液晶面板晕开缺陷的电子限度样本设计与应用

薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD）在生产制造过程中受环境洁净度影响，异物类缺陷频繁发生，部分尺寸较大的异物会改变面板间的盒厚，形成晕开缺陷（Particle Gap），其形态为异物核周边带有“晕”。行业内Particle Gap缺陷发生率约为1.0%［1-2］，但并非所有Particle Gap缺陷面板都是报废品。针对不同严重程度的Particle Gap，需要根据规格来区分判定，以满足不同客户需求。液晶面板检测方法有人工视觉检测法、电学参数检测法、自动光学检测法等［3-5］。电学参数法是通过测试电信号的变化来检测膜层或线路的好坏，一般用于面板阵列工艺检测，优点是测试灵敏且效率高，但无法检测非电学性缺陷。自动光学检测是通过相机拍照图像，与周边或正常区域对比来检出缺陷，优点是检出能力强，自动化程度高，但准确区分缺陷严重程度的能力较差。因此，人工视觉检测仍占据重要地位，特别是产品在出货前，一般需要人工视觉检测进行最终复核。Particle Gap属于画面显示不均类缺陷，常用检查方法是自动光学设备检出缺陷+人工视觉检测评价等级。对于人工视觉检测Particle Gap缺陷，判定的等级准确率是越高越好，这就要求检测规格足够准确（能够量化）、稳定（不受环境影响）、操作性强（规则简单，便于操作）。

Particle Gap由核和晕组成，目前行业内评价其严重等级普遍采用的方法是结合核和晕的最重级别判定。区分核的级别是依据其直径，直径越大，级别越重，判定结果越准确。而晕的大小、形状、浓度深浅变化不一，在实际生产过程中如何准确判定晕的等级是难点，也是本文研究工作的重点。目前晕的判定方法主要有限度样本法、滤光片法、尺寸测定法。

限度样本法是结合行业标准与客户要求，挑选合适的Particle Gap缺陷作为限度样本。比较缺陷和限度样本的晕浓度，比限度样本轻的判定为良品，比限度样本重的判定为不良品。此方法使用的限度样本是真实缺陷，客户接受度高。为确保标准统一，限度样本面板一般设置1~2张，而检测基台可达数十个。在实际作业时，检测员首先需要在“异地”（如限度样本室）观看实物限度样本，然后到基台检测，将缺陷与记忆的限度样本做对比。由于检测视角、距离、记忆力差异，判定结果稳定性、重复性和均一性较差。

滤光片法是将滤光片置于缺陷上方约2~3 cm处，透过滤光片目视观察Particle Gap的晕［6］，若可见判定为不良品，不可见则判定为良品。此方法优点是操作简单方便，缺点是受检测员视觉差异影响，不同人员判定结果可能存在差异，客户接受度一般。

尺寸测定法是直接测量缺陷的最大直径，大于基准值判定为不良品，小于或等于基准值判定为良品。此方法优点是规则简单，操作性强，缺点是忽略了Particle Gap缺陷的晕浓度，不能准确反映缺陷轻重，客户接受度较差。

另一方面，当前LCD成盒检测使用的视频信号发生器（Pattern Generator）最高支持8K（分辨率7 680 PPI×4 320 PPI）图像输出［7］，这为缺陷限度样本通过图像直接显示于面板提供了可能。

有关LCD缺陷图像的研究目前主要集中于缺陷自动检测方面，设计并优化检测算法对真实缺陷图像进行识别与处理以实现对缺陷的准确检测［8-10］。针对缺陷图像的模拟与绘制，液晶面板行业尚无相关的应用实例。本文首先对Particle Gap缺陷进行分类，分析了晕的颜色分布；然后利用绘图软件建立了Particle Gap缺陷模型，对模型进行修正与调试后制作出缺陷电子限度样本图像；最后经过视频信号发生器解析后显示在面板上，并测试了检测准确率。

2 Particle Gap缺陷与检测设备

2.1　Particle Gap缺陷

图1是一个典型的Particle Gap缺陷（背景画面为灰阶127），点灯样品为某款1 651 mm（65 in）超高清（Ultra High Definition，UHD，分辨率：3 840 PPI×2 160 PPI）液晶面板，背光亮度约为7 000 cd/m2。缺陷一般呈圆形，直径为数毫米到几厘米不等；中心有核，核直径一般约0.1~1 mm，大多数为棕色或褐色；核周边为晕，一般呈黄色、浅黄色，个别严重的为棕黄色或褐色，中心颜色最深，距离中心越远，颜色越浅，最终与正常区域相同。在工厂检测中，通常根据核的大小和晕的浓度来评价缺陷等级。