1. 背景介紹

液晶背光模塊

液晶，顧名思義就是因為它兼具液體和晶體的某些 特性。自從發(fā)現(xiàn)它具有透光率隨電壓改變的特性以來，液晶這個詞，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比度 的畫面呢？

其實，和馬路邊林立的燈箱一樣，液晶顯示器需要 強大的背光系統(tǒng)。由于液晶顯示器件本身具有純平面、顯示精細等特性，所以它需要一個亮度高且均 勻的背光源。目前各個領(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。因此相對來說工藝成熟、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，簡稱CCFL。它其實就是霓虹燈，不過管徑更小而已——當然，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？這就涉及到一個復雜而考究的光線處理機構(gòu)，如圖中導光板是呈鍥形的平板，它負責把線光源霧化成均勻的面光源。

可見，背光模塊" title="背光模塊">背光模塊的作用無非就是把線光源發(fā)出的光通過漫反射使之成為面光源。但這個背光源大有學問，在搭配不同數(shù)量的燈管時其表面的紋理會有不同的變化，背光板的設(shè)計涵蓋了光學設(shè)計、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有直接散射出去的雜亂光線再次引入導光板以提高光源的利用率；它上面的擴散膜同樣具備把光線形成漫反射并均勻擴散的能力；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）則負責把光線聚攏，使其垂直進入液晶模塊以提高輝度，所以又稱增亮膜。經(jīng)過上述處理，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，對背光系統(tǒng)亮度的均勻性/一致性進行測試是生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可或缺的重要測試內(nèi)容。

另一方面，作為背光模塊重要的電路驅(qū)動部件的變換器(Inverter)，是驅(qū)動燈管點燈的高壓脈沖(pulse)提供者，它將由電源供應(yīng)器(Power Supply)的直流電壓訊號轉(zhuǎn)換成高頻的高壓脈沖，使燈管能持續(xù)點燈，一般變換器頻率在75KHZ 以下的室溫時，與發(fā)光強度維持正比關(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，大尺寸及低價格的趨勢下，背光模塊在考慮輕量化、薄型化、低消費電力、高亮度及降低成本的市場要求，為保持在未來市場的競爭力，開發(fā)、設(shè)計新型的背光模塊及導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非常重要組成部分。

2. 安捷倫" title="安捷倫">安捷倫測試方案

安捷倫液晶背光板測試系統(tǒng)" title="測試系統(tǒng)">測試系統(tǒng)（LCD Backlight Panel Test System）最初的測試功能是基于韓國三星（Samsung）向安捷倫提出一些要求：希望通過安捷倫的電源序列測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。

通過對作為液晶顯示器行業(yè)領(lǐng)導者的三星的測試需求的理解，以及進一步的合作，我們發(fā)現(xiàn)事實上安捷倫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，也正是因為這一點，臺灣AEO 開發(fā)了液晶亮度測試系統(tǒng)（LCDLuminance Test System），希望以此抓住進入這個廣闊市場的契機。

考慮到臺灣AEO 已取得經(jīng)驗以及大陸市場的擴大，我們利用安捷倫開放實驗室的硬件資源，邀請臺灣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試系統(tǒng)（LCD Backlight Panel Test System）。LLTS 系統(tǒng)的主要對象是背光模塊及轉(zhuǎn)換器的測試的測試，在原有的臺灣AEO 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上經(jīng)過了優(yōu)化和完善，在保證并增加了測試功能的前提下，進一步降低了成本。

3. 系統(tǒng)功能

安捷倫液晶背光模塊測試系統(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)制造廠家驗證其產(chǎn)品性能的自動測試解決方案。

系統(tǒng)通過改變驅(qū)動背光模塊的直流電壓，控制并監(jiān)測背光模塊亮度/RGB 等特性的變化。根據(jù)測試結(jié)果以及進一步優(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，通過LAN口控制測試34980A和N5700A系列電源及RGB/Lux傳感器，獲得高速準確的測試數(shù)據(jù)。

目前開發(fā)的測試平臺提供如下參數(shù)的測量:

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

圖1 系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)圖

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安捷倫LTSS 系統(tǒng)的目標客戶群是液晶背光模塊及轉(zhuǎn)換器可靠性的生產(chǎn)測試，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)測試碼流下進行自動測試，以獲取液晶背光模塊完整的壓力測試條件下的特性結(jié)果，以便在研發(fā)階段為今后進一步的提高產(chǎn)品質(zhì)量，壽命提供更有價值的信息。

演示軟件主GUI	亮度測試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（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 個傳感器)
• 系統(tǒng)控制軟件