◎量測／測試所面臨之問題
欲建構LCD光學量測系統(tǒng)來檢驗面板品質，將面臨的問題有：
1. 建立一套量測系統(tǒng)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、 VIEW ANGLE、Contrast Ratio、Gray Scale/Gamma、Response Time、Flicker、Cross-talk 和 Warm Up Time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(shù)。
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(yè)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(shù)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(huán)境必須具備親切的使用者介面、開發(fā)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(huán)境符合本公司的需求。特以LabVIEW 7.1 Express作為開發(fā)平臺，軟體環(huán)境搭配Vision Assistant 7.1與Report Generation Toolkit為主，在硬體環(huán)境上則使用NI USB-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(tǒng)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(guī)模的生產要求。因此，先進的「電腦視覺定位系統(tǒng)」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(shù)進行自動檢測。基于儀控自動化技術發(fā)展理念，發(fā)展『產業(yè)自動化視覺檢測系統(tǒng)』，配合VISION AND MOTION的運用，依客制化需求開發(fā)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(tǒng)，同時產生完整詳細的檢測數(shù)據，故以LABVIEW 7.1搭配IMAQ 7.1作為開發(fā)軟體，建立完整的自動化量測系統(tǒng)。
光學量測設備介紹
本公司自制光學量測設備配合VISION AND MOTION的運用，以LABVIEW 7.1搭配IMAQ 7.1作為開發(fā)軟體建立完整的自動化量測系統(tǒng)。如下圖一所示，儀器包括TOPCON BM-7(or SR-3)、XYZ直線軸加上θxθy旋轉軸之五軸TABLE，控制型態(tài)為5軸伺服控制。
圖一. LCD光學量測系統(tǒng)
自動量測面板各點之變化相關函數(shù)之特性整合
1. 視覺影像定位方法(NI PCI-1407+watec high resolution CCD)
此光學量測系統(tǒng)在搭配『視覺影像定位方法』下，量測之項目可包含以下數(shù)種：均齊度量測、Response Time、Warm Up Time、Flicker、VIEW ANGLE、Contrast Ratio、Gray Scale/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(Find vertical edge、Find horizontal edge 、Find coordsys (2 Rects) )，程式會先自動搜尋出LCD之未發(fā)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(fā)光區(qū)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(guī)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(tǒng)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(shù)據結果如圖五及圖六所示。
圖五. 九點均齊度-自動測定方法
3. Response Time和Warm Up Time測量
3.1 Response Time (PCI-6221+ Photosensor Module <Hamamatsu>)
在LCD 的檢測中，檢測TFT由關到開和開到關所需的時間，稱之為反應時間(Response Time)。如圖七所示，當TFT全亮時，Ton和Toff定義為T90- T10和T10- T90，反應時間為Ton+Toff。上述之T10和T90分別為TFT達到10%或90%亮度所需的時間。而檢測結果如圖八所示。
圖七. 反應時間量測之示意圖
圖八. 反應時間量測之圖形結果
3.2 Warm Up Time (PCI-6221+ Photosensor Module <Hamamatsu>)
在LCD的檢測中， LCD點亮時輝度達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間，稱之為暖機時間(Warm Up Time)，如圖九所示。圖中，曲線會隨著時間增長而上升，當LCD穩(wěn)定時，輝度與時間的曲線會達至水平穩(wěn)定。
圖九. 暖機時間(Warm Up Time)之圖形曲線
2.4 VIEW ANGLE和Contrast Ratio檢測方法
2.4.1VIEW ANGLE
LCD由于天生的物理特性，使得使用者從不同角度去看時畫面品質會有所變化。與正看時相比，斜看的時候，轉到當畫面品質已經變化到無法接受的臨界角度時，稱之為該LCD之視角。視角之定義區(qū)分為以下三種：(1)對比-從斜的方向去看LCD，與正看時相比，白色部分會變暗，黑色部分會變亮，因此對比會下降，一般當對比下降到 10的時候的角度定義為該LCD的視角。(2)灰階反轉-理論上LCD從零灰階(黑色)到二五五灰階(白色)應該是灰階數(shù)越高則越亮，但是LCD在某個大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮，也就是看到類似黑白反轉的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為灰階反轉。不會產生灰階反轉現(xiàn)象的最大角度稱之為視角。 (3)色差-從不同角度去看LCD，會發(fā)現(xiàn)顏色會隨著角度而變化，當顏色的變化已經大到無法接受的臨界點時，該角度稱為視角。檢測結果如圖十及十一所示。
圖十. 視角量測-對比法
圖十一. 視角量測-對比法圖形與數(shù)據結果
2.4.2 Contrast Ratio
對比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。
