大尺寸LCD光學量測系統的建構及應用方案

　　◎量測／測試所面臨之問題

　　欲建構LCD光學量測系統來檢驗面板品質，將面臨的問題有：

　　1.建立一套量測系統可快速對面板上某一點之9點、13點、25點均齊度之Luminance(輝度)、CIE(色座標)、Chromaticity、VIEWANGLE、ContrastRatio、GrayScale/Gamma、ResponseTime、Flicker、Cross-talk和WarmUpTime進行量測。

　　2.整合視覺影像定位，自動量測面板各點之CIE及L(cd/m2)的變化相關函數。

　　3.符合真實控制者操作介面功能之人機介面。

　　4.建立自動輸出判別是否合乎標準作業程序。

　　◎應用方案

　　LCD的光學特性在量測上須整合運動控制、影像自動定位、類比/數位訊號擷取、以及儀器通訊等復雜的項目，而市面上提供的軟硬體環境必須具備親切的使用者介面、開發時程短、易于安裝與除錯等特性。透過對市售產品的嚴格篩選與評比后，以美商國家儀器(NI)的提供的軟硬體環境符合本公司的需求。特以LABVIEW7.1Express作為開發平臺，軟體環境搭配VisionAssistant7.1與ReportGenerationToolkit為主，在硬體環境上則使用NIUSB-6009、PCI-1407、PCI-6221。

　　文章摘要

　　有鑒于平面顯示器的設計越來越邁向超大面板方向前進，光學量測設備的量測范圍尺寸必定也需要朝向超大面板設計。光學特性的標準也不斷提高，傳統以人工檢驗品質的方式，不但耗費無謂的人工成本，且不論檢測精密度及速度皆無法滿足較大規模的生產要求。因此，先進的「電腦視覺定位系統」為不可或缺的，其具有測量準確、快速、擴展性強等特點，能快速針對客戶需要的參數進行自動檢測?；趦x控自動化技術發展理念，發展『產業自動化視覺檢測系統』，配合VISIONANDMOTION的運用，依客制化需求開發以滿足實際生產需求。由于LABVIEW它能夠快速建立準確的自動檢測系統，同時產生完整詳細的檢測數據，故以LABVIEW7.1搭配IMAQ7.1作為開發軟體，建立完整的自動化量測系統。光學量測設備介紹本公司自制光學量測設備配合VISIONANDMOTION的運用，以LABVIEW7.1搭配IMAQ7.1作為開發軟體建立完整的自動化量測系統。如下圖一所示，儀器包括TOPCONBM-7(orSR-3)、XYZ直線軸加上θxθy旋轉軸之五軸TABLE，控制型態為5軸伺服控制。

圖一.LCD光學量測系統

　　自動量測面板各點之變化相關函數之特性整合

　　1.視覺影像定位方法(NIPCI-1407+watechighresolutionCCD)

　　此光學量測系統在搭配『視覺影像定位方法』下，量測之項目可包含以下數種：均齊度量測、ResponseTime、WarmUpTime、Flicker、VIEWANGLE、ContrastRatio、GrayScale/Gamma、Cross-talk和Chromaticity等。此『視覺影像定位方法』之程序，首先必須輸入LCD尺寸大小，利用影像處理方法(Findverticaledge、Findhorizontaledge、Findcoordsys(2Rects))，程式會先自動搜尋出LCD之未發亮邊界，如圖二、三所示。當搜尋出邊界后，程式便可以自動對位至所需之定點，此定點分別定義為LCD之左上、右上及右下邊界。根據前述定義之左上及右上兩點，可決定LCD之水平夾角，并將LCD的座標系修正至與程式之座摽系一致，如圖四所示。

圖二.視覺影像定位方法-自動搜尋LCD左上角

圖三.視覺影像定位方法-自動搜尋LCD右下角

圖四.視覺影像定位方法-自動修正LCD座標系

　　2.9點、13點、25點均齊度

　　在LCD的檢測中，依據LCD發光區域輝度或色度變化的程度，可將其定義為均齊度(Uniformity)。根據VESA規范，均齊度之量測包含5點、9點…等，再由量測結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光學量測系統中依據不同需求包含9點、13點和25點均齊度之量測。其測定方式與數據結果如圖五及圖六所示。

圖五.九點均齊度-自動測定方法