基于智能識別功能的Mura機設計

毛繼禹+王旭+陳波+王野+王超

摘 要：目前TFT-LCD Line線上宏觀缺陷的檢出主要依靠Mura檢測機，Mura機的原理是通過數臺Line Camera和反射照明單元，讀取Glass的圖像并將其處理轉換為灰度圖像，然后PC根據軟件主要參數的設定，通過灰度差的計算比較，確認出缺陷點，達成對Glass的宏觀品質進行在線監控的目的。但目前生產線上的原材料PR膠以及核心設備的生產條件是不斷變化的，那么生成的Mura圖像標準也會有所不同，設備單一參數的設定會導致小部分缺陷漏檢誤檢的情況。文章提出一種智能識別功能Mura機的系統設計，通過幾種新參數及算法的提出，設備自動區分出各種PR膠變化或生產條件變化的基板，系統自動更換為最佳的參數設定，使得缺陷的檢出最為準確。

關鍵詞：智能識別；灰度圖像；宏觀缺陷

中圖分類號：TM930.12+6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0113-03

引言

當今信息社會高速發展，液晶顯示器（TFT-LCD）憑借其低重量、低功耗、高清晰、被動發光等諸多優點取代CRT 成為目前主流顯示器件，廣泛應用于手機、電腦、TV、Monitor 等電子顯示產品[1-2]，已經深入人們的日常生活，隨著顯示技術的不斷提高，消費者對液晶顯示面板畫質要求越來越高。

Mura一詞來自日本[3-4]，特指顯示產品中視覺上的明暗不均現象，也稱之為宏觀缺陷，目前TFT-LCD行業彩膜產線中，通過Mura檢查機對宏觀缺陷進行檢測及監控。

Mura檢測機的原理是通過數臺Line Camera和反射照明單元，讀取Glass的圖像并將其處理轉換為灰度圖像，然后PC根據軟件主要參數（主要為兩個參數：移動平均值和上下限值）的設定，通過灰度差的計算比較，確認出缺陷點，達成對Glass的宏觀品質進行在線監控的目的。

1 Mura缺陷的檢出原理

Mura軟件的兩個主要參數為：移動平均值和上下限值，通過這兩個參數的設定來控制缺陷的檢出。

（1）Line Camera讀取Glass的圖像并將其處理轉換為灰度圖像。

（2）對各點的灰度值進行測量。例如下圖：X軸代表20個點，Y軸表示灰度值。

（3）通過設定的移動平均值，將灰度曲線平滑處理。如圖2。

（4）通過設定的上下限值，生成各點的灰度值上下限曲線，超過上下線的部分確定為缺陷。（圖3）

2 目前Mura機存在的問題

目前CF分廠一條線的PR膠（CF分廠使用多個廠商的PR膠，成分有所不同）以及生產條件（例如：Coater 的吐膠量、Exposure機的Gap及曝光量）經常會有所變化，因此造成Mura圖像以及圖像的灰度值整體上也會有所變化，這樣以前設定的Mura主要參數就不太滿足現在的基板要求，會造成一定的誤檢和漏檢，影響Mura設備的檢出準確率。如圖4。

3 Mura機智能識別功能設計

筆者提出一種智能識別系統設計，通過幾種新參數及算法的提出，自動區分出各種PR膠變化或生產條件變化的基板，系統自動更換為最佳的參數設定，使得缺陷的檢出最為準確。

3.1 “智能識別功能”的相關參數算法的設計

當PR膠及生產條件發生變化時，生成的Mura圖像整體上就會有所變化，本設計針對此點，設計以下三個新參數及相應算法，來區分變化基板：

（1）基板平均灰度值：主要對基板的整體灰度值進行監控

對應算法→Sum（各點灰度值）/Sum點數。

（2）膜面平均灰度值：主要對Panel內的平均灰度值進行監控

對應算法→取一個panel的中心點a1以及周圍四點a2 a3 a4 a5，算出此五點的平均灰度，作為此Panel的灰度值A1，同理計算出其他Panel的平均灰度值A2、A3、A4、A5、A6……

膜面平均灰度值=各個Panel的灰度值之和（A1+A2+A3+A4+A5……）/Panel數量

（3）膜面均一性值：主要對Panel之間的均一性進行監控

對應算法→Max（Min）Panel灰度值/膜面平均灰度值

3.2 “智能識別功能”的實現原理

原理：通過計算在不同PR膠、不同生產條件下基板的基板平均灰度值、膜面平均灰度值、膜面均一性值這三個參數，來區分出不同基板，然后軟件會根據不同的基板信息自動選定最符合標準的Mura設備主要參數（移動平均值和上下限值），使得Mura設備的缺陷檢出準確率達到最高。

3.3 整體Mura機的設計

（1）硬件方面：

較目前Mura設備相比，需要增加一臺圖像處理PC，目的是在灰度圖像生成的同時，對基板平均灰度值、膜面平均灰度值、膜面均一性值這三個新參數進行計算，避免圖像處理時間增加，影響工廠Tact Time。

（2）軟件方面：

將“識別功能”的新參數及新算法編寫到軟件之中，通過軟件的更新達成基板識別的功能。

4 具體實施過程

4.1 基礎數據庫的建立

（1）首先選取若干張基板（100張以上），在此線經常使用的幾種PR膠及生產條件下進行基板的跑片測試，得出不同條件下這批基板的基板平均灰度值、膜面平均灰度值、膜面均一性值的相應范圍。（表1）

（2）針對不同條件，調節Mura設備主要參數移動平均值和上下限值，使得缺陷能夠最大限度的檢出。（表2）

（3）將Recipe進行保存，新型Mura機的基礎數據庫建立完畢。

至此，不同條件下的基板的膜面特性值范圍同Mura主要參數的關聯性已建立完成。endprint

4.2 正常基板檢測過程

（1）首先Glass基板流過Mura檢測機，Mura機的Line Camera和反射照明單元，讀取Glass的圖像并將其處理轉換為灰度圖像，如圖5。

（2）處理器會對Glass的三個膜面特性參數：平均灰度值、膜面平均灰度值、膜面均一性值進行檢測。（表3）

（3）軟件會針對測出的三個膜面特性參數數值，自動與Recipe中符合范圍的NO進行匹配，Mura主要參數自動進行變更。（表4）

（4）根據Mura主要參數的設定，對基板上的缺陷點進行檢出和判定。

4.3 新條件基板的檢出

當PR膠或生產條件發生變化的新基板流過Mura機時，（1）處理器會對Glass的三個膜面特性參數：平均灰度值、膜面平均灰度值、膜面均一性值進行檢測。

當測出的膜面特性參數數值無法與Recipe中的符合范圍的NO進行匹配時，會出現以下報警（圖6）。

工程師可以建立新的Recipe，當Glass數量較少或特殊情況，可點擊“選取最接近的Recipe”，繼續進行撿片。

（2）點擊“建立新的Recipe”界面，對此類新條件基板的膜面特性參數值進行測試，并對Mura設備主要參數移動平均值和上下限值進行調節。將結果填入到新Recipe中。（表5）

（3）將Recipe進行保存，繼續進行正常撿片。

5 結束語

目前筆者所提到的基于智能識別功能的Mura機設計，在工廠端測試過程中，在不影響工廠Tact Time的前提下，針對不同種類、不同條件的基板，達成了自動識別基板膜面特性，從而自動選擇最優設備參數的功能，極大地提高了缺陷檢出的準確率，提高了工廠的宏觀品質，具有重要意義。

參考文獻：

[1]黃錫珉.液晶顯示技術發展軌跡[J].液晶與顯示，2003，18（1）：1-6.

[2]張方暉，席儉飛，王秀峰，等.液晶面板取向層與液晶層界面的電荷累積效應分析[J].發光學報，2009，30（1）：123-125.

[3]齊鵬，施園，劉子源.TFT-LCD Touch Mura 不良研究和改善[J].液晶與顯示，2013，28（2）：205.

[4]王志龍，鄭英花，馬亮，等.L0 周邊Mura 分析及其改善研究[J].液晶與顯示，2014，29（5）：668-673.endprint