lcd导光板检测技术

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1、导光板检测技术 1. 1.采用之研究方法与原因 本计划在 LCD、导光板、LD 光场设计及检测方面，分三期完成，其工作项目如下：第一期：完成一 LCD、导光板、LD 光场均匀度之视觉检测系统，其具 体之预期成果为： l 设计检测光场之硬件装置(初始构想架构如图) l 撰写导光板光场均匀性检测程序(窗口化显示量测项目及结果) l 平面亮度分布图(包括 R、G、B 个别颜色分布图) l LD 输出功率量测 l LCD、导光板、LD 光场分布的均匀度评估 l 光场稳定性分析 l LD 均匀性检测专利送审 第二期：完成 LCD、导光板、LD 光场视觉检测系统之修正工作。其具体之预期 效果为： l 修改

2、程序降低在线检测之误差(误差在 5%以内) l 导光板光场视觉检测系统硬件架构修改完成。 l 导光板导光板图案之设计专利送审。 l 雷射二极管加上特殊镜片之各种光场之检测装置。 第三期：其具体之预期效果为：完成 LCD 整体光场检测之视觉装置，其具体之 预期效果为： l LCD 整体光场检测平面亮度分布图(包括 R、G、B 个别颜色分布图)。 l 导光板图案之设计分析系统误差修正。 l LCD 整体光场检测专利送审。 l 完成雷射二极管封装之各种问题解决方案之可视化专家系统。 其采用之研究方法与原因如下： 第一年 第二年 第三年 u 第一年 （A） （A）正确有效量测出影像亮度分布方法： 本创

3、作是对数字影像来做处理，首先简述一下数字影像的表示法。对一单色影像(monochrome image)而言，其模拟影像讯号经数字化之后即成为数字影像，表示方法为一个二维的亮度函数 f(x,y)，其中 x,y 表示影像空间上的坐标，亮度 f导光板检测技术 在任一点坐标(x,y)上的值代表影像之明亮度(brightness)。数字影像为一个影像f(x,y)在空间坐标与亮度上均予以数字化。我们可以将一张数字化之影像当成一 个矩阵，行与列的指定可决定影像中某一点的位置，而矩阵中相对应此位置的值即代表此点之明亮度。在此数位矩阵中之元素称为像素(pixels)，其明亮度依量化值而定出不同之灰阶(gray

4、level)。一般而言，灰阶为 2 的幂次方，如 28 即表示有 256 个灰阶。在 LCD 背光板影像处理分析技术中，常常需要了解影像的亮 度特性在哪里。而灰阶亮度统计图，即为描述影像有效工具之一。在统计图中横坐标为 0255 的灰阶亮度值，纵坐标为影像中为各个灰阶值所含的像素数量。我们可由图中判断出影像亮度分怖的讯息，在一般的以发光二极管 LED 为光源之背光板影像中，灰阶亮度通常偏暗，以真空辉光管 VFD (Vacuum Florescent Display) 为光源之背光板影像，灰阶亮度则偏亮，易于饱和，导致量测结果失真。为了正确有效量测出 LCD、背光板与 LD 影像亮度分布，因此对

5、影像取光场 亮度偏压调整，例如在本计划中，亮度偏压调整采取四个段位，可将亮度值分化成 4X256 个灰阶1024 个等分。再配合不同的取像镜头，使其可将亮度值分化成 64X256 个灰阶等分。 (B). LCD 光场检测分析 在初步规划中，LCD 光场检测，我们大略的分为两部份着手，一为着重于窗口画面设计之构想，其包含光场强度量测、3D 亮度分布图及R、G、B 单色光场分布图，另一个为光场均匀度之自动评估方法，以下将一一简介。 背光板的光场强度量测是利用 photometer 求得的，但也可以利用影像处理的方式求得，亦即利用 CCD 所取出的光场的影像亮度值，将其值加总后再除上photomet

6、er 所量到的光场总功率，即可得知每单位亮度值为多少流明，因此利用此值可以直接由 CCD 量测到光场的强度。 背光板之光场经由 CCD 接收后，将影像转换为数字的型式，以点素的方式显示于计算机屏幕上，而它的亮度也以灰阶值表示，亦即以 RGB 的平均来代表此点的亮度值，所以可以借着读取灰度值的大小，以得知原本光束亮度的大小值。因此，我们利用扫描在屏幕上影像的各个点素，并记录该点在屏幕上的坐导光板检测技术 标及灰阶值。最后将灰阶值对二个坐标点显示于如下的 3D 画面（图 2） ，此 3D坐标可旋转观测角度及改变坐标的样式。 图 2 灰阶值 3D 画面 R、G、B 单色光场分布图的用意在于了解 LC

7、D 背光板单色光场的分布情况，以评估光场分布的优劣性，其显示的预设画面如下所示（图 3） 。 图 3 R、G、B 单色光场分布图 在背光板光场均匀度之自动评估量测方面，光电组件之均匀度之自动评估量测， 可由光电组件特性参数来着手，光电组件特性参数由表面粗糙度之观念推演而来，其相关之创新定义如下： 1. 中心线平均光电组件光场亮度变化量 (average intensity variation) 导光板检测技术 若从底片光电组件光场之亮度曲线上，截取一段测量长度，并以该长度内之中心线为 x 轴，取中心线之垂直线为 y 轴，则曲线可用 y=f(x) 表之。以中心线为基准将下方曲线反折。 然后计算中

8、心线上方经反折后之全部曲线所涵盖面积， 再以测量长度除之，即为该光电组件光场面测量长度范围内之中心线平均光电组件光场亮度变化量。 由于影像之灰度值与光电组件光场亮度有关， 故可将中心线平均光电组件光场亮度变化量改以影像之灰度值表示之，其数学定义为： AIV= KNf x ytnm1| ( , )|在此， t = 1 Nf x ynm( , ) , f： 为输入之影像 N：为所有像素之数目 f(x, y)：为像素 (x, y) 的灰度值 K：为比例常数 2. 十点平均光电组件光场亮度变化量 ( ten point average intensity variation) 由曲线上截取基准长度做为

9、测量长度， 求出光电组件光场亮度变化量第三高波峰与第三深波谷，分别画出二条并行线，两并行线间距即为十点平均光电组件光场亮度变化量，由于影像之灰度值与光电组件光场亮度有关，故可将十点平均光电组件光场亮度变化量改以影像之灰度值表示之，其数学定义为： TPAIV=K G AG BG CG DG E( )( )( )( )( )+ 5_ G AG BG CG DG E( )( )( )( )( )+ 5 其中，G(A);G(B);G(C);G(D); G(E) 为光电组件光场亮度变化第一至第五高之值， 而G(A); G(B); G(C);G(D) ; G(E) 光电组件光场亮度变化量第一至第五低之值。

10、 导光板检测技术 3. 最大光电组件光场亮度变化量 (maximum intensity variation) 由底片光电组件光场表面曲线上截取基准长度做为测量长度， 自该长度内曲线之最高点与最低点，分别画出与曲线平均线平行之线时，该二线之间距即为最大光电组件光场亮度变化量， 也就是测量长度内沿垂直方向量取最高点与最低点之距离。由于影像之灰度值与光电组件光场亮度有关，故可将最大平均光电组件光场亮度变化量改以影像之灰度值表示之，其数学定义为： MIV= K Gmax-Gmin 在此，Gmax 为光电组件光场亮度变化最高之值。 Gmin 为光电组件光场亮度变化最低之值。 4. 平方根光电组件光场亮

11、度变化量 (root mean square intensity variation) 求取平方根光电组件光场亮度变化量， 首先于表面曲线上截取一段基准长度，作为测量长度，再取得一条将曲线所围面积分为两相等面积之中心线，以此中心线为坐标，则坐标为曲线各对应点之高度 ( ) ，平方加总后再求取其平方根光电组件光场亮度变化量。 由于影像之灰度值与光电组件光场亮度有关，故可将平方根光电组件光场亮度变化量改以影像之灰度值表示之，其数学定义为： RMSIV=K 12 Nf x ytnm| ( , )|以上光电组件之均匀度之特性参数之创新定义，经实地应用后，对 均匀度评估确实有效，目前正扩大其应用范围中。

12、而在实地访谈本地的工厂当中，发现在 LCD 背光板均匀度检测工作上，仍是利用人工式的检验方法。 这类利用人工来从事检测的工作， 在高精密产业制程中实在有其改进之必要。为了达到自动化检验的目的， 发展一套检测 LCD 背光板均匀度的自动评估装 置来改善目前人工式的检验工作是本计划最主要的动机。 (C).以该次强原色呈现之灰度图形作雷射二极管质量分析 导光板检测技术 利用影像处理方法检查雷射二极管质量的装置，系以该次强原色呈现之灰度图形作分析; 例如波长为 670 或 620nm 之红光雷射二极管，其光束影像三原色 RGB 中，红色之灰度值最高，绿色之灰度值次之，即以绿色呈现之灰度图形作分析; 而

13、波长为 530nm 之绿光雷射二极管，其光束影像三原色 RGB 中，绿色之灰 度值最高，蓝色之灰度值次之，即以蓝色呈现之灰度图形作分析。 （D）编修本项计划之执行成果之 WWW 信息网（目前预定置于网址http:/www.auto.fcu.edu.tw/cslin） ，其项目概略如下： 经费来源 中文摘要 目标 成果 预期达到的目标 特色 文章发表 回响 专利 参展 相关网站及文章、资料介绍 u 第二年 (A) 雷射二极管质量外型分析方法： 在初步规划中，检查雷射二极管质量的装置，其外型分析程序如下： a.由上到下，逐一扫瞄全图之每一水平线 b.比较全图各亮点， 找出最亮之亮点， 亮点之强度由

14、 1 到 16777216 若以次强原色光处理则亮点之强度由 1 到 256 c.对于每一水平扫瞄在线 纪录亮点与暗点之交界处 每一水平扫瞄在线若大于两处，判为瑕疵品 d 比较各水平扫瞄线之间最左侧亮暗交界点位置应先递减再递增 作与原 计划间之关联性，并叙明揭示本发明或创作之研究成果报告之页码 ） 且由递减再递增之转折在全图中应只有一处。且转折处应接近图形之中心处 若不合以上条件则判为瑕疵品 e.比较各水平扫瞄线之间最右侧亮暗交界点位置应先递增再递减 且由递增再递减之转折在全图中应只有一处，且转折处应接近图形之中心处 若不合以上条件则判为瑕疵品 导光板检测技术 f.比较其各水平扫瞄线之间亮点总数应先递增再递减 且由递增再递减之转折在全图中应只有一处，且转折处应接近图形之中心处 若不合以上条件则判为瑕疵品 g.判断长短轴比是否合于要求 h.比较其各垂直扫瞄线之间亮点总数应先递增再递减 且由递增再递减之转折在全图中应只有一处，且转折处应接近图形之中心处 若不合以上条件则判为瑕疵品 i.比较其各水平扫瞄线之间最上端之亮暗交界点位置应先递增再递减 且由递增再递减之转折在全图中应只有一处，且转折处应接近图形之中心处 若不合以上条件则判为瑕疵品 j.比较其各水平扫瞄线之间最下端之亮暗交界点位置