专利名称：一种用于背光源光学参数在线检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及背光源检测技术领域，具体是指一种用于背光源发光面亮度数据的在线检测装置及检测方法。
背景技术：
目前液晶显示器(IXD)已成为电视机、电脑、手机等必不可少的重要部件。液晶显示器中，液晶本身为非发光器件，它需要借助背光源才能实现显示功能。巨大的LCD显示器市场，将背光源产业发展成为一个庞大的产业。据预测2012年全球背光模组市场规模将达168亿美元。背光源产业在国内和国际市场发展迅速。基于光导板(LGP)技术的背光源是LCD目前最为理想的背光源，背光源光学性能 的好坏直接影响LCD的图像显示质量。背光源发光面的可见光亮度和亮度均匀性参数是评价背光源产品品质和判别背光源产品合格与否的基本光学参数，十分需要有便利、快捷的检测仪器，甚至需要有可实现背光源产品在线的检测仪器。目前世界各国以及我国现有的背光源产品光学参数测试是应用成像亮度计进行少数样品抽测的方法，以获得表征背光源面发光亮度分布均匀性和平均亮度数据。成像亮度计的基本原理是将面光源中所选择检测的区域经光学系统成像，通过置于像面的探测器检测像面的亮度而确定被检测物面的亮度。面光源上被选择检测区域的物面与像面互为共轭面。这种应用光学系统成像检测方法，需要应用多维测量支架，使被测样品或亮度计，作相对平移，选择不同的检测点，再调整亮度计进行测试。例如深圳、东莞、惠州、扬州一些我国大的LCD及背光源生产企业，都是应用BM-7型亮度计或手持式LS-100型亮度计等，将背光源样品悬挂在三维测试支架上，于背光源发光面的法线方向，选取背光源发光面上若干测试点，逐点测量发光面可见光亮度。例如对于小尺寸的背光源采样九个点，中等尺寸的背光源采样13个点，大尺寸(42〃以上)的背光源采样25个点进行手工操作测试。再例如，苏州弗士达科学仪器有限公司是一家专业制造背光源光学测试仪器企业，所制造的不同尺寸背光源光学自动测量台，都是一种大体积的测量支架型装置，仍旧是应用BM-7或BM-7A等系列亮度计逐点测量背光源样品。与前述所不同的只是将被测背光源模组平躺放置于载物平台上，应用马达驱动载物台或驱动亮度计，使被测背光源模组与亮度计光学测量仪器沿X轴Y轴做二维(X，y)直线相对平移，以获得背光源发光面的逐点测量数据。对于不同尺寸背光源产品测试，还需要用手动调节成像亮度计与被测样品发光表面的相对垂直距离(z)。这种应用光学系统成像检测方法，只能是逐点测试，不可能实现多点同时测试。若要实施多点同时检测，就需要同时采用多台同样的成像亮度计。以上应用成像亮度计人工操作或“自动操作”测试装置都是同样的逐点测试方法，对于一个背光源样品的测量，至少需要半小时甚至一小时以上时间，都只能进行很少量样品的抽测，费时、费工，测试成本高，测试操作的条件苛刻，测试环境、杂散光和操作人员技术等因素，都会引起很大的测试误差，更不可能实现背光源产品在线实时检测。
发明内容
为克服上述已有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种具有可实现自动快速测试背光源发光面亮度数据的在线检测装置及检测方法。本发明的检测方法是利用背光源亮度检测区域的物平面和与其共轭的探测器像平面重合，可省略亮度计的成像光学系统，同时采用多元亮度探测器板，对背光源实施多点扫描、快速亮度检测。本发明的一种用于背光源光学参数的在线检测装置包括多元亮度探测器板、AD数字采集电路系统、稳压稳流电源和计算机。
AD数字采集电路系统和稳压稳流电源安装在机箱内，机箱底面凹进机箱内壁，底面凹进深度为机箱前后用于输送被测样品进出门的高度，机箱底面处开有一与多元亮度探测器板相同大小的窗口，多元亮度探测器板安装于该窗口。基座上安装有一贯穿机箱前后门的导轨，用于输送被测样品载物台。基座上还有一个启动测试程序的启动开关，当被测样品输送至测量位置时触发启动程序。利用所述在线检测装置测量背光源发光面亮度数据的检测方法，其步骤如下A.根据被测样品检测的要求构建多元亮度探测器板，安装于机箱底面处开有的与多元亮度探测器板相同大小的窗口上。B.然后将被测样品背光源固定在载物台上，调节样品载物台，使多元亮度探测器板的探测面与被测样品的发光面之间的间隙尽可能小，小到被测样品能顺利通过多元亮度探测器板的探测面，而相互之间不被划伤。然后通过导轨将被测背光源样品输送到测量位置，即多元亮度探测器板下面。C.由稳压稳流电源供电给被测背光源样品和AD数字采集电路系统，启动测试启动开关，AD数字采集电路系统扫描采集多元亮度探测器板输出数据，通过数据传输总线输入计算机，经数据处理，显示、存储背光源发光面的亮度测试数据。本发明的优点I.由于多元亮度探测器和被测样品背光源的无间隙的吻合，省略了成像光学系统，使得对背光源的光电数据检测是一个快速测试过程，方便、快捷，测试成本低廉，所获得的亮度检测数据是多次采集数十个测试点的计算结果，测试精度高。2.本装置可通过安装于计算机内的应用软件处理，计算机界面自动显示背光源发光面板亮度分布、平均亮度以及不同坐标位置的亮度相对误差数据以及整个背光源输出的总流明等数据，并直接打印被检测产品的测试结果或条形码，载有产品信息，例如生产日期、出厂编号、背光源电学参数、总流明输出、平均亮度、亮度不均匀相对偏差以及产品的合格等级等数据。3.本装置的光学结构简单，可按不同型号尺寸的背光源发光面进行设计，制造工艺简便，制造成本低，是检验背光源产品合格和合格等级分类的重要检测设备。4.本装置既可应用于工业生产的在线检测，也可作为企业实验室的检测仪器，具有广泛的推广应用前景。
图I为本发明的检测装置各部件的联接示意图。
图2为多元亮度探测器板剖面结构示意图。图3为本发明的检测装置的剖面结构示意图(省略计算机和打印机)。图4为测试软件流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明技术方案的具体实施方式
作进一步的描述见附图1，本发明的检测装置包括多元亮度探测器板1、AD数字采集电路系统2、稳压稳流电源6和计算机4。AD数字采集电路系统和稳压稳流电源安装在机箱9内，机箱底面902凹进机箱内壁，底面凹进深度为机箱前后用于输送被测样品进出门901的高度，机箱 底面处开有一与多元亮度探测器板相同大小的窗口，多元亮度探测器板安装于该窗口。基座10装有一贯穿机箱前后门的导轨11，用于输送被测样品载物台8 ;基座10上还有一个启动测试程序的启动开关12。利用所述在线检测装置测量背光源发光面亮度数据的检测方法首先根据被测样品5检测的要求构建多元亮度探测器板1，安装于机箱底面处开有的窗口上。所述的多元亮度探测器板I由依次置于基板100上的多元太阳电池板101和滤光片板102组成，见图2。多元亮度探测器板单元的数目可达数十个。多元亮度探测器板单元的数目及其分布位置，均取决于对背光源检测的技术要求。滤光片102为蓝色透明玻璃滤光片102，例如GB21滤光片，使多元亮度探测器板的响应光谱与人眼视见函数匹配；多元太阳电池板的每个单元并联低阻精密电阻，例如25Ω精密电阻，满足器件短路电流输出条件，使输出信号与入射光的亮度成线性关系。然后将被测样品背光源5固定在载物台8上，调节样品载物台，使多元亮度探测器板的探测面与被测背光源样品的发光面之间的间隙尽可能小，小到被测背光源样品能顺利通过多元亮度探测器板的探测面，而相互之间不被划伤。然后通过导轨11将被测背光源样品输送到测量位置，即多元亮度探测器下面，由稳压稳流电源6供电给被测背光源样品5和AD数字采集电路系统2，启动测试启动开关12，瞬态扫描背光源发光面板上所设定的各个检测区域，直接获得背光源发光面各个测试点的光亮度输出，从而实现自动化、快速、多次扫描重复测试。所采用的AD数字采集电路系统模块，是针对工业应用设计的，同时采样多路差分信号，模拟量采样精度可达到±0. 05%，对背光源发光面的全幅重复采样速率可达2次/秒，这种模块内部输入单元与控制单元之间采用光电隔离和对输入信号采取滤波措施，极大降低了工业现场干扰对模块正常运行的影响，保证模块具有良好的可靠性和测量结果的精确性。其中稳压稳流电源6带有数字电压表和数字电流表。应用AD数字采集电路系统对多元亮度探测器的各个单元输出模拟量进行采集和AD变换。所有采样数据信号，通过带隔离的RS-485通信接口，即数据总线3传输至计算机，经计算机处理、显示、存储和打印机7打印测试结果。计算机显示界面可实时显示背光源发光面板上分布于不同坐标位置的亮度分布数据、背光源发光面板中最大亮度及其位置、最小亮度及其位置、整个背光源发光面板的平均亮度、背光源发光面上不同坐标位置亮度相对误差数据以及整个背光源发光面板输出的总流明等数据。本发明背光源光学参数在线检测装置的多元亮度探测器测试部件要应用合格产品背光源亮度发光板进行工业级测试定标。本发明背光源光学参数在线检测装置必要时可增加光纤光谱仪实现背光源发光面的光谱测试，光 纤光谱仪的光输入光纤头部安装在多元亮度探测器接收光平面中。
权利要求
1.一种用于背光源光学参数在线检测装置，包括多元亮度探测器板(1)、AD数字采集电路系统(2)、稳压稳流电源(6)和计算机(4);其特征在于 AD数字采集电路系统⑵和稳压稳流电源(6)安装在机箱(9)内；机箱底面(902)凹进机箱内壁，底面凹进深度为机箱前后用于输送被测样品进出门(901)的高度；机箱底面处开有一与多元亮度探测器板相同大小的窗口，多元亮度探测器板安装于该窗口 ；基座(10)上安装有一贯穿机箱前后门的导轨(11)，用于输送被测样品载物台(8);基座上还有一个启动测试程序的启动开关(12)，当被测样品输送至测量位置时触发启动测试程序。
2.利用所述在线检测装置测量背光源发光面亮度数据的检测方法，其特征在于步骤如下 A.根据被测样品(5)检测要求构建多元亮度探测器板(I)，并将其安装于机箱底面处 开有的窗口上； B.将被测样品背光源固定在样品载物台(8)上，调节样品载物台，使多元亮度探测器板的探测面与被测背光源样品的发光面之间的间隙尽可能小，小到被测背光源样品能顺利通过多元亮度探测器板的探测面，而相互之间不被划伤；最后通过导轨(11)将被测样品背光源输送到测量位置，即多元亮度探测器板下面； C.由稳压稳流电源(6)供电给被测背光源样品和AD数字采集电路系统(2)，启动测试启动开关(12)，AD数字采集电路系统扫描采集多元亮度探测器板输出数据，通过数据传输总线输入计算机，经数据处理，显示、存储背光源发光面的亮度测试数据。
3.根据权利要求I和2的一种背光源光学参数在线检测装置，其特征在于所述的多元亮度探测器板⑴由依次置于基板(100)上的多元太阳电池板(101)和滤光片板(102)组成。
4.根据权利要求3的一种背光源光学参数在线检测装置，其特征在于所述的多元太阳电池板(101)单元的数目及其分布均根据被测样品背光源要求而定。
5.根据权利要求3的一种背光源光学参数在线检测装置，其特征在于所述的滤光片板(102)为蓝色透明玻璃滤光片102。
6.根据权利要求3的一种背光源光学参数在线检测装置，其特征在于所述的多元太阳电池板(101)的每个单元并联的低阻精密电阻要满足器件短路电流输出条件，使输出信号与入射光的亮度成线性关系。
全文摘要
本发明公开一种用于背光源光学参数在线检测装置及检测方法，该装置包括多元亮度探测器板，AD数字采集电路系统，稳压稳流电源，测试启动开关及机械部件。该检测方法的特征是测量时，多元亮度探测器板的探测面与背光源发光面之间的间隙尽可能的小，小到使背光源亮度检测区域的物平面和与其共轭的探测器的像平面重合，因而可省略成像光学系统。本发明的优点对背光源的光电数据检测是一个快速测试过程，方便、快捷，测试成本低廉，所获得的亮度检测数据是多次采集数十个测试点的计算结果，测试精度高，可普及到企业光电测试实验室和产品在线自动化快速检测，是检验背光源产品合格和合格等级分类的重要检测设备。
文档编号G01M11/02GK102636335SQ201210091660
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者梅伟芳, 王善力, 苏锦文, 褚君浩 申请人:上海太阳能电池研究与发展中心