有鑒于平面顯示器的設(shè)計(jì)越來(lái)越邁向超大面板方向前進(jìn)，光學(xué)量測(cè)設(shè)備的量測(cè)范圍尺寸必定也需要朝向超大面板設(shè)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(wú)謂的人工成本,，且不論檢測(cè)精密度及速度皆無(wú)法滿足較大規(guī)模的生產(chǎn)要求,。因此，先進(jìn)的「電腦視覺(jué)定位系統(tǒng)」為不可或缺的,，其具有測(cè)量準(zhǔn)確,、快速,、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，能快速針對(duì)客戶需要的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),?；趦x控自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展理念，發(fā)展『產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)』,，配合VISIONANDMOTION的運(yùn)用,，依客制化需求開(kāi)發(fā)以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。由于LABVIEW它能夠快速建立準(zhǔn)確的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),，同時(shí)產(chǎn)生完整詳細(xì)的檢測(cè)數(shù)據(jù),，故以LABVIEW7.1搭配IMAQ7.1作為開(kāi)發(fā)軟體，建立完整的自動(dòng)化量測(cè)系統(tǒng),。光學(xué)量測(cè)設(shè)備介紹本公司自制光學(xué)量測(cè)設(shè)備配合VISIONANDMOTION的運(yùn)用,，以LABVIEW7.1搭配IMAQ7.1作為開(kāi)發(fā)軟體建立完整的自動(dòng)化量測(cè)系統(tǒng)。如下圖一所示,，儀器包括TOPCONBM-7(orSR-3),、XYZ直線軸加上θxθy旋轉(zhuǎn)軸之五軸TABLE，控制型態(tài)為5軸伺服控制,。

LCD光學(xué)量測(cè)系統(tǒng)" src="http://files.chinaaet.com/images/20100812/d4ba02ab-9c1f-44e6-9bf0-81256df2bf25.jpg" />

圖一.LCD光學(xué)量測(cè)系統(tǒng)

　　自動(dòng)量測(cè)面板各點(diǎn)之變化相關(guān)函數(shù)之特性整合

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

　　此光學(xué)量測(cè)系統(tǒng)在搭配『視覺(jué)影像定位方法』下,，量測(cè)之項(xiàng)目可包含以下數(shù)種：均齊度量測(cè)、ResponseTime,、WarmUpTime,、Flicker、VIEWANGLE,、ContrastRatio,、GrayScale/Gamma、Cross-talk和Chromaticity等,。此『視覺(jué)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(huì)先自動(dòng)搜尋出LCD之未發(fā)亮邊界,，如圖二,、三所示。當(dāng)搜尋出邊界后,，程式便可以自動(dòng)對(duì)位至所需之定點(diǎn),，此定點(diǎn)分別定義為L(zhǎng)CD之左上、右上及右下邊界,。根據(jù)前述定義之左上及右上兩點(diǎn),，可決定LCD之水平夾角，并將LCD的座標(biāo)系修正至與程式之座摽系一致,，如圖四所示,。

圖二.視覺(jué)影像定位方法-自動(dòng)搜尋LCD左上角

圖三.視覺(jué)影像定位方法-自動(dòng)搜尋LCD右下角

圖四.視覺(jué)影像定位方法-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(cè)中,，依據(jù)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(jù)VESA規(guī)范,，均齊度之量測(cè)包含5點(diǎn)、9點(diǎn)…等,，再由量測(cè)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(cè)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(cè),。其測(cè)定方式與數(shù)據(jù)結(jié)果如圖五及圖六所示,。

圖五.九點(diǎn)均齊度-自動(dòng)測(cè)定方法

 　　3.ResponseTime和WarmUpTime測(cè)量

　　3.1ResponseTime(PCI-6221+PhotosensorModule)

　　在LCD的檢測(cè)中，檢測(cè)TFT由關(guān)到開(kāi)和開(kāi)到關(guān)所需的時(shí)間,，稱(chēng)之為反應(yīng)時(shí)間(ResponseTime),。如圖七所示，當(dāng)TFT全亮?xí)r,，Ton和Toff定義為T(mén)90-T10和T10-T90,，反應(yīng)時(shí)間為T(mén)on+Toff。上述之T10和T90分別為T(mén)FT達(dá)到10%或90%亮度所需的時(shí)間,。而檢測(cè)結(jié)果如圖八所示,。

圖七.反應(yīng)時(shí)間量測(cè)之示意圖

圖八.反應(yīng)時(shí)間量測(cè)之圖形結(jié)果

　　3.2WarmUpTime(PCI-6221+PhotosensorModule)

　　在LCD的檢測(cè)中，LCD點(diǎn)亮?xí)r輝度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間,，稱(chēng)之為暖機(jī)時(shí)間(WarmUpTime),，如圖九所示。圖中,，曲線會(huì)隨著時(shí)間增長(zhǎng)而上升,，當(dāng)LCD穩(wěn)定時(shí)，輝度與時(shí)間的曲線會(huì)達(dá)至水平穩(wěn)定,。

圖九.暖機(jī)時(shí)間(WarmUpTime)之圖形曲線

　　2.4VIEWANGLE和ContrastRatio檢測(cè)方法

　　2.4.1VIEWANGLE

　　LCD由于天生的物理特性,，使得使用者從不同角度去看時(shí)畫(huà)面品質(zhì)會(huì)有所變化。與正看時(shí)相比,，斜看的時(shí)候,，轉(zhuǎn)到當(dāng)畫(huà)面品質(zhì)已經(jīng)變化到無(wú)法接受的臨界角度時(shí)，稱(chēng)之為該LCD之視角,。視角之定義區(qū)分為以下三種：(1)對(duì)比-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(duì)比會(huì)下降,，一般當(dāng)對(duì)比下降到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)該是灰階數(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(lèi)似黑白反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)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(chēng)之為視角,。(3)色差-從不同角度去看LCD，會(huì)發(fā)現(xiàn)顏色會(huì)隨著角度而變化,，當(dāng)顏色的變化已經(jīng)大到無(wú)法接受的臨界點(diǎn)時(shí),，該角度稱(chēng)為視角。檢測(cè)結(jié)果如圖十及十一所示,。

圖十.視角量測(cè)-對(duì)比法

圖十一.視角量測(cè)-對(duì)比法圖形與數(shù)據(jù)結(jié)果

　　2.4.2ContrastRatio

　　對(duì)比的定義為在暗室之中,，白色畫(huà)面的亮度除以黑色畫(huà)面的亮度。

　　2.5GrayScale/Gamma與Cross-talk量測(cè)

　　2.5.1GrayScale/Gamma

　　Gammacurve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(huà)出來(lái)的曲線稱(chēng)為Gammacurve,。由于人眼對(duì)于光線強(qiáng)度感應(yīng)為對(duì)數(shù)值,，因此灰階對(duì)應(yīng)輝度通常設(shè)計(jì)成一條曲線，故將Gammacurve取對(duì)數(shù)后為一條直線,。檢測(cè)過(guò)程與結(jié)果會(huì)與人眼觀察相同,，分別如圖十二及十三所示。

圖十二.Gammacurve檢測(cè)過(guò)程

圖十三.Gammacurve檢測(cè)結(jié)果

　　2.5.2Cross-talk量測(cè)方式

　　LCD的Cross-talk是指螢?zāi)恢心硡^(qū)域的畫(huà)面影響到鄰近區(qū)域亮度的現(xiàn)象,。一般Cross-talk測(cè)試畫(huà)面是在底色一二八灰階的狀態(tài)下,，畫(huà)一個(gè)有螢?zāi)凰姆种淮蟮暮谏綁K擺在正中央，理論上周?chē)€是都要維持一二八灰階,，但若發(fā)現(xiàn)上下左右四塊區(qū)域變暗,，就作叫Cross-talk。檢測(cè)示意圖與程序,，分別如圖十四及十五所示,。

圖十四.Cross-talk檢測(cè)示意圖

圖十五.Cross-talk檢測(cè)程序

　　2.6Chromaticity量測(cè)方法

　　色飽和度是指LCD色彩鮮艷的程度。LCD是由紅,、綠和藍(lán)色三原色組合成任意顏色,，如果RGB三原色越鮮艷，則該LCD可以表示的顏色范圍就更廣,，這是因?yàn)闊o(wú)法顯示比三原色更鮮艷的顏色,。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(cè)結(jié)果,，如圖十六所示,。

圖十六.Chromaticity檢測(cè)結(jié)果

　　人機(jī)介面

　　3.1控制者人機(jī)介面

　　我們以LABVIEW7.1Express開(kāi)發(fā)平臺(tái)所設(shè)計(jì)的LCD光學(xué)量測(cè)系統(tǒng)的人機(jī)介面,，程式架構(gòu)是以EVENT結(jié)構(gòu)為藍(lán)本,，依據(jù)不同的量測(cè)項(xiàng)目，以彈跳式視窗顯示,，程式結(jié)構(gòu)與操作畫(huà)面分別如圖十七和十八所示,。同時(shí)，依據(jù)不同的量測(cè)需求,，程式可便捷地新增或移除多余的子程式,，建立簡(jiǎn)易的操作者介面。圖十九最上方的表格可顯示產(chǎn)品的序號(hào)及現(xiàn)場(chǎng)所反應(yīng)的物理特性,，圖形則為各種量測(cè)之結(jié)果,。TabControl可以選擇欲檢視之量測(cè)項(xiàng)目和所測(cè)試之?dāng)?shù)據(jù)。此系統(tǒng)所有設(shè)定及反應(yīng)皆為自動(dòng)化,，并搭配現(xiàn)場(chǎng)操作以求得最佳的操作介面,。

圖十七.EVENT結(jié)構(gòu)

圖十八.操作畫(huà)面之彈跳式視窗

圖十九.系統(tǒng)架構(gòu)主畫(huà)面

 　　3.2自動(dòng)輸出量測(cè)結(jié)果

　　由上一章節(jié)所說(shuō)的光學(xué)量測(cè)系統(tǒng)，可由LCD光學(xué)量測(cè)系統(tǒng)中提供的選單式報(bào)表系統(tǒng),，讓操作者可任意選定量測(cè)流程,，以了解目前LCD產(chǎn)品的品質(zhì)并對(duì)產(chǎn)線的作即時(shí)的回報(bào)，如圖二十所示,。經(jīng)LCD光學(xué)量測(cè)系統(tǒng),，完成產(chǎn)品各項(xiàng)光學(xué)量測(cè)之動(dòng)作與訊息回饋等功能；在系統(tǒng)作業(yè)過(guò)程中,，以數(shù)據(jù)及圖形顯示以提供操作者必要處置之參考依據(jù),。

圖二十.量測(cè)報(bào)表輸出

　　結(jié)論

　　LCD產(chǎn)業(yè)世代不斷更新，目前臺(tái)灣更將朝向七代線前進(jìn),，所需之量測(cè)架構(gòu)更為復(fù)雜,，量測(cè)規(guī)范日新月異，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)之軟體無(wú)法提供隨時(shí)更新服務(wù),，幸有LABVIEW提供快速整合開(kāi)發(fā)軟體,，使得開(kāi)發(fā)時(shí)程縮短三分之二，足以滿足客戶即時(shí)更新之需求,。運(yùn)用IMAQVisionAssistant7.1函數(shù)更可輕易規(guī)劃影像定位系統(tǒng),，利用PCI-1407取得影像后，使用簡(jiǎn)單幾個(gè)IMAQVI即可標(biāo)定出所需之座標(biāo)進(jìn)行量測(cè),，這一方面大幅提升產(chǎn)品量測(cè)特性,，并可排除人為定位誤差提昇設(shè)備量測(cè)重現(xiàn)性,，可提供最人性化介面與市面上一般量測(cè)系統(tǒng)有很大之差異性，這是我們選擇使用LABVIEW開(kāi)發(fā)系統(tǒng)最大的動(dòng)力,，加上NI先前推出USB-6009DAQ模組,，改善類(lèi)比訊號(hào)線路過(guò)長(zhǎng)造成訊號(hào)失真問(wèn)題，適時(shí)解決ResponseTime,、Flicker量測(cè),。

　　本量測(cè)系統(tǒng)提供選單式選項(xiàng)，讓操作者可任意選定量測(cè)流程,，大幅降低操作介面設(shè)計(jì)時(shí)間,，并可規(guī)劃更詳細(xì)量測(cè)流程，依選定量測(cè)程序依序量測(cè)出客戶所要求之?dāng)?shù)據(jù),，并將該量測(cè)數(shù)據(jù)輸出至EXCEL報(bào)表上