在顯示行業(yè),目前火的當(dāng)屬oled與lcd的霸主之爭(zhēng),由于oled在光學(xué)上的諸多優(yōu)勢(shì),其被認(rèn)為是顯示屏的次世代技術(shù),后續(xù)會(huì)逐漸取代lcd稱為顯示屏的主流,oled在光學(xué)上的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為:色域更高,顏色更鮮艷;視角更好,大視角無明顯色偏;響應(yīng)時(shí)間更快,觀看動(dòng)態(tài)畫面無拖尾現(xiàn)象;自發(fā)光,暗態(tài)更暗,無漏光,理論上可以做到0,對(duì)比度會(huì)更高等。以上光學(xué)參數(shù)研發(fā)部門需要使用光學(xué)儀器進(jìn)行測(cè)量以及調(diào)節(jié),模組廠出貨前也會(huì)進(jìn)行抽檢,以便進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)控,同樣客戶也會(huì)抽查確保產(chǎn)品光學(xué)達(dá)標(biāo),光學(xué)測(cè)量檢測(cè)是顯示行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分。對(duì)于單個(gè)點(diǎn)的光學(xué)測(cè)量檢測(cè)基本上會(huì)使用兩類光學(xué)儀器,即色度計(jì)與光譜儀(光譜輻照度計(jì)),本文重點(diǎn)介紹下這兩種儀器的功能原理的相同點(diǎn)及差異。
一.相同點(diǎn)
無論是色度計(jì)還是光譜儀(光譜輻照度計(jì)),它們都可以測(cè)量顯示屏的三刺激值xyz,其中y是亮度,然后根據(jù)公式x=x/(x+y+z),y=y/(x+y+z)算出色度x,y,從而可以得出顯示屏顯示顏色在cie1931 色品圖上的坐標(biāo)。
有了yxy數(shù)值以后,同樣可以通過公式得到在其它c(diǎn)ie光學(xué)系統(tǒng)中的數(shù)值,例如l a*b*,lu*v*等。
同樣的道理,知道yxy以后還可以計(jì)算出此顏色的主波長(zhǎng),色純度,相關(guān)色溫等。
簡(jiǎn)單地總結(jié)下色度計(jì)和光譜儀(光譜輻照度計(jì))的相同點(diǎn)在于都可以測(cè)量顯示屏的亮度,色度,然后以此計(jì)算出其它的參數(shù),例如主波長(zhǎng),相關(guān)色溫,色純度等,當(dāng)然,根據(jù)亮度色度還可以進(jìn)一步計(jì)算出穿透率,對(duì)比度,視角色偏等等。
二.不同點(diǎn)
1.首先介紹下光譜儀(光譜輻照度計(jì))的功能原理:顧名思義,光譜儀自然是能夠測(cè)量光譜的儀器,這也是它和色度計(jì)大的區(qū)別,色度計(jì)是無法測(cè)量光譜的。我們知道光是一種電磁波,想要詳細(xì)了解光的特性,就需要知道其光譜,光是由不同強(qiáng)度不同波長(zhǎng)的電磁波組成的,平時(shí)用的多的光譜儀一般有三個(gè)波段,按照波長(zhǎng)從小到大依次是紫外線,可見光,紅外線,其中對(duì)顯示屏來說,我們主要關(guān)注其在可見光范圍(380nm-780nm)的光譜。
光譜儀(光譜輻照度計(jì))的基本原理是:利用光柵將一個(gè)混合光分解成不同波長(zhǎng)的光,而不同波長(zhǎng)的光會(huì)被不同的探測(cè)器測(cè)量出其強(qiáng)度,從而得到被測(cè)量光的光譜。
得到光的光譜以后,我們就可以根據(jù)光譜得到亮度,色度,峰值波長(zhǎng),顯色指數(shù)(cri)等,其實(shí)有了光譜,就可以得到此刻光的一切參數(shù),光譜才是*!如下圖是一些常見光源的光譜:
那么如何根據(jù)光譜得到光的亮度色度?根據(jù)cie1931xyz系統(tǒng)計(jì)算三刺激值的公式:三刺激值可以由光譜乘以cie1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者特性曲線積分得到。對(duì)于顯示屏等發(fā)光體來說,光譜可以直接使用,對(duì)于反射光來說,其光譜等于光源光譜乘以物體的反射特性光譜。光譜是一個(gè)的物理量,而亮度,色度是人主觀感知的物理量,和人的生理特性有關(guān),這里面涉及到人眼中三種感光細(xì)胞對(duì)不同波長(zhǎng)光的敏感特性曲線,科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出了人類平均的三種感光細(xì)胞對(duì)不同波長(zhǎng)的敏感特性曲線,即cie1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者特性曲線。
光譜儀(光譜輻照度計(jì))需要把光分解為不同波長(zhǎng)的光,然后分別測(cè)量其強(qiáng)度,這就導(dǎo)致其測(cè)量速度相對(duì)較慢,對(duì)于需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的參數(shù),例如,lcd屏幕的flicker及液晶響應(yīng)時(shí)間,這兩個(gè)參數(shù)行業(yè)內(nèi)一般使用色度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。
2.下面重點(diǎn)介紹下色度計(jì)的原理功能,和光譜儀(光譜輻照度計(jì))相比,色度計(jì)沒有光柵,它無法分光,也無法測(cè)量出光的光譜,但是色度計(jì)有特殊的濾鏡,即xyz filter,來模擬cie1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者特性曲線,光經(jīng)過filter以后才被探測(cè)器探測(cè)到,之后經(jīng)過一些特殊電路進(jìn)行adc轉(zhuǎn)變,后得到的是整體光的積分值,類似于上述cie1931xyz系統(tǒng)計(jì)算三刺激值的計(jì)算方法,只不過其是通過物理硬件完成的。
由于無需分光,色度計(jì)測(cè)量速度非??欤贿^目前世界上的xyz filter與cie1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者特性曲線依然有大約2%的差異,故使用色度計(jì)測(cè)量到的亮度色度會(huì)出現(xiàn)不同程度的誤差,而誤差大小由色度計(jì)本身以及被測(cè)量屏的光譜特性決定,為了得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù),針對(duì)不同批次屏幕,需要對(duì)色度計(jì)進(jìn)行矯正,并把不同批次的矯正數(shù)據(jù)保存在不同的矯正通道中。一般使用光譜儀(光譜輻照度計(jì))測(cè)量得到的數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),經(jīng)過校正后,色度計(jì)和光譜儀(光譜輻照度計(jì))測(cè)量的數(shù)據(jù)就基本一致,同時(shí)保持了較快測(cè)量速度的優(yōu)勢(shì),而光譜儀只是在出廠前使用標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行矯正,出廠后針對(duì)不同的樣品,無需進(jìn)行矯正,測(cè)量值即為標(biāo)準(zhǔn)值。
由于色度計(jì)的測(cè)量速度很快,其可以在短時(shí)間內(nèi)測(cè)出大量的數(shù)據(jù),可以看出亮度隨著時(shí)間的變化,而測(cè)量屏幕的一些特殊的畫面,根據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)的亮度變化即可以算出屏幕的flicker和液晶響應(yīng)時(shí)間,這是色度計(jì)相對(duì)光譜儀(光譜輻照度計(jì))來說比較*的功能。
三.總結(jié)
1.色度計(jì)和光譜儀(光譜輻照度計(jì))都測(cè)量亮度,色度以及由此可以計(jì)算得到色溫,主波長(zhǎng),色純度等。
2.色度計(jì)測(cè)量速度快,可以測(cè)量flicker和液晶響應(yīng)時(shí)間,光譜儀(光譜輻照度計(jì))不行,而光譜儀可以測(cè)量光譜以及由此計(jì)算出顯色指數(shù),峰值波長(zhǎng)等,色度計(jì)不行。
3.光譜儀(光譜輻照度計(jì))出廠后無需矯正,而色度計(jì)針對(duì)不同批次的屏幕需要矯正才能得到準(zhǔn)確的值。光譜儀速度較慢,測(cè)量更準(zhǔn)確且昂貴些,高??蒲袡C(jī)構(gòu)和公司研發(fā)部門應(yīng)用多一些,而色度計(jì)速度較快,相對(duì)便宜,工廠產(chǎn)線應(yīng)用較多些。