LCD-Mura現(xiàn)象與量化

1、顯示屏Mura定義與量化分析TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display從一問世起,就受到了人們的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的CRT(Cathode Ray Tube顯示器相比,它除了具有高分辨率、高亮度和無幾何變形等諸多優(yōu)點(diǎn)外,還具有體積小、重量輕和功耗低等特點(diǎn)。因此,TFT-LCD 被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、車載顯示器、桌上顯示器、筆記本電腦和液晶電視等幾乎所有的顯示器領(lǐng)域1(如圖1-1 所示。TFT-LCD 屏的缺陷檢測主要有三個(gè)目的。第一,淘汰那些不合格的產(chǎn)品。第二,為修復(fù)某些類型的缺陷提供依據(jù)。第三,分析缺陷的特點(diǎn)和產(chǎn)生原因以

2、提高生產(chǎn)工藝水平。目前,TFT-LCD 屏的缺陷檢測方法主要包括電學(xué)方法和光學(xué)方法兩大類。一般來講,電學(xué)方法可以識別那些電氣缺陷所引起的點(diǎn)缺陷和線缺陷,但是對于化學(xué)污染等非電氣原因造成的mura 缺陷,電學(xué)方法就顯得無能為力了4。為此,近年來基于機(jī)器視覺的光學(xué)檢測技術(shù)成為了研究的熱點(diǎn),并針對具體的缺陷類型提出了一些檢測方法或判別標(biāo)準(zhǔn)?？臻g相關(guān)法空間相關(guān)法適用于點(diǎn)缺陷和線缺陷的檢測5。其原理如圖1 所示。依據(jù)該算法,首先用一個(gè)攝像機(jī)(例如CCD對被測液晶屏進(jìn)行圖像采集。然后,將攝取的圖像與經(jīng)過移位一個(gè)像素的圖像做相關(guān)運(yùn)算。如果存在像素缺陷(線缺陷,則相關(guān)圖像中只有缺陷像素(線作為檢測信號被檢出;

3、如果不存在像素缺陷(線缺陷,則相關(guān)結(jié)果無輸出信號。假設(shè)原始圖像信號記為C ,右移一個(gè)像素的圖像信號記為R ,而左移一個(gè)像素的圖像信號記為L ,相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果為= R + L - 2C其中表示相關(guān)信息。圖1:空間相關(guān)法原理圖空間相關(guān)法利用鄰像素的空間相關(guān)性進(jìn)行像素缺陷檢測,所以該方法可以把噪聲、不均勻的背光源和液晶屏的其它固有缺陷等因素所引起的圖像不均勻性的影響降到最低。Muralook 檢測算法從1991 年起,Photon Dynamics 的William K.Pratt 等人就開始研究mura 缺陷的檢測系統(tǒng),并且在大量應(yīng)用知識的基礎(chǔ)上,于2000 年左右在Automatic blemi

4、sh detection in liquid crystal flat paneldisplays一文中首次提出了Muralook 檢測算法6。該算法按照缺陷對比度的高低將檢測過程分為15 個(gè)階段,分別完成包括線缺陷、區(qū)塊缺陷和mura在內(nèi)的總共23 大類缺陷進(jìn)行檢測(如表1 所示。該方法已經(jīng)被VESA (Video ElectronicsStandards Association FPDM (Flat Panel DisplayMeasurements所接受并在2000 年推出了VESA FPDM Standard 2.0 版。被測液晶屏的圖像通常用一個(gè) CCD 相機(jī)來獲取,然后再用圖2 所

5、示的程序和算法對該圖進(jìn)行處理。首先由初始化部分產(chǎn)生一幅背景圖像。接著由圖像分割部分按照缺陷對比度從高到低的順序在15 個(gè)階段上依次對圖像進(jìn)行缺陷檢測。那些因?yàn)樵诹炼取⒚娣e等參數(shù)超出閾值的帶有潛在缺陷的圖像被送往缺陷分類環(huán)節(jié)。在缺陷分類環(huán)節(jié)中,參照于背景圖像,如果被測圖像的對比度超出了規(guī)定的閾值,這些潛在的缺陷就被歸咎為真正的缺陷。 SEMU 指標(biāo)SEMU 是英文Semi Mura 的首字母縮寫7。其中,Semi 代表國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織(Semiconductor Equipment and MaterialsInternational 。在國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織起草的#3475 文件中

6、,提出了一個(gè)作為包括液晶顯示器在內(nèi)的平板顯示器(FPD圖像質(zhì)量檢測中mura 缺陷的檢測標(biāo)準(zhǔn),并將其稱之為SEMU 指標(biāo)。在 mura 缺陷的評判中,經(jīng)常要用到JND Just Noticeable Difference 的縮寫,意為最小可覺察的差異這個(gè)心理學(xué)領(lǐng)域的術(shù)語,用于表示可覺察和不可覺察的概率各為50%的一個(gè)統(tǒng)計(jì)值。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),mura 缺陷的最小可覺察的對比度差異和mura 缺陷的面積大小有關(guān)。為了得到確切的函數(shù)關(guān)系,采用了實(shí)驗(yàn)的方法,在一組專門的顯示器上顯示出人工設(shè)定的mura 缺陷,由一些專業(yè)的mura 缺陷檢測人員在特定的條件下對這些缺陷進(jìn)行判定,最后根據(jù)專家評判的結(jié)果利用回歸

7、分析的方法擬合出jnd C 和jnd S 間的關(guān)系: 其中jnd C 為mura 缺陷最小可覺察的對比度差異; jnd S 為jnd C 下的mura 缺陷面積。從上式可以發(fā)現(xiàn),mura 缺陷最小可覺察的對比度差異jnd C 與面積jnd S 的0.33 次冪成反比。這表明當(dāng)mura 缺陷的面積越小,最小可覺察的對比度差異越大。對 mura 缺陷進(jìn)行人工評判的特定條件主要包括以下幾點(diǎn):1. 環(huán)境溫度保持在 25±2;2. 環(huán)境濕度保持在60±20%RH ;3. 暗室中的亮度低于 10lux ;4. 被測平板顯示器的測試畫面為 50 cd/m2 的白畫面(允許誤差為10 cd/m2;5. 視角為 90°±1°(如圖3 所示;6. 測試距離與被測平板顯示器的大小有關(guān),例如 15"顯示器的測試距離為500mm 。 根據(jù)mura 缺陷最小可覺察的對比度差異jnd C 與面積jnd S 間的關(guān)系,將mura 缺陷的SEMU 檢測指標(biāo)定義如下: 其中C x為被測mura 的平均對比度。根據(jù)該