大尺寸LCD光學(xué)量測系統(tǒng)的建構(gòu)及應(yīng)用方案

1、大尺寸lcd光學(xué)量測系統(tǒng)的建構(gòu)及應(yīng)用方案一、量測測試所瀕臨之問題欲建構(gòu)光學(xué)量測系統(tǒng)來檢驗(yàn)面板品質(zhì)，將瀕臨的問題有：1.建立一套量測系統(tǒng)可迅速對面板上某一點(diǎn)之9點(diǎn)、13點(diǎn)、25點(diǎn)均齊度之luminance(輝度)、cie(色座標(biāo))、chromaticity、viewangle、contrastratio、grayscale/gamma、responsetime、flicker、cross-talk和warmuptime舉行量測。2.整合視覺影像定位，自動(dòng)量測面板各點(diǎn)之cie及l(fā)(cd/m2)的變幻相關(guān)函數(shù)。3.符合真切控制者操作介面功能之人機(jī)介面。4.建立自動(dòng)輸出判別是否合乎標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序。二、應(yīng)

2、用計(jì)劃lcd的光學(xué)特性在量測上須整合運(yùn)動(dòng)控制、影像自動(dòng)定位、類比/數(shù)位訊號擷取、以及儀器通訊等復(fù)雜的項(xiàng)目，而市面上提供的軟硬體環(huán)境必需具備親切的用法者介面、開發(fā)時(shí)程短、易于安裝與除錯(cuò)等特性。透過對市售產(chǎn)品的嚴(yán)格篩選與評選后，以美商國家儀器(ni)的提供的軟硬體環(huán)境符合本公司的需求。特以labview7.1express作為開發(fā)平臺(tái)，軟體環(huán)境搭配visionassistant7.1與reportgenerationtoolkit為主，在硬體環(huán)境上則用法ni-6009、pci-1407、pci-6221。有鑒于平面的設(shè)計(jì)越來越邁向超大面板方向前進(jìn)，光學(xué)量測設(shè)備的量測范圍尺寸必然也需要朝向超大面板設(shè)

3、計(jì)。光學(xué)特性的標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高，傳統(tǒng)以人工檢驗(yàn)品質(zhì)的方式，不但耗費(fèi)無謂的人工成本，且不論檢測精密度及速度皆無法滿足較大規(guī)模的生產(chǎn)要求。因此，先進(jìn)的電腦視覺定位系統(tǒng)為不行或缺的，其具有測量精確、迅速、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，能迅速針對客戶需要的參數(shù)舉行自動(dòng)檢測?；趦x控技術(shù)進(jìn)展理念，進(jìn)展產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化視覺檢測系統(tǒng)，協(xié)作visionandmotion的運(yùn)用，依客制化需求開發(fā)以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。因?yàn)閘abview它能夠迅速建立精確的自動(dòng)檢測系統(tǒng)，同時(shí)產(chǎn)生完整具體的檢測數(shù)據(jù)，故以labview7.1搭配imaq7.1作為開發(fā)軟體，建立完整的自動(dòng)化量測系統(tǒng)。光學(xué)量測設(shè)備介紹本公司自制光學(xué)量測設(shè)備協(xié)作visionand

4、motion的運(yùn)用，以labview7.1搭配imaq7.1作為開發(fā)軟體建立完整的自動(dòng)化量測系統(tǒng)。如下圖一所示，儀器包括topconbm-7(orsr-3)、xyz直線軸加上xy旋轉(zhuǎn)軸之五軸table，控制型態(tài)為5軸伺服控制。圖一.lcd光學(xué)量測系統(tǒng)三、自動(dòng)量測面板各點(diǎn)之變幻相關(guān)函數(shù)之特性整合1.視覺影像定位辦法(nipci-1407+watechighresolutionccd)此光學(xué)量測系統(tǒng)在搭配視覺影像定位辦法下，量測之項(xiàng)目可包含以下數(shù)種：均齊度量測、responsetime、warmuptime、flicker、viewangle、contrastratio、grayscale/gam

5、ma、cross-talk和chromaticity等。此視覺影像定位辦法之程序，首先必需輸入lcd尺寸大小，利用影像處理辦法(findverticaledge、findhorizontaledge、findcoordsys(2rects)，程式會(huì)先自動(dòng)搜索出lcd之未發(fā)亮邊界，二、三所示。當(dāng)搜索出邊界后，程式便可以自動(dòng)對位至所需之定點(diǎn)，此定點(diǎn)分離定義為lcd之左上、右上及右下邊界。按照前述定義之左上及右上兩點(diǎn)，可打算lcd之水平夾角，并將lcd的座標(biāo)系修正至與程式之座摽系全都，四所示。圖二.視覺影像定位辦法-自動(dòng)搜索lcd左上角圖三.視覺影像定位辦法-自動(dòng)搜索lcd右下角圖四.視覺影像定位辦

6、法-自動(dòng)修正lcd座標(biāo)系2. 9點(diǎn)、13點(diǎn)、25點(diǎn)均齊度在lcd的檢測中，依據(jù)lcd發(fā)光區(qū)域輝度或色度變幻的程度，可將其定義為均齊度(uniformity)。按照vesa規(guī)范，均齊度之量測包含5點(diǎn)、9點(diǎn)等，再由量測結(jié)果之最大值除以最小值便為均齊度，公式如下列所示：在此lcd光學(xué)量測系統(tǒng)中依據(jù)不同需求包含9點(diǎn)、13點(diǎn)和25點(diǎn)均齊度之量測。其測定方式與數(shù)據(jù)結(jié)果五及圖六所示。圖五.九點(diǎn)均齊度-自動(dòng)測定辦法3. responsetime和warmuptime測量3.1 responsetime(pci-6221+photosensormodule)在lcd的檢測中，檢測tft由關(guān)到開和開到關(guān)所需的時(shí)光

7、，稱之為反應(yīng)時(shí)光(responsetime)。七所示，當(dāng)tft全亮?xí)r，ton和toff定義為t90-t10和t10-t90，反應(yīng)時(shí)光為ton+toff。上述之t10和t90分離為tft達(dá)到10%或90%亮度所需的時(shí)光。而檢測結(jié)果八所示。圖七.反應(yīng)時(shí)光量測之暗示圖圖八.反應(yīng)時(shí)光量測之圖形結(jié)果3.2 warmuptime(pci-6221+photosensormodule)在lcd的檢測中，lcd點(diǎn)亮?xí)r輝度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)光，稱之為暖機(jī)時(shí)光(warmuptime)，九所示。圖中，曲線會(huì)隨著時(shí)光增長而升高，當(dāng)lcd穩(wěn)定時(shí)，輝度與時(shí)光的曲線會(huì)達(dá)至水平穩(wěn)定。圖九.暖機(jī)時(shí)光(warmuptime)之

8、圖形曲線4 viewangle和contrastratio檢測辦法4.1 viewanglelcd因?yàn)樘焐奈锢硖匦?，使得用法者從不同角度去看時(shí)畫面品質(zhì)會(huì)有所變幻。與正看時(shí)相比，斜看的時(shí)候，轉(zhuǎn)到當(dāng)畫面品質(zhì)已經(jīng)變幻到無法接受的臨界角度時(shí)，稱之為該lcd之視角。視角之定義區(qū)別為以下三種：(1)對照-從斜的方向去看lcd，與正看時(shí)相比，白色部分會(huì)變暗，黑色部分會(huì)變亮，因此對照會(huì)下降，普通當(dāng)對照下降到10的時(shí)候的角度定義為該lcd的視角。(2)灰階反轉(zhuǎn)-理論上lcd從零灰階(黑色)到二五五灰階(白色)應(yīng)當(dāng)是灰階數(shù)越高則越亮，但是lcd在某個(gè)大角度的時(shí)候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮，也就是看到類似黑

9、白反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為灰階反轉(zhuǎn)。不會(huì)產(chǎn)生灰階反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的最大角度稱之為視角。(3)色差-從不同角度去看lcd，會(huì)發(fā)覺色彩會(huì)隨著角度而變幻，當(dāng)色彩的變幻已經(jīng)大到無法接受的臨界點(diǎn)時(shí)，該角度稱為視角。檢測結(jié)果十及十一所示。圖十.視角量測-對照法圖十一.視角量測-對照法圖形與數(shù)據(jù)結(jié)果4.2 contrastratio對照的定義為在暗室之中，白色畫面的亮度除以黑色畫面的亮度。4.3 grayscale/gamma與cross-talk量測4.3.1 grayscale/gammagammacurve是指不同灰階與亮度的關(guān)系曲線。把零到二五五灰階當(dāng)x軸，亮度為y軸，畫出來的曲線稱為gammacurve

10、。因?yàn)槿搜蹖τ诠饷?qiáng)度感應(yīng)為對數(shù)值，因此灰階對應(yīng)輝度通常設(shè)計(jì)成一條曲線，故將gammacurve取對數(shù)后為一條直線。檢測過程與結(jié)果會(huì)與人眼觀看相同，分離十二及十三所示。圖十二.gammacurve檢測過程圖十三.gammacurve檢測結(jié)果4.3.2 cross-talk量測方式lcd的cross-talk是指螢?zāi)恢心硡^(qū)域的畫面影響到鄰近區(qū)域亮度的現(xiàn)象。普通cross-talk測試畫面是在底色一二八灰階的狀態(tài)下，畫一個(gè)有螢?zāi)凰姆种淮蟮暮谏綁K擺在正中心，理論上周圍還是都要維持一二八灰階，但若發(fā)覺上下左右四塊區(qū)域變暗，就作叫cross-talk。檢測暗示圖與程序，分離十四及十五所示。圖十四.cross-talk檢測暗示圖圖十五.cross-talk檢測程序4.4 chromaticity量測辦法色飽和度是指lcd顏色艷麗的程度。lcd是由紅、綠和藍(lán)色三原色組合成隨意色彩，假如rgb三原色越艷麗，則該lcd可以表示的色彩范圍就更廣，這是由于無法顯示比三原色更艷麗的色彩。色飽和度的表示是以ntsc所規(guī)定的三原色色域面積為分母，顯示器三原色色域面積為分子去求百分比。檢測結(jié)果，十六所示。圖十六.chromatic