LCD-Mura现象与量化

1、显示屏Mura定义与量化分析TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display从一问世起,就受到了人们的广泛关注。与传统的CRT(Cathode Ray Tube显示器相比,它除了具有高分辨率、高亮度和无几何变形等诸多优点外,还具有体积小、重量轻和功耗低等特点。因此,TFT-LCD 被广泛应用于数码照相机、数码摄像机、车载显示器、桌上显示器、笔记本电脑和液晶电视等几乎所有的显示器领域1(如图1-1 所示。TFT-LCD 屏的缺陷检测主要有三个目的。第一,淘汰那些不合格的产品。第二,为修复某些类型的缺陷提供依据。第三,分析缺陷的特点和产生原因以

2、提高生产工艺水平。目前,TFT-LCD 屏的缺陷检测方法主要包括电学方法和光学方法两大类。一般来讲,电学方法可以识别那些电气缺陷所引起的点缺陷和线缺陷,但是对于化学污染等非电气原因造成的mura 缺陷,电学方法就显得无能为力了4。为此,近年来基于机器视觉的光学检测技术成为了研究的热点,并针对具体的缺陷类型提出了一些检测方法或判别标准。空间相关法空间相关法适用于点缺陷和线缺陷的检测5。其原理如图1 所示。依据该算法,首先用一个摄像机(例如CCD对被测液晶屏进行图像采集。然后,将摄取的图像与经过移位一个像素的图像做相关运算。如果存在像素缺陷(线缺陷,则相关图像中只有缺陷像素(线作为检测信号被检出;

3、如果不存在像素缺陷(线缺陷,则相关结果无输出信号。假设原始图像信号记为C ,右移一个像素的图像信号记为R ,而左移一个像素的图像信号记为L ,相关运算的结果为= R + L - 2C其中表示相关信息。图1:空间相关法原理图空间相关法利用邻像素的空间相关性进行像素缺陷检测,所以该方法可以把噪声、不均匀的背光源和液晶屏的其它固有缺陷等因素所引起的图像不均匀性的影响降到最低。Muralook 检测算法从1991 年起,Photon Dynamics 的William K.Pratt 等人就开始研究mura 缺陷的检测系统,并且在大量应用知识的基础上,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 检测算法6。该算法按照缺陷对比度的高低将检测过程分为15 个阶段,分别完成包括线缺陷、区块缺陷和mura在内的总共23 大类缺陷进行检测(如表1 所示。该方法已经被VESA (Video ElectronicsStandards Association FPDM (Flat Panel DisplayMeasurements所接受并在2000 年推出了VESA FPDM Standard 2.0 版。被测液晶屏的图像通常用一个 CCD 相机来获取,然后再用图2 所

5、示的程序和算法对该图进行处理。首先由初始化部分产生一幅背景图像。接着由图像分割部分按照缺陷对比度从高到低的顺序在15 个阶段上依次对图像进行缺陷检测。那些因为在亮度、面积等参数超出阈值的带有潜在缺陷的图像被送往缺陷分类环节。在缺陷分类环节中,参照于背景图像,如果被测图像的对比度超出了规定的阈值,这些潜在的缺陷就被归咎为真正的缺陷。 SEMU 指标SEMU 是英文Semi Mura 的首字母缩写7。其中,Semi 代表国际半导体设备与材料组织(Semiconductor Equipment and MaterialsInternational 。在国际半导体设备与材料组织起草的#3475 文件中

6、,提出了一个作为包括液晶显示器在内的平板显示器(FPD图像质量检测中mura 缺陷的检测标准,并将其称之为SEMU 指标。在 mura 缺陷的评判中,经常要用到JND Just Noticeable Difference 的缩写,意为最小可觉察的差异这个心理学领域的术语,用于表示可觉察和不可觉察的概率各为50%的一个统计值。经研究发现,mura 缺陷的最小可觉察的对比度差异和mura 缺陷的面积大小有关。为了得到确切的函数关系,采用了实验的方法,在一组专门的显示器上显示出人工设定的mura 缺陷,由一些专业的mura 缺陷检测人员在特定的条件下对这些缺陷进行判定,最后根据专家评判的结果利用回归

7、分析的方法拟合出jnd C 和jnd S 间的关系: 其中jnd C 为mura 缺陷最小可觉察的对比度差异; jnd S 为jnd C 下的mura 缺陷面积。从上式可以发现,mura 缺陷最小可觉察的对比度差异jnd C 与面积jnd S 的0.33 次幂成反比。这表明当mura 缺陷的面积越小,最小可觉察的对比度差异越大。对 mura 缺陷进行人工评判的特定条件主要包括以下几点:1. 环境温度保持在 25±2;2. 环境湿度保持在60±20%RH ;3. 暗室中的亮度低于 10lux ;4. 被测平板显示器的测试画面为 50 cd/m2 的白画面(允许误差为10 cd/m2;5. 视角为 90°±1°(如图3 所示;6. 测试距离与被测平板显示器的大小有关,例如 15"显示器的测试距离为500mm 。 根据mura 缺陷最小可觉察的对比度差异jnd C 与面积jnd S 间的关系,将mura 缺陷的SEMU 检测指标定义如下: 其中C x为被测mura 的平均对比度。根据该