各种手机屏幕色彩还原的高光谱技术分析与测试程序

0. 简介

自手机诞生以来，手机屏幕已不可或缺，但是从以前的数字和短信显示到现在向用户展示书籍，音乐，视频，游戏等，尤其是随着的普及手机游戏. ，用户对手机屏幕的要求越来越高. 因此，手机屏幕材料已从UFB和STN演变为当前的TFT，S等.

但是毕竟屏幕材料足够多，消费者无法一一理解它们的优缺点. 本文首先分析了当前的九种手机屏幕材料，使消费者对消费有了清晰的认识. 在9种手机屏幕材料和技术中，除了传统的TFT和其他屏幕外，近年来还有NOVA，Suoer AMOLED，Super AMOLED Plus，IPS，SLCD，ASV和其他非常流行的屏幕材料和技术. 下表总结了这九种类型的手机屏幕的代表性型号以及优点和缺点. 从表1可以看出，不同的屏幕材料各有优缺点，关键在于消费者的选择.

表1九种手机屏幕的代表性型号及其优缺点

从表1中可以看出，IPS和LCD屏幕的优点是色彩还原度高，但是哪个屏幕色彩还原度高？为了解决这个问题，本研究以当前的主流手机Huawei mate7，Huawei p8，iphone 5S和iphone 6 plus为例，在显微镜下对Huawei mate7的放大倍率进行了5倍分析，观察其屏幕显示为红色，绿色和蓝色. 除去薄膜之前和之后. 在显微镜下分析iphone 6 plus的高光谱特性的相应变化，并放大10倍，以观察打开目镜之前和之后获得的红色，绿色和蓝色的高光谱特性的变化；同时分析了华为p8，iphone 5S和iphone 6 plus的三款手机. 在5倍和10倍显微放大的条件下，红，绿，蓝三种颜色的高光谱特性发生了变化.

1. 实验部分

1.1仪器和参数

本实验采用四川双力合浦科技自主开发的GaiaMicro显微高光谱成像系统. 光谱范围为400-1000nm，光谱分辨率为2.8nm，图像分辨率为1392 * 1040. 显微高光谱成像系统如图1所示.

图1 400-1000nm系列显微高光谱成像系统

1.2样本

本次实验中使用的四款华为mate7，华为p8，iphone 5S和iphone 6 plus手机都是公司同事从手机制造商那里购买的，供个人使用.

1.3测试方法

在相同的外部条件下，使用GaiaMicro显微高光谱成像系统获取华为mate7的红，绿，蓝高光谱图像数据，在显微镜下5遍取膜前后. iphone 6 plus在显微镜下在10倍放大率下打开目镜前后红色，绿色和蓝色的高光谱图像数据；华为p8，iphone 5S和iphone 6 plus的红色，绿色和蓝色的高光谱图像在5倍和10倍显微放大图像数据的条件下. 使用ENVI的ROI工具工具可以在相同像素数下计算400-100nm处红色，绿色和蓝色的光谱变化.

2. 结果与讨论

2.1在5倍显微镜下剥离前后华为mate7的红，绿，蓝光谱变化

华为Mate7配备6英寸屏幕，具有FHD 1080p（1920x1080）像素分辨率，368PPI，IPS /（低温多晶硅）技术，表面覆盖有康宁第三代大猩猩玻璃. 从图2可以看出，从薄膜上取下Huawei Mate7时，蓝色峰值会上升，但位置不变. 绿色的峰值将与蓝色的峰值相同，但是峰值位置出现“红移”“；红色的峰值下降，峰值的位置发生“蓝移”. 判断华为mate7显示器的色彩还原效果中等.

图2释放Huawei Mate7屏幕前后的彩色显示差异（显微放大5倍）

2.2在显微镜下将目镜放大10倍后，iphone 6 plus的红色，绿色和蓝色的光谱变化

iPhone6 Plus使用5.5英寸屏幕，内置分辨率为1920×1080，PPI高达400. 从图3可以看出，当ihpone6 plus的目镜打开时，与未打开目镜之前相比，蓝色和绿色显示的峰值将上升;红色显示的峰值将下降；但是红色，绿色和蓝色的峰值位置保持不变. 结合图2和图3可以看出，与华为mate7相比，iPhone 6 Plus显示器的色彩还原度更高.

图3打开ihpone6 plus目镜前后的色彩显示差异（显微镜放大10倍）

2.3华为p8，iphone 5S和iphone 6 plus的红色，绿色和蓝色在5倍和10倍显微放大率下的光谱变化

华为P8使用5.2英寸IPS-Neo负液晶屏，内置1920×1080分辨率的PPI高达423. 从图4可以看出，在显微镜的不同放大倍数下，红色的峰值和峰值位置，绿色和蓝色已发生重大变化. 放大倍数为5倍时，红色，绿色和蓝色峰均大于10倍的峰倍率. 不同显微倍率是10倍时，与5倍显微倍率相比，蓝色峰的位置保持不变，绿色峰为“蓝移”，红色峰为“红移”. 综合判断表明，华为P8的显示屏色彩还原能力很差.

图4不同放大倍数下华为p8的彩色显示差异

iPhone5S配备4英寸屏幕，分辨率为1136x640的Super HD（超高清）IPS电容器，PPI为326. 从图5可以看出，在显微镜的不同放大倍数下，红色，绿色和蓝色iphone5S的峰值和峰值位置也发生了重大变化. 显微放大倍数为5倍时，蓝色峰值小于10倍峰值，但峰值位置保持不变. 显微倍率是5倍和10倍时，绿色峰值没有明显变化，但是当显微倍率是10倍时，峰值具有“红移”. 当显微倍率是5倍时，红色峰比显微倍率高10倍，而绿色峰是“红移”，但是当显微倍率是10倍时，峰位置发生“蓝移”. 综合判断表明，像华为P8一样，iphone 5S的屏幕色彩还原也比较平均.

图5 iPhone 5S在不同放大倍率下的微放大倍率及其颜色显示差异

iPhone6 Plus使用5.5英寸屏幕，内置分辨率为1920×1080，PPI高达400. 从图6可以看出，无论iPhone 6 Plus的显示屏是否被放大，在显微镜条件下5倍或10倍，红色，绿色和蓝色的峰位置保持不变，并且峰大小没有明显变化. 因此，与华为P8和iPhone 5S相比，iPhone 6 plus具有更高的色彩还原.

图6Iphone 6 Plus在不同放大倍率下的显微放大倍率及其颜色显示差异

3. 结论

从图3和图6中可以看出，iphone 6 plus的红色，绿色和蓝色光谱值在打开目镜之前和之后以及在不同放大倍数下均没有显着变化. 这充分表明，iphone 6 plus液晶屏的色彩还原度较高；从图2，图4和图5可以看出，无论是Huawei mate7，Huawei P8还是iphone 5S，显示屏的色彩还原都比较平均. 仔细分析显示，这三款手机均配备IPS屏幕. 综合分析表明，LCD屏幕的色彩还原度高于IPS屏幕.

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