彩色LED顯示器模組亮度均勻性檢測及補償機制之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	葉書佑 Shu-you Yeh
論文名稱：	彩色LED顯示器模組亮度均勻性檢測及補償機制之研究 Study of Luminance Uniformity Inspection and Compensation Mechanism for color Light Emitting Diode Display Module
指導教授：	蔡明忠 Ming-jong Tsai
口試委員:	謝冠群 Guan-chyun Hsieh 陳建富 Jian-fu Chen
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 自動化及控制研究所 Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年：	2007
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	89
中文關鍵詞：	發光二極體面板模組、自動化光學檢測、補償查詢表、亮度均勻性
外文關鍵詞：	Light Emitting Diode module (LED), Automatic Optical Inspection (AOI), Compensated LUT (CLUT), Luminance Uniformity
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發光二極體(Light Emitting Diode)因具有壽命長、高亮度、視角廣，低電壓驅動等的特性，所以LED顯示器被廣泛地利用在大型電視牆、指示器、字幕機等的消費性產品上。但由於一些瑕疵問題導致收看品質的不良，這些瑕疵問題大致可分為暗點、亮點、發光均勻度不良等。而目前業界對於LED面板模組的檢測工作多採用人工的方式來進行，而檢測的標準通常以色彩和發光強度來判斷。使用人工來進行檢測，常會有人為疏失、成本過高、人為判斷標準不一的問題產生。
　　本研究針對16X16的彩色LED顯示器模組建立ㄧ自動化亮度檢測及補償平台，首先透過輝度計（BM7）對待測面板模組進行亮度量測，將所量測到的亮度值，經過計算得到一補償查詢表(Compensated Look Up Table，CLUT)。CLUT內儲存每一像素的補償比例值，而各一像素之CLUT利用最小平方誤差法找出一組適合每一灰階之CLUT。應用CLUT針對不均勻的像素點調整其灰階值，使面板在顯示前，先透過補償系統進行資料轉換，再將資料送至顯示暫存器，讓發光均勻度能得到較好的結果。補償前面板的發光均勻度大約在80%左右，補償後發光均勻度能改善到95%以上，其均勻度提高了15%左右。印證了本方法能有效的改善LED顯示器發光模組的發光均勻性。本方法優點在其與顯示器本身的製程和使用材料無關，所以該補償機制除可應用於LED顯示器上，亦可推廣至OLED顯示螢幕。戶外大型LED顯示看板是由許多個小模組所組成的大型顯示器，所以只要我們能夠針對於單一模組進行亮度補償工作，相信也能夠改善大型戶外看板的亮度均勻性。

Based on the superior properties of the LEDs such as, low powers consumption, quick electronic response, long lifetime and wide viewing angle, they can be generally used for information display, communication, indicator of consuming electronic product. However, the requirement of the display quality which includes luminance uniformity and color performance is more concerned by the people. The LEDs module inspection and luminance adjustment are still relying on labor work, which has some disadvantages of low speed and high cost. And the human inspection results may be different. It does need an automation inspection and automatic tuning system to improve the luminance uniformity and increase the competitiveness of the LED display industry.
In this study, we integrate an automated optical inspection technology, luminance calibration and compensated driver to improve the display uniformity of a 16X16 LEDs module. Firstly, a spectrum meter is used to analyze the difference of LED’s wavelength. Then a colorimeter/luminance meter is equipped to measure each LED within the LED module which is put on a XY-table. The measured luminance data are analyzed and a compensated Look Up Table (LUT) is created according to the LED’s luminance curves. A LED module with 16 by 16 pixels was lighted and compensated in this paper. The improved luminance uniformity of over 95% was achieved. The proposed compensation mechanism can improve the luminance uniformity and could be applied into either automatic voltage compensated driver or pulse width modulation with constant current driving to solve the problem of luminance uniformity of LED display panel. It could be very helpful to promote the LED application market.

摘  要…………………………………………………………………….i
Abstract………………………………………………………………….ii
誌  謝…………………………………………………………………...iii
目  錄…………………………………………………………………...iv
圖目錄…………………………………………………………………..vi
表目錄……………………………………………………………….......ix
第一章	緒論................................................1
1.1	研究背景............................................1
1.2	研究動機與目的......................................3
1.3	研究方法............................................5
1.4	本文架構............................................6
第二章	LED顯示相關技術與文獻探討...........................8
2.1 發光二極體(LED)顯示器元件結構............................8
	2.1.1實驗模組之灰階產生原理.........................9
	2.1.2 LED顯示器驅動技術.............................11
2.2 顯示器檢測方法文獻探討...................................14
第三章	亮度均勻性檢測及補償方法............................18
3.1 光譜分析.................................................18
	3.1.1 何謂光譜......................................18
	3.1.2 混光原理......................................19
3.2 CIE標準量測規範..........................................20
3.3 亮度檢測.................................................21
	3.3.1 亮度量測之分類................................21
	3.3.2 面板亮度均勻性檢測與計算方式..................23
3.4 亮度補償原理.............................................26
3.4.1 補償原理...............................................27
	3.4.2 建立CLUT......................................28
第四章	系統架構與實驗設計..................................30
4.1 系統硬體規劃.............................................30
	4.1.1 實驗面板模組..................................31
4.1.2色度量測設備............................................32
	4.1.3 亮度量測設備..................................35
	4.1.4 量測機構......................................37
4.2 量測系統軟體規劃.........................................39
第五章	實驗結果與討論......................................45
5.1 LED面板模組色度檢測......................................45
5.2 LED面板模組亮度均勻性檢測與補償..........................49
	5.2.1 紅光檢測與補償效果............................50
	5.2.2 綠光檢測與補償效果............................53
	5.2.3 藍光檢測與補償效果............................56
	5.2.4 白光檢測與補償效果............................59
第六章	結論與未來發展方向..................................63
6.1 研究結論.................................................63
6.2 未來發展方向.............................................64
參考文獻…...................................................66
附錄A…..........................................……………..68

                                

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