一種用于研究偏光片結構層參數在不同溫濕繞度下效果的智能設備

袁博 王雷

摘? ?要：目前有源矩陣有機發光二級面板顯示屏的使用層次主要為民用品，還沒有適用于極端溫度、極端濕度的產品出現，這是因為沒有對應的測試設備。本文提出了一款新型設備，它可以通過改變偏光膜結構層的材質、厚度，大量、反復、自動測試使用了不同結構層的材質、厚度的偏光膜的AMOLED，在不同的極端溫度、濕度、繞度的條件下，其亮度、對比度的還原情況，以及壽命，從而通過數據分析，得出適用于極寒、極熱、極干、極濕條件下的偏光膜結構層材質和厚度方案，從而生產出對應的產品。

關鍵詞：有源矩陣有機發光二級面板顯示屏? 偏光片? 檢測

Abstract： At present， the use level of the source Matrix organic light-emitting secondary panel display is mainly for people's supplies. It has not yet been applied to products with extreme temperatures and extreme humidity. This is because there is no corresponding test equipment. In this paper， a new type of equipment is proposed， which can be used to test AMOLEDs with different materials and thickness of polarizer film structure layer by changing the material and thickness of the polarizer layer. Under different conditions of extreme temperature， humidity， and winding， the reduction of brightness， contrast， and life span are obtained through data analysis to obtain a partial film structure suitable for extremely cold， extremely hot， extremely dry， and extremely wet conditions. Material and thickness scheme， In order to produce the corresponding product.

1? 引言

有源矩陣有機發光二級面板顯示屏（AMOLED）正逐漸成為目前最炙手可熱的顯示技術，在電視機、智能手機、投影顯示器和微型顯示器等領域隨處可看到其蹤影。由于AMOLED是金屬電極結構，在室內或外界強光下的反光，造成閱讀的干擾，需要在外AMOLED外部加上可抗環境光反射的偏光片，才能正常使用，所以偏光片對AMOLED的影響非常重要。

偏光片具有高穿透度是一個重要指標。它是由偏光片的各個貼合層的材料、厚度所影響，由下而上依次為保護膜、三醋酸纖維素膜（TAC）或者聚甲基丙烯酸甲酯薄膜（PMMA）、聚乙烯醇（PVA）、三醋酸纖維素膜（TAC）或者聚甲基丙烯酸甲酯薄膜（PMMA）、保護膜。其中，偏光片中起偏振作用的核心膜材是PVA膜，PVA膜經染色后吸附具有二向吸收功能的碘分子，通過拉伸使碘分子在PVA膜上有序排列，形成具有均勻二向吸收性能的偏光膜，其透過軸與拉伸的方向垂直。

現在AMOLED的使用層次主要為民用品，還沒有適用于極端溫度、極端濕度的產品出現。如果要設計這樣產品的偏光膜，就需要以通過改變偏光膜結構層的材質、厚度，大量、反復、自動測試使用了不同結構層的材質、厚度的偏光膜的AMOLED，在不同的極端溫度、濕度、繞度的條件下，其亮度、對比度的還原情況，以及壽命，從而通過數據分析，得出適用于極寒、極熱、極干、極濕條件下的偏光膜結構層材質和厚度方案，從而生產出對應的產品。

本文基于現有技術，提出了一款用于研究AMOLED所使用的偏光片各結構層參數，在不同溫度、濕度、繞度下，自動檢測和分析對整體AMOLED壽命影響的智能設備。它可以做到：

（1）在內部產生指定不同的環境溫度、濕度;

（2）對樣品使用機器人反復進行指定大繞度折彎;

（3）自動分析大繞度折彎后的AMOLED的成像效果，分析對比度、亮度，根據人工設置的閾值，判斷樣品的極限壽命;

（4）統計樣品的數據，擬合偏光膜結構層的材質、厚度、溫度、濕度、繞度、壽命的曲線關系。

2? 機電部分

機電部分包括有：電腦、報警裝置、緊急開關、開關按鈕、程控高低溫濕實驗箱、程控折彎裝置、圖像采集裝置、待測AMOLED的成像控制器。

圖1中1為電腦，用于控制程控高低溫濕實驗箱、程控折彎裝置、圖像采集裝置、報警裝置的工作，為圖像分析、數據統計提供計算資源。

圖1中2為報警裝置，用于整體系統出現異常或者任務操作過程報警，包括有聲音報警、光電報警兩種。其中聲音報警為電腦音箱，用于提示操作者信息，包括有異常信息和任務操作信息;光電報警為采用工業用發光三色燈進行報警;其中系統異常包括有溫度、濕度超過上下設定的偏差閾值，包括有圖像采集裝置中圖像采集死機、圖像穩定性差、測試對象異常等。其中任務操作過程提示，包括任務設置提示音、任務進行提示音、任務結束提示音。

圖1中3為緊急開關，用于在發生異常時，通過電腦已經無法暫停進行進程的緊急情況下，人為按下，暫停整個系統的進程。它連接高低溫濕實驗箱的加降溫濕的電源、程控折彎裝置的電源，平時處于打開狀態，按下時處于關閉狀態關。

圖1中4為開關按鈕，用于正常狀態下，給系統所有部件打開或者關閉電源。

圖1中5為程控高低溫濕實驗箱，是密閉狀態，是整個系統工作的主要空間，它在電腦的控制下，對其內部的空間進行溫度和濕度的控制。進行加溫、降溫、加濕、降濕，并保持在指定溫度、濕度值的工作。其結構為常見的冷凝水溫濕度試驗箱。

圖1中6和7為程控折彎裝置，圖1中6為采用機械手，圖1中7撐桿，對AMOLED進行反復指定大繞度折彎。其結構包括有2臺機械臂，1個撐桿。機械臂的執行器為夾手，用于夾取AMOLED的兩邊，并進行大繞度折彎動作。撐桿為一個程控旋轉方向的橫桿，用于指定AMOLED折彎的位置。

圖1中8為和9為圖像采集裝置，固定在AMOLED上方，圖1中8為一個終端為滑臺的直角坐標機器人，圖1中9為一個高清相機及鏡頭構成，用于拍攝AMOLED顯示的圖像，然后進一步分析狀態。其中，直角坐標機器人為3坐標，其終端為一個滑臺，滑臺上固定了高清相機及鏡頭。在使用時，操作人員，通過電腦，依據待測試AMOLED的尺寸，控制好直角坐標機器人終端上固定的相機的位置，一般為正對著待測試AMOLED，AMOLED屏幕尺寸基本充滿相機成像范圍。

圖1中10為待測AMOLED的成像控制器，為用于在電腦的控制下，控制待測AMOLED顯示指定的顏色變化，顯示內容為純白、純黑、純紅、純綠、純藍。該成像控制器為待測AMOLED的生產廠家提供，一般市場不流通，為供貨商內部提供。圖1中11為待測AMOLED樣品。

3? 流程部分

如圖2所示，工作流程為：

Step1.操作人員通過電腦控制，放置樣品，輸入溫濕繞度測試范圍及參數、各個閾值、批次、樣品、重復次數，開始測試;

Step 2.電腦控制程控高低溫濕實驗箱到達指定參數條件;

Step 3.控制圖像采集裝置到達狀態，開始拍攝;

Step 4.控制程控折彎裝置進行指定繞度折彎;

Step 5.相機拍攝;

Step 6.區域提取;

Step 7.分量提取;

Step 8.異常檢測判斷，如果存在異常，進入報警Step 9.如果不存在異常，進入Step 11，判斷是否任務結束;

Step 9.報警;

Step 10.結束;

Step 11.判斷任務是否結束，如果結束，那么進入Step 10;如果沒有結束，進入到Step 12;

Step 12.判斷是否需要改變環境條件，如果不需要，那么進入Step 4;如果需要，那么進入Step 2。

4? 算法部分

圖像分析部分（見圖3）主要有區域提取、分量提取、特征提取三個步驟。

區域提取的任務為相機拍攝的所有區域中提取AMOLED的所有成像區域和AMOLED的大繞度折彎區域。它根據已知電腦提供給待測AMOLED的成像控制器的成像任務color_n，可知此刻圖像應該檢測的分量，然后計算該分量的全局平均值color_avg_1（frame_n），再把所有的像素值與該全局平均值做比較，小于的認為是照片的背景，大于等于的認為是AMOLED的所有成像區域。

分量提取的任務為在提取AMOLED的所有成像區域和AMOLED的大繞度折彎區域中，根據電腦任務提供的color_n參數，提取其對應的主體顏色分量，其過程與區域提取中的一致。

特征提取的任務為提取圖像中的特征，用于進一步的判斷。具體特征包括有靜態特征和動態特征，靜態特征有過程狀態中每張圖片的壞點數目、全局平均亮度值、區域平均亮度值，動態特征有穩定狀態時圖片的壞點數目、全局平均亮度值、區域平均亮度值，穩定狀態時圖片與原始正常圖片的全局平均亮度值、區域平均亮度值的偏差，以及恢復的時間。

其中，穩定狀態的定義為連續Tst次、上下幀圖片的平均全局平均亮度值。變化不超過百分比閾值。

在特征提取過程中，異常檢測為當特征超過指定閾值時，該設備發出報警，提醒操作者，更換樣品或者其他信息，從而提高檢測速度。

質量統計為采用ISO9000標準中3S的方法，統計在同一溫度、濕度、繞度的條件下，同一批次產品的多個樣品的特征的分布情況。特征包括有靜態特征有過程狀態中每張圖片的壞點數目、全局平均亮度值、區域平均亮度值，動態特征有穩定狀態時圖片的壞點數目、全局平均亮度值、區域平均亮度值，穩定狀態時圖片與原始正常圖片的全局平均亮度值、區域平均亮度值的偏差，以及恢復的時間等。

曲線擬合為采用ISO9000標準中3S的方法，統計同一批次產品，在不同溫度、濕度、繞度的條件下，特征的分布情況，并且用曲線的方式擬合出來。通過這樣的不同產品的溫度、濕度、繞度下的產品質量變化曲線，可以進一步尋找偏光片的各個貼合層的材料、厚度，與溫度、濕度、繞度下的產品質量變化曲線，達到本論文設計的目的。

5? 結語

針對目前AMOLED的偏光片缺乏在極端溫度、極端濕度有對應的測試設備問題，本文提出了一款新型設備，它可以通過改變偏光膜結構層的材質、厚度，大量、反復、自動測試使用了不同結構層的材質、厚度的偏光膜的AMOLED，在不同的極端溫度、濕度、繞度的條件下，其亮度、對比度的還原情況，以及壽命，從而通過數據分析，得出適用于極寒、極熱、極干、極濕條件下的偏光膜結構層材質和厚度方案，從而生產出對應的產品。

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