1. 背景介紹

液晶背光模塊

液晶，顧名思義就是因?yàn)樗婢咭后w和晶體的某些 特性。自從發(fā)現(xiàn)它具有透光率隨電壓改變的特性以來(lái)，液晶這個(gè)詞，留給人們的第一印象就是——液 晶是一種顯示器件。我們知道，液晶本身并不發(fā)光，那為什么液晶顯示器卻能夠顯示出高亮度高對(duì)比度 的畫面呢？

其實(shí)，和馬路邊林立的燈箱一樣，液晶顯示器需要 強(qiáng)大的背光系統(tǒng)。由于液晶顯示器件本身具有純平面、顯示精細(xì)等特性，所以它需要一個(gè)亮度高且均 勻的背光源。目前各個(gè)領(lǐng)域常用的背光源主要有：
發(fā)光二極管（LED）、鹵鎢燈、電致發(fā)光器件（ELD）、冷陰極熒光燈" title="冷陰極熒光燈">冷陰極熒光燈、陰極發(fā)射燈（CLL）和金屬鹵化物燈等。雖然其中作為面光源的EL 顯示器件完全符合亮度高且均勻的條件，但 目前由于其成本高且尺寸小而并不適合在液晶顯示器上使用。因此相對(duì)來(lái)說(shuō)工藝成熟、亮度 高、成本低、性能好的冷陰極熒光燈就成為目前彩色薄膜液晶顯示器（TFT-LCD）上使用 最廣泛的背光源。

冷陰極熒光燈，英文名Cold Cathode Fluorescent Lamps，簡(jiǎn)稱CCFL。它其實(shí)就是霓虹燈，不過(guò)管徑更小而已——當(dāng)然，管徑小于6mm 的“霓虹燈”跟普通霓虹燈的工藝已經(jīng)完全不同。霓虹燈是一種線光源，那如何把它“轉(zhuǎn)化”成液晶顯示器所需要的背光源呢？這就涉及到一個(gè)復(fù)雜而考究的光線處理機(jī)構(gòu)，如圖中導(dǎo)光板是呈鍥形的平板，它負(fù)責(zé)把線光源霧化成均勻的面光源。

可見，背光模塊" title="背光模塊">背光模塊的作用無(wú)非就是把線光源發(fā)出的光通過(guò)漫反射使之成為面光源。但這個(gè)背光源大有學(xué)問(wèn)，在搭配不同數(shù)量的燈管時(shí)其表面的紋理會(huì)有不同的變化，背光板的設(shè)計(jì)涵蓋了光學(xué)設(shè)計(jì)、精密模具以及蝕刻、印刷等精密科技。

背光模塊里的反射板用于將沒(méi)有直接散射出去的雜亂光線再次引入導(dǎo)光板以提高光源的利用率；它上面的擴(kuò)散膜同樣具備把光線形成漫反射并均勻擴(kuò)散的能力；而作為背光模塊另一重要組件的棱鏡片（垂直和水平相間隔）則負(fù)責(zé)把光線聚攏，使其垂直進(jìn)入液晶模塊以提高輝度，所以又稱增亮膜。經(jīng)過(guò)上述處理，冷陰極熒光燈組成的線光源就可以形成亮度均勻并垂直射出的面光源。

背光模塊是液晶顯示器(LCD)光源的提供者，LCD 本身并不發(fā)光，背光模塊光源的表現(xiàn)便決定了顯示器表現(xiàn)在外的視覺感，要提高亮度和對(duì)比度，則需要依賴增加背光模塊的亮度。另外，為了避免出現(xiàn)液晶顯示器的出現(xiàn)顯示畫面顏色不均勻分布，也需要從背光模塊著手，對(duì)背光系統(tǒng)亮度的均勻性/一致性進(jìn)行測(cè)試是生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可或缺的重要測(cè)試內(nèi)容。

另一方面，作為背光模塊重要的電路驅(qū)動(dòng)部件的變換器(Inverter)，是驅(qū)動(dòng)燈管點(diǎn)燈的高壓脈沖(pulse)提供者，它將由電源供應(yīng)器(Power Supply)的直流電壓訊號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻的高壓脈沖，使燈管能持續(xù)點(diǎn)燈，一般變換器頻率在75KHZ 以下的室溫時(shí)，與發(fā)光強(qiáng)度維持正比關(guān)系，在一般商品化的規(guī)格中皆有指定其頻率。測(cè)試變換器的轉(zhuǎn)換效率也是非常重要的。

隨著液晶顯示器制造技術(shù)的提升，大尺寸及低價(jià)格的趨勢(shì)下，背光模塊在考慮輕量化、薄型化、低消費(fèi)電力、高亮度及降低成本的市場(chǎng)要求，為保持在未來(lái)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，開發(fā)、設(shè)計(jì)新型的背光模塊及導(dǎo)光板成型的新制作技術(shù)，是今后努力的方向及重要課題。

綜上所述，背光模塊是液晶顯示器的一個(gè)非常重要組成部分。

2. 安捷倫" title="安捷倫">安捷倫測(cè)試方案

安捷倫液晶背光板測(cè)試系統(tǒng)" title="測(cè)試系統(tǒng)">測(cè)試系統(tǒng)（LCD Backlight Panel Test System）最初的測(cè)試功能是基于韓國(guó)三星（Samsung）向安捷倫提出一些要求：希望通過(guò)安捷倫的電源序列測(cè)試功能幫助他們更好的了解其背光模塊轉(zhuǎn)換器的工作特性。

通過(guò)對(duì)作為液晶顯示器行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的三星的測(cè)試需求的理解，以及進(jìn)一步的合作，我們發(fā)現(xiàn)事實(shí)上安捷倫N6700/N5700 系列電源和34980A多功能開關(guān)是非常適合這一應(yīng)用的低成本/高集成度的解決方案，也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，臺(tái)灣AEO 開發(fā)了液晶亮度測(cè)試系統(tǒng)（LCDLuminance Test System），希望以此抓住進(jìn)入這個(gè)廣闊市場(chǎng)的契機(jī)。

考慮到臺(tái)灣AEO 已取得經(jīng)驗(yàn)以及大陸市場(chǎng)的擴(kuò)大，我們利用安捷倫開放實(shí)驗(yàn)室的硬件資源，邀請(qǐng)臺(tái)灣AEO 的工程師Brian Chi（祁子年）到上海幫助我們共同搭建了一套演示系統(tǒng)。系統(tǒng)名稱為液晶背光模塊測(cè)試系統(tǒng)（LCD Backlight Panel Test System）。LLTS 系統(tǒng)的主要對(duì)象是背光模塊及轉(zhuǎn)換器的測(cè)試的測(cè)試，在原有的臺(tái)灣AEO 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)了優(yōu)化和完善，在保證并增加了測(cè)試功能的前提下，進(jìn)一步降低了成本。

3. 系統(tǒng)功能

安捷倫液晶背光模塊測(cè)試系統(tǒng)（LCD Backlight Inverter Test System）主要定位在液晶背光模塊、背光源及背光轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)制造廠家驗(yàn)證其產(chǎn)品性能的自動(dòng)測(cè)試解決方案。

系統(tǒng)通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)背光模塊的直流電壓，控制并監(jiān)測(cè)背光模塊亮度/RGB 等特性的變化。根據(jù)測(cè)試結(jié)果以及進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，可以大大提高液晶背光模塊的使用壽命以及質(zhì)量。

系統(tǒng)采用安捷倫LXI平臺(tái)，通過(guò)LAN口控制測(cè)試34980A和N5700A系列電源及RGB/Lux傳感器，獲得高速準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)。

目前開發(fā)的測(cè)試平臺(tái)提供如下參數(shù)的測(cè)量:

• 背光模塊開啟閾值電壓驗(yàn)證：電壓變化范圍+/- 20%. (相對(duì)于背光轉(zhuǎn)換器的需求), 主要為測(cè)試點(diǎn)亮背光模塊工作電壓范圍。
• 背光模塊亮度隨直流電壓測(cè)試序列變化關(guān)系：隨時(shí)間變化電壓測(cè)試序列及不同的控制信號(hào)-工作功率和控制信號(hào)之間的時(shí)延可以被設(shè)置成從0到300ms，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)遞交。延遲時(shí)間可以以1ms/step的速率調(diào)節(jié)。
• 亮度/亮度一致性分析：標(biāo)準(zhǔn)每個(gè)背光模塊測(cè)試采用5點(diǎn)測(cè)量, 系統(tǒng)最大" title="最大">最大支持到16點(diǎn)測(cè)量，因此可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)背光模塊。亮度一致性是驗(yàn)證分散在背光模塊各個(gè)位置的亮度傳感器之間的亮度差異大小。
• RGB 色彩一致性/白平衡測(cè)試：和亮度測(cè)試一樣，系統(tǒng)最大支持到16點(diǎn)測(cè)量，因此可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)背光模塊。RGB色彩/白平衡是驗(yàn)證分散在背光模塊各個(gè)位置的RGB傳感器之間的差異大小。
• 上升時(shí)間：可以1ms/step的分辨率配置電源的上升時(shí)間。同時(shí)，系統(tǒng)提供當(dāng)條件變化的過(guò)程中的測(cè)試結(jié)果（亮度/RGB等）。
• 熱效應(yīng)，溫度變化（分辨率：0.1度）：主要測(cè)試在工作狀態(tài)下，背光模塊局部溫度的變化
• 功率損耗：測(cè)試背光模塊的功率損耗。

系統(tǒng)提供背光模塊轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)

圖1 系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)圖

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安捷倫LTSS 系統(tǒng)的目標(biāo)客戶群是液晶背光模塊及轉(zhuǎn)換器可靠性的生產(chǎn)測(cè)試，以提高其產(chǎn)品帶的質(zhì)量和穩(wěn)定性。安捷倫LTSS 可以根據(jù)需要在不同循環(huán)測(cè)試碼流下進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，以獲取液晶背光模塊完整的壓力測(cè)試條件下的特性結(jié)果，以便在研發(fā)階段為今后進(jìn)一步的提高產(chǎn)品質(zhì)量，壽命提供更有價(jià)值的信息。

演示軟件主GUI	亮度測(cè)試GUI

CA-210 色彩分析儀及其探頭傳感器構(gòu)造

4.系統(tǒng)配置

• 34980A 多功能開關(guān)主機(jī)（附帶6.5 位 DVM）
• 34921A 及終端盒-- 40 通道Mux 開關(guān)
• N5700A 系列電源– 大功率程控電源
• RGB/ Lux 傳感器(10 個(gè)傳感器)
• 系統(tǒng)控制軟件