大尺寸LCD光学量测系统的建构及应用方案

1、大尺寸lcd光学量测系统的建构及应用方案一、量测测试所濒临之问题欲建构光学量测系统来检验面板品质，将濒临的问题有：1.建立一套量测系统可迅速对面板上某一点之9点、13点、25点均齐度之luminance(辉度)、cie(色座标)、chromaticity、viewangle、contrastratio、grayscale/gamma、responsetime、flicker、cross-talk和warmuptime举行量测。2.整合视觉影像定位，自动量测面板各点之cie及l(cd/m2)的变幻相关函数。3.符合真切控制者操作介面功能之人机介面。4.建立自动输出判别是否合乎标准作业程序。二、应

2、用计划lcd的光学特性在量测上须整合运动控制、影像自动定位、类比/数位讯号撷取、以及仪器通讯等复杂的项目，而市面上提供的软硬体环境必需具备亲切的用法者介面、开发时程短、易于安装与除错等特性。透过对市售产品的严格筛选与评选后，以美商国家仪器(ni)的提供的软硬体环境符合本公司的需求。特以labview7.1express作为开发平台，软体环境搭配visionassistant7.1与reportgenerationtoolkit为主，在硬体环境上则用法ni-6009、pci-1407、pci-6221。有鉴于平面的设计越来越迈向超大面板方向前进，光学量测设备的量测范围尺寸必然也需要朝向超大面板设

3、计。光学特性的标准也不断提高，传统以人工检验品质的方式，不但耗费无谓的人工成本，且不论检测精密度及速度皆无法满足较大规模的生产要求。因此，先进的电脑视觉定位系统为不行或缺的，其具有测量精确、迅速、扩展性强等特点，能迅速针对客户需要的参数举行自动检测。基于仪控技术进展理念，进展产业自动化视觉检测系统，协作visionandmotion的运用，依客制化需求开发以满足实际生产需求。因为labview它能够迅速建立精确的自动检测系统，同时产生完整具体的检测数据，故以labview7.1搭配imaq7.1作为开发软体，建立完整的自动化量测系统。光学量测设备介绍本公司自制光学量测设备协作visionand

4、motion的运用，以labview7.1搭配imaq7.1作为开发软体建立完整的自动化量测系统。如下图一所示，仪器包括topconbm-7(orsr-3)、xyz直线轴加上xy旋转轴之五轴table，控制型态为5轴伺服控制。图一.lcd光学量测系统三、自动量测面板各点之变幻相关函数之特性整合1.视觉影像定位办法(nipci-1407+watechighresolutionccd)此光学量测系统在搭配视觉影像定位办法下，量测之项目可包含以下数种：均齐度量测、responsetime、warmuptime、flicker、viewangle、contrastratio、grayscale/gam

5、ma、cross-talk和chromaticity等。此视觉影像定位办法之程序，首先必需输入lcd尺寸大小，利用影像处理办法(findverticaledge、findhorizontaledge、findcoordsys(2rects)，程式会先自动搜索出lcd之未发亮边界，二、三所示。当搜索出边界后，程式便可以自动对位至所需之定点，此定点分离定义为lcd之左上、右上及右下边界。按照前述定义之左上及右上两点，可打算lcd之水平夹角，并将lcd的座标系修正至与程式之座摽系全都，四所示。图二.视觉影像定位办法-自动搜索lcd左上角图三.视觉影像定位办法-自动搜索lcd右下角图四.视觉影像定位办

6、法-自动修正lcd座标系2. 9点、13点、25点均齐度在lcd的检测中，依据lcd发光区域辉度或色度变幻的程度，可将其定义为均齐度(uniformity)。按照vesa规范，均齐度之量测包含5点、9点等，再由量测结果之最大值除以最小值便为均齐度，公式如下列所示：在此lcd光学量测系统中依据不同需求包含9点、13点和25点均齐度之量测。其测定方式与数据结果五及图六所示。图五.九点均齐度-自动测定办法3. responsetime和warmuptime测量3.1 responsetime(pci-6221+photosensormodule)在lcd的检测中，检测tft由关到开和开到关所需的时光

7、，称之为反应时光(responsetime)。七所示，当tft全亮时，ton和toff定义为t90-t10和t10-t90，反应时光为ton+toff。上述之t10和t90分离为tft达到10%或90%亮度所需的时光。而检测结果八所示。图七.反应时光量测之暗示图图八.反应时光量测之图形结果3.2 warmuptime(pci-6221+photosensormodule)在lcd的检测中，lcd点亮时辉度达到稳定状态所需的时光，称之为暖机时光(warmuptime)，九所示。图中，曲线会随着时光增长而升高，当lcd稳定时，辉度与时光的曲线会达至水平稳定。图九.暖机时光(warmuptime)之

8、图形曲线4 viewangle和contrastratio检测办法4.1 viewanglelcd因为天生的物理特性，使得用法者从不同角度去看时画面品质会有所变幻。与正看时相比，斜看的时候，转到当画面品质已经变幻到无法接受的临界角度时，称之为该lcd之视角。视角之定义区别为以下三种：(1)对照-从斜的方向去看lcd，与正看时相比，白色部分会变暗，黑色部分会变亮，因此对照会下降，普通当对照下降到10的时候的角度定义为该lcd的视角。(2)灰阶反转-理论上lcd从零灰阶(黑色)到二五五灰阶(白色)应当是灰阶数越高则越亮，但是lcd在某个大角度的时候有可能看到低灰阶反而比高灰阶还亮，也就是看到类似黑

9、白反转的现象，这种现象称之为灰阶反转。不会产生灰阶反转现象的最大角度称之为视角。(3)色差-从不同角度去看lcd，会发觉色彩会随着角度而变幻，当色彩的变幻已经大到无法接受的临界点时，该角度称为视角。检测结果十及十一所示。图十.视角量测-对照法图十一.视角量测-对照法图形与数据结果4.2 contrastratio对照的定义为在暗室之中，白色画面的亮度除以黑色画面的亮度。4.3 grayscale/gamma与cross-talk量测4.3.1 grayscale/gammagammacurve是指不同灰阶与亮度的关系曲线。把零到二五五灰阶当x轴，亮度为y轴，画出来的曲线称为gammacurve

10、。因为人眼对于光芒强度感应为对数值，因此灰阶对应辉度通常设计成一条曲线，故将gammacurve取对数后为一条直线。检测过程与结果会与人眼观看相同，分离十二及十三所示。图十二.gammacurve检测过程图十三.gammacurve检测结果4.3.2 cross-talk量测方式lcd的cross-talk是指萤幕中某区域的画面影响到邻近区域亮度的现象。普通cross-talk测试画面是在底色一二八灰阶的状态下，画一个有萤幕四分之一大的黑色方块摆在正中心，理论上周围还是都要维持一二八灰阶，但若发觉上下左右四块区域变暗，就作叫cross-talk。检测暗示图与程序，分离十四及十五所示。图十四.cross-talk检测暗示图图十五.cross-talk检测程序4.4 chromaticity量测办法色饱和度是指lcd颜色艳丽的程度。lcd是由红、绿和蓝色三原色组合成随意色彩，假如rgb三原色越艳丽，则该lcd可以表示的色彩范围就更广，这是由于无法显示比三原色更艳丽的色彩。色饱和度的表示是以ntsc所规定的三原色色域面积为分母，显示器三原色色域面积为分子去求百分比。检测结果，十六所示。图十六.chromatic