.47改為0.27 但該標準的此項條款要求在實踐上和在理論上仍存在問題，需要進行科學實驗和科學技術工作后對此項條款做出修訂或重新制定一份國家標準“LED顯示屏色度測量方法與顏色質量評定”。
SJ/T11281-2007與SJ/T11281-2003對彩色分析儀的誤差規(guī)定在理論上和實際上均存在問題。
(3)顯示屏各基色主波長和峰值波長的測量 分別將全紅場、全綠場和全蘭場測試信號輸入。用符合上述要求的彩色亮度計分別測量紅、綠、蘭場屏幕中心點色度坐標。
其測量準確度、精確度可與國家級同步，當中國計量科學研究院提供相應標準色源的色度坐標，即可以實現(xiàn)國家對紅、綠、蘭場的修正系數(shù)C1、C2的量值傳遞。
我們認為在此需對主波長的概念做明確說明根據(jù)色度學中的規(guī)定用某一光譜顏色按一定比例與一個確定的參照光源相混合而匹配出的樣品色，該光譜色的波長就是樣品的主波長。
計算法是根據(jù)色度圖上連接參照光源E(x0，y0)與樣品點(x，y)的直線的斜率(x-x0)/(y-y0)和(y-y0)/(x-x0)，按絕對值小的一組查表獲得。計算法比作圖法準確，而且可精確到1nm。查表即可獲得主波長，其中x0＝y(tǒng)0＝0.333。
正確獲得主波長的關鍵在于正確測量出X1、X2、Y、Z。根據(jù)中國計量科學研究院所獲得的科研結果應使用光電倍增管作為接收器件，根據(jù)國家電視質量檢驗中心的科研結果證實測量三刺激值應使用四組濾光片的彩色亮度計。
標準中要求確定的主波長(dominant wave length)與半導體材料中的峰值波長有所區(qū)別，主波長是心理物理量；峰值波長是物理量、輻射量。不同的芯片材料發(fā)出不同波長的光，這是因為自由電子由高能價帶落入到能量較低的價帶時釋放出的能量不同。理論和實踐證明，LED所發(fā)出光的峰值波長λ與發(fā)光芯片所用半導體材料禁帶寬度Eg有關，即λ≈1240/Eg(nm)，式中Eg單位為電子伏特(ev)，例如砷化鎵Eg＝1.43ev，峰值在近紅外區(qū)，而磷化鎵Eg＝2.26ev，發(fā)光峰值在綠區(qū)，對于GaAs等半導體材料或它們的組合晶體GaAsP，其禁帶寬度對應的發(fā)光波長正好處于380nm～780nm的可見光區(qū)域，從而為LED的發(fā)展與應用開辟了廣闊的空間。當開展此項工作時，應使用光譜帶寬與取樣間隔均能精確到1nm的光譜輻射儀，如1980B。
(4)彩色復現(xiàn)的測量 因為顏色評定有時會出現(xiàn)因人而異，當出現(xiàn)重大分歧無法下定論的困難局面，在條件具備時可增加彩色復現(xiàn)的測量； (4.1)測量大自然界常見色的光譜分布，計算其色度坐標，用色域齊全的色卡代表常見色； (4.2)用同一臺彩色亮度計(避免引入測量儀器之間的個體差異)測量被攝物的色坐標。
(4.3)測量不同白場色度值LED顯示屏上再現(xiàn)色的色坐標； (4.4)計算被攝物和再現(xiàn)色之間的色度誤差；研究不同白場色度值LED顯示屏所組成的攝像一顯像系統(tǒng)的色度復現(xiàn)差異，進行分析比較。開展上述一整套彩色復現(xiàn)的測量和研究將使顯示器白場的理想色度值建立在更為精確的科學基礎上。彩色復現(xiàn)的測量可以完全排除主觀評價中一切“主觀”因素，用儀器客觀測量彩色復現(xiàn)誤差具備可重復性、客觀性、精確性和可信性。
德國科學家海因維?！だ矢?Heinwig Lang)在權威著作“色度學與彩色電視”中也指出追求熒光屏上色度坐標與被攝物色度坐標盡量一致是彩色復現(xiàn)的目標。
為了使LED顯示屏白場的理想色度值建立在更為嚴密的科學基礎上，我們又進行了彩色復現(xiàn)的測量。
開展這項工作需要有測量光源色、物體色功能兼?zhèn)涞乃慕M片彩色亮度計需要有色域齊全的色卡，及符合要求的不同白場色度值顯示屏。需要有彩色復現(xiàn)性能良好的彩色攝像機。
表七列出這兩臺顯示器相應白場色度參數(shù)。
表七彩色顯示器白色場色度數(shù)據(jù)
色卡從日本Color Atlar 5510中選擇了十塊色卡以代表主要色域，表八列出了用PR 1980B彩色亮度計測量十塊色卡的CIE色度參數(shù)。
表八用1980彩色亮度計光譜輻射儀測量色卡的CIE參數(shù)
用PR-1980彩色亮度計測試了十塊色卡在彩色復現(xiàn)色的CIE色度參數(shù)，表九列出了兩種白場色度值顯示器上復現(xiàn)色的CIE色度數(shù)據(jù)。
由CIE 1976UCS均勻色品公式中可分別計算出被攝物色卡的u′o、v′0值。u′、v′值代表顯示器的再現(xiàn)色。
由公式(2)可計算出色度復現(xiàn)誤差 表八、表九中的色卡前八色代表人類膚色和以室內景物常見色為主的色域，后兩色為天藍色和果綠色。
表九、用1980彩色亮度計測量色復現(xiàn)誤差
我們分析表九的數(shù)據(jù)可以看出6500K白場的顯示器對前八色平均的色度復現(xiàn)誤差ΔC＝3.894j.n.d，9300K白場的顯示器前八色平均色度復現(xiàn)誤差ΔC＝9.964j.n.d。在含室外景物藍天、果綠色在內的十色平均色度復現(xiàn)誤差6500K為5.446j.n.d，而9300K為11.19j.n.d。相比之下，9300K白場的顯示器彩色失真明顯大于6500K白場的顯示器。
準確測量顯示器白場色度值和其他色度參數(shù)是調試和制造優(yōu)秀彩色重現(xiàn)LCD顯示屏的最重要的科學技術基礎，也為正確選擇LED管提供準確的實驗依據(jù)。注意事項如下 1、用符合國家計量部門技術要求的儀器SPECTRA PR 1TCHARD PHOTOMETER1980調試LED屏幕樣機。
1.1、1980的接收器件是光電倍增管，(PR650、PR704、BM-7、SR-3A接收器件均為CCD)。
1.2、1980含五個視場角，其中30大視場可測量高達10，000尼特的亮度(Candelas/Meter2)，BM-520視場最高測量亮度為1.999×103尼特，SR-3A 20視場最高測量亮度為3,000尼特。
1980能按符合超過16個像素的條件下進行測試和調試。
1.3、1980為四組濾光片彩色亮度計，符合國家電視質量檢驗中心安永成等同志發(fā)表文章所指出的技術要求。
1.4、通過推算出C1、C2可以使1980與中國計量院的測色結果保持完全一致，圓滿地進行國家級的計量傳遞。
2、用1980調試后的LED顯示屏樣機對常見色(或標準評定帶)做評定。
2.1、LED顯示屏常見色的評定應在實現(xiàn)空間混色條件下進行(以看不見紅、綠、藍色點條件下的遠距離進行)。
2.2、可參照其它彩色顯示器行業(yè)屏幕白場色度值的中心，同時要結合LED顯示屏行業(yè)的特點做出技術工作。
2.3、LED顯示屏的白場色度值的寬容范圍在CIE1931色度圖上應較接近于橢圓，在CIE1960均勻色度圖上要較接近于圓。
2.4、應該指出色溫是很狹窄、很局限的概念，它僅能表達熱輻射光源如白熾燈的色表。不應當用色溫來描述非熱輻射光源如熒光燈、高壓鈉燈和LED的色表，因為它們的光譜功率分布與黑體輻射相差很大，色度坐標并不落在黑體軌跡上，相關色溫只能粗糙地表達氣體放電光源的顏色。實驗結果證明等色溫線上各點并不等色，用色溫一維數(shù)據(jù)無法在色域圖平面上確切表明其相應位置，應該用色度坐標兩維數(shù)據(jù)確切表達其在色域圖中的位置。在必須使用色溫一詞時，應同時在有關處注明色度坐標或與普朗克軌跡的距離。
3、用1980測試LED顯示屏的主波長并計算。
4、用1980測試LED顯示屏的色域覆蓋率并計算。完成上述工作需用下述設備 (1)SPECTRA PR1TCHARD PHOTOMETER 1980彩色亮度計； (2)PHILIPS PM5539TV ANALYSER MADE IN DENMARK； (3)PM 5519COLOUR PATTERN GENERATOR MADE IN GERMANY； (4)WHITE STANDARD 6500K MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATURY。
特別指出的是在調試過程中采用多圈電位器，即LED顯示屏電路對應的各物理點間距處，按三路分別連接設有用于進行色度參數(shù)調試的多圈可調電位器。其中，發(fā)光二極管正極與電源正極相連，負極與恒流源驅動芯片相連；采用的多圈電位器為金屬線繞可調電位器，一端與恒流源驅動芯片相連，一端與電源負極相連。所述恒流源驅動芯片，一端與發(fā)光二極管相連，一端與可調電位器相連。調節(jié)設有的三個多圈電位器，可以控制恒流源電流的大小，從而使發(fā)光二極管三基色亮度達到白平衡。
上述參照實施例對LED顯示屏色度參數(shù)的測量方法進行的詳細描述，是說明性的而不是限定性的，因此在不脫離本發(fā)明總體構思下的變化和修改，應屬本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種LED顯示屏色度參數(shù)的測量方法，其特征在于實施步驟如下
首先選擇測量設備為符合人眼光譜三刺激值的四組片1980A彩色亮度計及光譜帶寬和取樣間隔為1nm的1980B光譜輻射儀；在調試過程中采用多圈電位器，即LED顯示屏電路對應的各物理點間距處，按三路分別連接設有用于進行色度參數(shù)調試的多圈可調電位器；
彩色亮度計是LED顯示屏色度測量中最常用的一種測色儀器，彩色亮度計濾色片與光電倍增管組合后的探測器要精確地符合光譜三刺激值曲線X(λ)、Y(λ)、和Z(λ)；X(λ)在短波段和長波段有兩個波峰X1(λ)、X2(λ)；
按下列公式可求得1980A適宜色修正系數(shù)
其中p0、Xr、Xb、z0是1980A測量標準光源、色源的四組輸出數(shù)據(jù)；x0、y0是國家權威機構中國計量科學研究院測量同一標準光源、色源的色度坐標，依此公式可分別推算出白場的色修正系數(shù)C1、C2，紅場色修正系數(shù)C1、C2、綠場色修正系數(shù)C1、C2、蘭場相應的色修正系數(shù)C1、C2；
p、xr、xb、z是1980彩色亮度計實測LED顯示屏的輸出數(shù)據(jù)；在測量LED顯示屏白場、紅基色場、綠基色場、蘭基色場時分別將相應的色修正系數(shù)C1、C2代入下列公式中
即可獲得與國家計量部門準確度一致的色度坐標，完全可以達到對標準彩色亮度計的技術要求；運用本發(fā)明規(guī)定的設備、方法和實施步驟可以準確評定LED顯示屏的基色主波長和誤差等級；
如需要測量LED管的峰值波長，應使用光譜帶寬及取樣間隔均可精確到1nm的1980光譜輻射儀；
測量內容及具體步驟為
(1)LED顯示屏色域覆蓋率的測量與計算
色域覆蓋率表征均勻色空間坐標中基色R、G、B，所對應顯色三角形的面積度量；
(1.1)色域覆蓋率的定義在CIE1976均勻色度空間(u’，v’)，顯示設備顯示的色域面積(即三基色R，G，B三角形的面積)與占(u’，v’)色度空間全部光譜(從380-780nm)面積(0.1952)的百分數(shù)；
(1.2)色域覆蓋率的測量
分別將全紅場、全綠場和全蘭場測試信號輸入；用符合上述要求的彩色亮度計分別測量和計算紅、綠、蘭場屏幕中心點色度坐標(ur’，vr’)、(ug’，vg’)、(ub’，vb’)；其測量準確度、精確度可與國家級同步，當中國計量科學研究院提供相應標準色源的色度坐標，即可以實現(xiàn)國家對紅、綠、蘭場的修正系數(shù)C1、C2的量值傳遞；
(1.3)色域覆蓋率的計算
由公式計算CIE-1976L*、u*、v*色度坐標u′、v′值
色域面積＝0.5[(ur′-ub′)(vg′-vb′)-(ug′-ub’)(vr′-vb′)]………………………………(4)
色域覆蓋率＝色域面積÷0.1952×100％，
色域覆蓋率表征均勻色空間坐標中基色(R、G、B)所對應顯色三角形的面積度量；
色域覆蓋率是考核RGB三種顏色的色度坐標在色彩圖上圍成三角形的大小，在三角形內任何一點顏色都可以由RGB三基色合成，面積越大說明可以覆蓋的色彩越寬；
(1.4)彩色顯示器色重現(xiàn)的范圍
在顯示器的輸入端加上與彩色信號的R、G、B相當?shù)膯紊盘?，用彩色亮度計在畫面的垂直方向進行測定，將輸入R信號時的色度坐標定為xR、yR，將輸入G信號時的色度坐標定為xG、yG，將輸入B信號時的色度坐標定為xB、yB，并描繪在色度圖上，將各點用直線連接，表示出色再現(xiàn)范圍；由直線所圍成的三角形范圍內可以再現(xiàn)顏色；
(2)LED顯示屏基準白與色度不均勻性的測量
測量屏幕中心P0點色度坐標可代表基準白；測量屏幕中心和周圍邊緣之間圖像色度的差異代表色度不均勻性；測量P0到P8的色度坐標為(x0，y0)(u’0，v’0)到(x8，y8)(u’8，v’8)
由下式計算這些點的色度差
Δx＝xi-x0，Δy＝y(tǒng)i-y0，………………(5)
Δu’＝ui’-u0’ Δv’＝vi’-v0’………………(6)
Δc＝[(u‘i-u‘0)2+(v’i-v‘0)2]1/2；…………………(7)
(3)顯示屏各基色主波長和峰值波長的測量
分別將全紅場、全綠場和全蘭場測試信號輸入；用符合上述要求的彩色亮度計分別測量紅、綠、蘭場屏幕中心點色度坐標；
其測量準確度、精確度可與國家級同步，當中國計量科學研究院提供相應標準色源的色度坐標，即可以實現(xiàn)國家對紅、綠、蘭場的修正系數(shù)C1、C2的量值傳遞；
計算法是根據(jù)色度圖上連接參照光源E(x0，y0)與樣品點(x，y)的直線的斜率(x-x0)/(y-y0)和(y-y0)/(x-x0)，按絕對值小的一組查表獲得，查表即可獲得主波長；其中x0＝y(tǒng)0＝0.333；
正確獲得主波長的關鍵在于正確測量出X1、X2、Y、Z；根據(jù)中國計量科學研究院所獲得的科研結果應使用光電倍增管作為接收器件，根據(jù)國家電視質量檢驗中心的科研結果證實測量三刺激值應使用四組濾光片的彩色亮度計；
(4)彩色復現(xiàn)的測量
因為顏色評定有時會出現(xiàn)因人而異，當出現(xiàn)重大分歧無法下定論的困難局面，在條件具備時可增加彩色復現(xiàn)的測量；
(4.1)測量大自然界常見色的光譜分布，計算其色度坐標，用色域齊全的色卡代表常見色；
(4.2)用同一臺彩色亮度計測量被攝物的色坐標；
(4.3)測量不同白場色度值LED顯示屏上再現(xiàn)色的色坐標；
(4.4)計算被攝物和再現(xiàn)色之間的色度誤差；研究不同白場色度值LED顯示屏所組成的攝像-顯像系統(tǒng)的色度復現(xiàn)差異，進行分析比較；
開展這項工作需要有測量光源色、物體色功能兼?zhèn)涞乃慕M片彩色亮度計，需要有色域齊全的色卡，需要有彩色復現(xiàn)性能良好的攝像機以及符合要求的不同白場色度值顯示屏；
用PR-1980彩色亮度計測量被攝物色卡原色和復現(xiàn)色的CIE色度參數(shù)；由CIE 1976 UCS均勻色品公式中可分別計算出被攝物色卡的u′o、v′0值；u′、v′值代表顯示器的再現(xiàn)色；
由公式(2)可計算出色度復現(xiàn)誤差
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED顯示屏色度參數(shù)的測量方法，該方法根據(jù)LED顯示屏發(fā)光的特點，創(chuàng)造并規(guī)定了LED顯示屏色域覆蓋率、白場色度不均勻性、彩色復現(xiàn)的測量步驟與計算方法；提出了提高測量和調試白場色度值與范圍的準確度、提高測量基色主波長準確度的方法；對LED管峰值波長與LED屏主波長從科學概念上進行了必要的區(qū)分。用符合光譜三刺激值含有四組濾光片的1980彩色亮度計準確測量LED顯示屏的色度參數(shù)，按本方法，其測量準確度可達到對標準彩色亮度計的技術要求。用光譜帶寬及取樣間隔為1nm的1980光譜輻射儀可準確測量LED管的峰值波長。并在調試過程中采用多圈電位器，以達精細選擇電阻阻值的目的，這些核心技術是調試和制造優(yōu)秀彩色重現(xiàn)LED顯示屏必備的前提與關鍵。
文檔編號G09G3/32GK101527108SQ20091006850
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權日2009年4月17日
發(fā)明者倪孟麟, 瑩 張, 津 張, 玉 杜, 何春艷, 婧 康 申請人:天津光電星球顯示設備有限公司