检测LCM对数字万用表准确度的要求

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文章编号：1006-6268（2009）02-0056-05

摘要：测量是质量检验工作的重要组成部分。通过测量可以确定被测量的大小，为质量检验、合格判定提供数据支持。用于测量的测量仪器在其中扮演着重要角色。没有它测量无法进行。但有了它，测量也不见得就可以进行。因为测量仪器有分辨率、准确度之分，不恰当的分辨率、准确度，同样无法准确测量被测量的大小，如果用于测量，反而会因为误测误导使用者作出错误的判定。在液晶显示行业，用于检测液晶显示模组（lcm）的数字万用表，如果选用不当，同样有此隐患。因此选用合适的数字万用表用于LCM检测显得尤其重要。本文侧重分析不同准确度万用表对测量结果的影响，并根据目前LCM行业内对产品设计公差的要求，推算在驱动电压、功耗电流、内阻的检测上对数字万用表准确度的要求，为LCM行业内数字万用表的选用提供参考。

关键词: 液晶模块；准确度；公差；测量不确定度

中图分类号：TN141.9文献标识码：B

A Requirement of Digital Multimeters' Accuracy for Inspecting

Liquid Crystal Modules

JI Shao-feng

(Shantou Goworld Display Co., Ltd. , Shantou Guangdong 515041, China)

Abstract: Measuring is an important constitutional part of quality inspection . It can confirm size and provide data supports for inspection and judgement about eligibility. In measuring, the instrument used is very important. Without it, the measuring cann't be carried into execution. But it is also possible even though the instrument is at hand. Because instruments are distinguished by resolutions and accuracy grades. The size cann't be measured exactly by the instruments with inadequate precisions and accuracies. Otherwise the measurer will make a wrong judgement by measuring. Therefore it is particularly important to choose a proper instrument for measuring , such as the digital multimeter used for inspecting liquid crystal modules.This article lays emphasis on the analysis about the difference of influence by multimeters with different precisions and accuracies ,and calculates the necessary accuracy of the digital multimeter for inspecting liquid crystal modules, according to present designed tolerances of driving voltages, current consumptions and resistances. It will offer a reference for the choice of digital multimeters.

Keywords: LCM( liquid crystal module) ; accuracy ; tolerance ; uncertainty of measurement

1 分析背景及目的

随着液晶显示行业的深入发展，液晶显示器件的应用越来越广泛，而顾客对液晶显示产品的要求也越来越高，其中包括对液晶显示器件驱动电压和功耗电流的要求。为保证显示画面的一致性，避免出现显示模糊、显示过亮、对比度不一致现象，顾客对驱动电压的波动范围要求越来越窄；为保证产品节能省电，在众多同类产品中脱颖而出，顾客对功耗电流要求越来越小。由此对液晶产品的测量检具提出了更高的要求，集中体现在测量检具分辨率和准确度上。因为只有测量检具具备足够的分辨力、测试足够准确的前提下，才能保证测得出电压的微小波动和微小的电流，并且准确可靠。

液晶显示器件，包括单纯的液晶显示器（LCD）和液晶显示模组（LCM）。LCD的检测常用LCD测试仪，现今行业内LCD测试仪层出不穷，既有专业仪器制造商制造的，也有液晶器件厂家自制的，不论测试分辨力还是测量准确性都有极大提高。 而检测LCM用的LCM测试仪出现还相对较少，目前检测LCM比较常用的仍然是数字万用表。

利用数字万用表对LCM的检测，主要集中在对驱动电压、功耗电流以及内阻的测试上。

不同厂家、不同型号的数字万用表，各自分辨率、准确度存在差异；因此使用不同型号的数字万用表，测量引入的不确定度存在差异。在对微小电压波动和微小电流的测量上，该差异明显，同时对测量结果的影响差异也明显。

本文撰写的目的有两个：

（1）通过计算，说明采用不同准确度的数字万用表测量微小电压波动和微小电流，测量引入的不确定度存在明显差异，对测量结果的影响差异也明显；

（2）根据目前LCM用户对产品设计公差的要求，推算分析在驱动电压、功耗电流、内阻的检测上对数字万用表准确度的要求，为LCM行业内数字万用表的选用提供参考。

2 举例分析

列举3种型号数字万用表1#～3#（具体型号略），其分辨率、准确度、由准确度引入的测量不确定度数据统计见表1。

（1）假设 某LCM产品设计规格要求：驱动电压Vdd=2.0V±0.02V，功耗电流Idd≤0.5mA。分别采用以上3种型号数字万用表进行参数测量。

测量驱动电压

①采用1#，须选用20V档，在2.0V点测量准确度=±（1.2% * 2.0 + 2 * 0.01）V=±0.044V，即最大允许误差=±0.044V，保守假设测量值在该区间内为均匀分布（矩形分布），由准确度引入的测量不确定度=±0.044V/31/2≈±0.03 V。

②采用2#，须选用20V档，在2.0V点测量准确度=±（0.8% * 2.0 + 1 * 0.01）V=±0.026V，由准确度引入的测量不确定度≈±0.02 V。

③采用3#，须选用20V档，在2.0V点测量准确度=±（0.1% * 2.0 + 5 * 0.001）V=±0.007V，由准确度引入的测量不确定度≈±0.004 V。

测量功耗电流

①采用1#，须选用2mA档，在0.5mA点测量准确度=±（1% * 0.5 + 2 * 0.01）mA=±0.025mA，即最大允许误差=±0.025mA，保守假设测量值在该区间内为均匀分布（矩形分布），由准确度引入的测量不确定度=±0.025 mA/31/2≈± 0.01mA 。

②采用2#，须选用2mA档，在0.5mA点测量准确度=±（1.5% * 0.5 + 1 * 0.001）V=±0.0085mA，由准确度引入的测量不确定度≈±0.005mA 。

③采用3#，须选用2mA档，在0.5mA点测量准确度=±（0.5% * 0.5 + 4 * 0.0001）V=±0.0029mA，由准确度引入的测量不确定度≈±0.0017mA 。

2）测量准确度、由准确度引入的测量不确定度统计见表2。根据数据，简要分析：由准确度引入的测量不确定度绝对值由大到小，依次为：1#、2#、3#，对应准确度由差到好。

*1#最差：

测量电压，由准确度引入的测量不确定度绝对值=0.03 > 0.02（设计公差绝对值），测量不确定度带掩盖掉规格公差带（如图1），导致测不出驱动电压在公差内的波动。

测量电流，由准确度引入的测量不确定度绝对值=0.01，约是2# 0.003的3倍，约是3# 0.0017的6倍。

*2#居中：

测量电压，由准确度引入的测量不确定度绝对值=0.02 = 0.02（设计公差绝对值），测量不确定度带与规格公差带重合（如图2），同样无法测出驱动电压在公差内的波动。

测量电流，由准确度引入的测量不确定度绝对值=0.003，约是3# 0.0017的2倍。

*3#最好：

测量电压，由准确度引入的测量不确定度绝对值=0.004< 0.02（设计公差绝对值），测量不确定度带比规格公差带窄（如图3），在测量不确定度带以外的规格公差带内，可以测出驱动电压的波动。

测量电流，由准确度引入的测量不确定度绝对值为0.0017，1#、2#、3#中最小，与最大值间的极差为0.0083。

由以上分析可见，不同准确度的数字万用表，测量微小电压波动，测量引入的不确定度对测量结果的影响差异明显，万用表准确度不足，测量无效；测量微小电流（虽无公差要求），由准确度引入的测量不确定度也有数倍的差异。

3 推算准确度要求

目前，顾客对LCM产品设计公差的要求参差不齐，以下根据目前LCM产品设计公差的最高要求和一般要求，分别推算在驱动电压、功耗电流、内阻的检测上对数字万用表准确度的要求。

推算依据：测量仪表的测量不确定度±u最大为被测量规格公差±a的 1/3,即±u=±a/3（此时测量结果的置信水平略低），均匀分布下测量仪表的最大允许误差为±31/2*u=±31/2* a/3=±a/31/2 。

为便于计算和方便选用仪器，将±a/31/2≈±a/2 ，即测量仪表的最大允许误差为被测量规格公差的1/2。

注意：条件允许的情况下，建议用于测量的仪表的最大允许误差为 被测量规格公差的 1/3～1/5，或者更小，以获得优良的测量结果。

根据目前LCM产品设计公差的最高要求，推算对数字万用表准确度的要求，结果见表3。

根据目前LCM产品设计公差的一般要求，推算对数字万用表准确度的要求，结果见表4。

目前LCM的驱动电压一般不超过20V，直流电压200V、1000V量程尚未使用，因此对数字万用表这两档准确度的要求尚无。

目前对LCM的功耗电流要求只有上限值，无设计公差，根据电流公差推算对万用表准确度的要求尚无。使用中若要获得高质量的测量结果，建议选用的万用表电流档至少达到电压档准确度的要求。

参考文献

[1]全国质量专业技术人员职业资格考试办公室. 质量专业综合知识[M]. 北京：中国人事出版社,2008.

[2] 刘庆余 李继纲. 电学计量[M]. 北京：中国计量出版社，1999.

[3] 深圳天马微电子公司. 液晶显示器制造工艺[M]. 成都：电子科技大学出版社，1993.

[4] 李维缇 郭强.液晶显示应用技术[M]. 北京:电子工业出版社,2000.

作者简介：冀少峰（1979-），男，山西大同市人，工程师，毕业于湖南大学电气与信息工程学院，现就职于广东汕头超声显示器有限公司，主要从事LCD、LCM生产品质的研究,E-maiL：。

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