有鑒于平面顯示器的設(shè)計越來越邁向超大面板方向前進,，光學(xué)量測設(shè)備的量測范圍尺寸必定也需要朝向超大面板設(shè)計。光學(xué)特性的標準也不斷提高,，傳統(tǒng)以人工檢驗品質(zhì)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(chǎn)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,?；趦x控自動化技術(shù)發(fā)展理念，發(fā)展『產(chǎn)業(yè)自動化視覺檢測系統(tǒng)』,，配合VISIONANDMOTION的運用,，依客制化需求開發(fā)以滿足實際生產(chǎn)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(chǎn)生完整詳細的檢測數(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)備配合VISIONANDMOTION的運用,，以LABVIEW7.1搭配IMAQ7.1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)量測系統(tǒng)" src="http://files.chinaaet.com/images/20100812/d4ba02ab-9c1f-44e6-9bf0-81256df2bf25.jpg" />

圖一.LCD光學(xué)量測系統(tǒng)

　　自動量測面板各點之變化相關(guān)函數(shù)之特性整合

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

　　此光學(xué)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,、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(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(jù)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(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,，均齊度之量測包含5點,、9點…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,、13點和25點均齊度之量測。其測定方式與數(shù)據(jù)結(jié)果如圖五及圖六所示,。

圖五.九點均齊度-自動測定方法

 　　3.ResponseTime和WarmUpTime測量

　　3.1ResponseTime(PCI-6221+PhotosensorModule)

　　在LCD的檢測中,，檢測TFT由關(guān)到開和開到關(guān)所需的時間，稱之為反應(yīng)時間(ResponseTime),。如圖七所示,，當TFT全亮?xí)r，Ton和Toff定義為T90-T10和T10-T90,，反應(yīng)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(jié)果如圖八所示,。

圖七.反應(yīng)時間量測之示意圖

圖八.反應(yīng)時間量測之圖形結(jié)果

　　3.2WarmUpTime(PCI-6221+PhotosensorModule)

　　在LCD的檢測中,，LCD點亮?xí)r輝度達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間，稱之為暖機時間(WarmUpTime),，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(WarmUpTime)之圖形曲線

　　2.4VIEWANGLE和ContrastRatio檢測方法

　　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畫面品質(zhì)會有所變化,。與正看時相比，斜看的時候,，轉(zhuǎn)到當畫面品質(zhì)已經(jīng)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(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(zhuǎn)的現(xiàn)象,，這種現(xiàn)象稱之為灰階反轉(zhuǎn)。不會產(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,，會發(fā)現(xiàn)顏色會隨著角度而變化，當顏色的變化已經(jīng)大到無法接受的臨界點時,，該角度稱為視角,。檢測結(jié)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(jù)結(jié)果

　　2.4.2ContrastRatio

　　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,。

　　2.5GrayScale/Gamma與Cross-talk量測

　　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x軸,，亮度為y軸,，畫出來的曲線稱為Gammacurve。由于人眼對于光線強度感應(yīng)為對數(shù)值,，因此灰階對應(yīng)輝度通常設(shè)計成一條曲線,，故將Gammacurve取對數(shù)后為一條直線。檢測過程與結(jié)果會與人眼觀察相同,，分別如圖十二及十三所示,。

圖十二.Gammacurve檢測過程

圖十三.Gammacurve檢測結(jié)果

　　2.5.2Cross-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。一般Cross-talk測試畫面是在底色一二八灰階的狀態(tài)下,，畫一個有螢?zāi)凰姆种淮蟮暮谏綁K擺在正中央,，理論上周圍還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,。檢測示意圖與程序，分別如圖十四及十五所示,。

圖十四.Cross-talk檢測示意圖

圖十五.Cross-talk檢測程序

　　2.6Chromaticity量測方法

　　色飽和度是指LCD色彩鮮艷的程度,。LCD是由紅、綠和藍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,，這是因為無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,。檢測結(jié)果,，如圖十六所示。

圖十六.Chromaticity檢測結(jié)果

　　人機介面

　　3.1控制者人機介面

　　我們以LABVIEW7.1Express開發(fā)平臺所設(shè)計的LCD光學(xué)量測系統(tǒng)的人機介面,，程式架構(gòu)是以EVENT結(jié)構(gòu)為藍本,，依據(jù)不同的量測項目,，以彈跳式視窗顯示，程式結(jié)構(gòu)與操作畫面分別如圖十七和十八所示,。同時,，依據(jù)不同的量測需求，程式可便捷地新增或移除多余的子程式,，建立簡易的操作者介面,。圖十九最上方的表格可顯示產(chǎn)品的序號及現(xiàn)場所反應(yīng)的物理特性，圖形則為各種量測之結(jié)果,。TabControl可以選擇欲檢視之量測項目和所測試之數(shù)據(jù),。此系統(tǒng)所有設(shè)定及反應(yīng)皆為自動化，并搭配現(xiàn)場操作以求得最佳的操作介面,。

圖十七.EVENT結(jié)構(gòu)

圖十八.操作畫面之彈跳式視窗

圖十九.系統(tǒng)架構(gòu)主畫面

 　　3.2自動輸出量測結(jié)果

　　由上一章節(jié)所說的光學(xué)量測系統(tǒng),，可由LCD光學(xué)量測系統(tǒng)中提供的選單式報表系統(tǒng)，讓操作者可任意選定量測流程,，以了解目前LCD產(chǎn)品的品質(zhì)并對產(chǎn)線的作即時的回報,，如圖二十所示。經(jīng)LCD光學(xué)量測系統(tǒng),，完成產(chǎn)品各項光學(xué)量測之動作與訊息回饋等功能,；在系統(tǒng)作業(yè)過程中，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.量測報表輸出

　　結(jié)論

　　LCD產(chǎn)業(yè)世代不斷更新,，目前臺灣更將朝向七代線前進，所需之量測架構(gòu)更為復(fù)雜,，量測規(guī)范日新月異,，傳統(tǒng)設(shè)計之軟體無法提供隨時更新服務(wù)，幸有LABVIEW提供快速整合開發(fā)軟體,，使得開發(fā)時程縮短三分之二,，足以滿足客戶即時更新之需求。運用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,，使用簡單幾個IMAQVI即可標定出所需之座標進行量測，這一方面大幅提升產(chǎn)品量測特性,，并可排除人為定位誤差提昇設(shè)備量測重現(xiàn)性,，可提供最人性化介面與市面上一般量測系統(tǒng)有很大之差異性，這是我們選擇使用LABVIEW開發(fā)系統(tǒng)最大的動力,，加上NI先前推出USB-6009DAQ模組,，改善類比訊號線路過長造成訊號失真問題，適時解決ResponseTime、Flicker量測,。

　　本量測系統(tǒng)提供選單式選項,，讓操作者可任意選定量測流程，大幅降低操作介面設(shè)計時間,，并可規(guī)劃更詳細量測流程,，依選定量測程序依序量測出客戶所要求之數(shù)據(jù)，并將該量測數(shù)據(jù)輸出至EXCEL報表上