發光二極體(Light Emitting Diode；LED)顯示看板近年來，大量被應用在戶外廣告、電視牆、道路指示器、動態字幕機等。LED的優點包括高演色性、自發光、視角廣、反應速度快、發光效率高、低驅動電壓、壽命長、無汞之綠能特性等。未來發展具有相當潛力，然而其全彩化模組製程與檢測仍處發展階段，尤其在LED模組自動色度差異檢測方面，需有一套自動化檢驗機制以提高顯示品質。本研究針對彩色LED顯示面版的主要構成元件-彩色LED顯示模組，發展一色彩檢測與補償方法，建立LED模組色彩品質檢測與補償平台。本研究結合了自動光學檢測技術與彩色LED模組PWM驅動補償法，檢測並改善LED模組每一像素之色度與亮度差異等。首先，將自製色彩檢測模組與輝度色度計檢測LED模組之三刺激值，並將數據結果使用最小平方近似法進行配色函數校正，再應用於檢測LED顯示模組之色彩特性。將檢測獲得的色度、亮度數據進行分析後，針對LED顯示模組白光色度校正、像素間亮度均勻性補償，將補償參數儲存於硬體電路補償查詢表(CLUT)。本研究利用廠商提供之2R1G1B LED顯示模組(16×16 LEDs)，進行指定參考白光D65色度(0.1978,0.4683)之校正補償實驗。經過其中之8×8 LEDs實際量測與補償後，其補償前與參考白光D65之平均色差為0.027006，補償後之平均色差下降到0.003474，同時其像素間之亮度差異性亦可降低到3.541%以下，成果相當明顯。本自動光學檢測及補償系統確實能有效的提高LED模組生產品質，對提昇LED產業競爭力，有正面幫助。

In recent years, Light Emitting Diodes (LED) display panels are commonly used in outdoor billboards, display screens, traffic indicators, scrolling signs, etc. LED display panels offer many advantages which include high color rendering, self-emission, wide viewing angle, fast response time, high luminous efficiency, low driving-voltage, long life, mercury-free (eco-friendly) attribute etc. The future of LED display panels looks bright. However, the production and inspection technology for a color LED module is still under development. To improve the manufacturing efficiency for LED modules, therefore, an automated inspection system for color quality is required. The main purpose of this study is to develop an automated color inspection and compensation solutions for color LED modules which are main components of a color LED display panel. In this study, an automated optical inspection technology and a LED PWM driving method were combined to inspect and improve the color quality for each pixel within a LED module. Initially, a self-developed color optical sensing module and a colorimeter were used to measure the tri-stimulus of LED pixels. After the color matching functions from the collected data was corrected by least-squares approximation method, the calibrated measured sensing module was applied to inspect the color characteristics of LED modules. And the chrominance and luminance data are well analyzed to perform a white light chrominance correction and luminance uniformity compensation for LED display modules. A Compensated Look Up Table (CLUT), built in a hardware driving circuit, as a result, was used to store the LED module’s compensation parameters. Some 2R1G1B LED modules (16×16 LEDs) from a local industry were verified in this study. The experimental results from the central 8×8 LEDs show that the average color difference of a target D65 white light with a chrominance of (0.1978, 0.4683) by using a 2R1G1B LED module is about 0.027006 beforce compensation, but the average color difference can be reduced to 0.003474 after it was compensated by using the proposed method. Meanwhile, the lumi nance difference was also reduced to less than 3.541%. Therefore, it is hopeful that this technology could be helpful for local LED industries to increase their manufacturing quality and to enhance their competition capacity as well.

[1] LEDinside News，http://www.ledinside.com.tw/。
[2] 「綠色能源產業旭升方案」，行政院經濟部，2009。
[3] 楊勝帆，「2009年台灣半導體照明產業發展趨勢」，拓墣產業研究所， 2009。
[4] 「世博會成LED產業的試金石」，LED8.com中國LED顯示屏網，2010。
[5] 葉書佑，「彩色LED顯示器模組亮度均勻性檢測及補償機制之研究」，國立台灣科技大學自動化及控制研究所，碩士論文，2007。
[6] 江西大江網，http://www.jxnews.com.cn/，2010。
[7] CRI online中國國際廣播電台，http://www.chinabroadcast.cn/，2010。
[8] 「LED產業分析及投資機會」，經濟部投資業務處， 2008。
[9] 林柏羽，「應用倒傳遞網路於電子產品之LED自動化檢測系統」，大同大學資訊工程研究所，博士論文，2004。
[10] 台灣地區松下集團，http://www.panasonic.com.tw/，2006。
[11] Global Lighting Technologies Incorporation, NSPF-F50S LED datasheet, 2001.
[12] 佰鴻工業，http://www.brtled.com.tw/，2006。
[13] 王凱生，「彩色LED顯示模組之快速陣列式品質檢測及補償研究」，國立台灣科技大學自動化及控制研究所，碩士論文，2008。
[14] 蔡明忠、王凱生、李旻鴻，「LED顯示模組之快速陣列式品質檢測及均勻度補償」， 2008 AOI Forum & Show，新竹交通大學，Taiwan，28 Oct. 2008。
[15] 蔡明忠、王凱生、李旻鴻、張書槐，「LED顯示模組之陣列式光學檢測模組研製及均勻度補償應用」，技術學刊24卷3期，pp.205-212，2009年9月。
[16] 郭俊緯，「液晶顯示面板之自動化光學檢測系統」，台灣科技大學機械工程系，碩士論文，2005。
[17] 周千惠、蔡明忠、阮張榮,“彩色OLED亮度檢測及補償機制之研究”, 2006全國AOI論壇與展覽, HsinChu,Taiwan, Oct. 19,2006(B09)。
[18] 廖俊謙，「色彩調校技術與顯示器構色原理之分析」，國立中央大學光電科學研究所，碩士論文，2006。
[19] Ou-Yang Mang, Ting-Wei Huang, Yao-Fang Hsieh, Yi-Ting Kuo, “Optimizing maximal brightness and correlated color temperature for multi-primary color displays” , Proc. of SPIE Vol. 7443, 74431, San Diego, California, United States, 2-6 August 2009.
[20] 劉冠顯，「應用LED混光技術於全日光模擬研究」，國立台灣科技大學電機工程系，碩士論文，2007。
[21] Y.N. Chang, C.C. Hung, S.C. Tung, Sun-Yu Chan, “Auto mixed light for RGB LED backlight module”, IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp.864-869, 5-8 July 2009.
[22] S. Muthu and J. Gaines, “Red, Green and Blue LED-Based White Light Source: Implementation Challenges and Control Design,” in Proc. IEEE ISA’03, vol. 1, pp. 515-522, 2003.
[23] 溫竣貴，「LED背光源整合系統設計之色溫管理」，國立交通大學電子與光電學程，碩士論文，2006。
[24] 孫仲元，「以FPGA為基礎之RGB LED調光控制」，南台科技大學電機工程學系碩士論文，2007。
[25] Ou-Yang Mang, Ting-Wei Huang, Yao-Fang Hsieh, Yi-Ting Kuo,“Research of the chromaticity coordinates and color spectrum calibration using tristimulus sensors and eigenspectrum method”, Proc. of SPIE Vol. 7432, 743214, San Diego, California, United States, 2-6 August 2009.
[26] A. Sivanantha Raja and K. Sankaranarayanan, “Performance analysis of a Colorimeter designed with RGB Color Sensor”, IEEE Intelligent and Advanced Systems, pp.305-310, 25-28 Nov. 2007.
[27] F. Nguyen , “Challenges in the design of a RGB LED display for indoor applications”, Synthetic Metals, Volume 122, Number 1, pp. 215-219, 1 May 2001.
[28] 聚積科技，http://www.mblock.com.tw/。
[29] A. A. Gaertner, “LED Measurement Issues Retrieved”, Technical Report of Institute for National Measurement Standards, National Research Council of Canada, Canada 9-12 April 2002.
[30] CNS 13091，「發光二極體顯示幕(戶外用)產品標準」，經濟部標準檢驗局，1992。
[31] CNS 13092，「發光二極體顯示幕量測法-戶外用」，經濟部標準檢驗局，1992。
[32] CNS 13093，「發光二極體顯示幕(戶外用)產品可靠度試驗法」，經濟部標準檢驗局，1992。
[33] CNS 15249，「發光二極體元件之光學與電性量測方法」，經濟部標準檢驗局，2009。
[34] CNS 15250，「發光二極體模組之光學與電性量測方法」，經濟部標準檢驗局，2009。
[35] SJ/T 11141-2003，「LED顯示屏通用規範」，中國電子技術標準化研究所，2003。
[36] SJ/T 11281-2007，「發光二極管(LED)顯示屏測試方法」，中國電子技術標準化研究所，2007。
[37] 周千惠，「彩色OLED亮度檢測及補償機制之研究」，國立台灣科技大學自動化及控制研究所，碩士論文，2006。
[38] E. F. Schubert, “Light Emitting Diodes”, Second edition, Cambridge University Press, 2006.
[39] R.W.G Hunt, “Measuring Colour”, Third Edition, FOUNTAIN PRESS, England, 1998.
[40] 鄭柏左，「色彩理論與數位影像」，新文京開發出版股份有限公司，2004。
[41] 阮張榮，「有機發光顯示器驅動補償電路與快速量測之研究」，國立台灣科技大學自動化及控制研究所，博士論文，2005。
[42] 胡國瑞、孫沛立、徐道義、陳鴻興、黃日鋒、詹文鑫、羅梅君著，「顯示色彩工程學」，全華圖書，2007。
[43] 大田登 原著，陳鴻興、陳詩涵 編譯，「色彩工程學理論與應用」，第2版，全華圖書，2008。
[44] 大田登 原著，陳鴻興、陳君彥 編譯，「基礎色彩再現工程」，全華圖書，2006。
[45] Fredrik Hailer, “Improved LED systems with true color sensors”, JENCOLOR , Germany, 2008.
[46] TAOS(Texas Advanced Optoelectronic Solutions)，「TCS3200 DataSheet」，2009。
[47] 林琮諺，「直下式動態LED背光模組亮度均勻性檢測與回授補償之研究」，國立台灣科技大學自動化及控制研究所，碩士論文，2008。
[48] Y. Ohno and J. Hardis, “Four-Color Matrix Method for Correction of Tristimulus Colorimeters”, Paper published in Proc., IS&T Fifth Color Imaging Conference, pp. 301-305, 1997.
[49] Y. Ohno and S. Brown, “Four-Color Matrix Method for Correction of Tristimulus Colorimeters - Part 2”, Paper published in Proc., IS&T Sixth Color Imaging Conference, pp. 65-68, 1998.