新型显示技术(OLED)的自动化视觉检测和校正 - Radiant Vision … · 2018-06-29 ·...

1

柯尼卡美能达集团旗下公司

S E E T H E D I F F E R E N C E© 2017 Radiant Vision Systems, LLC. All Rights Reserved.

新型显示技术(OLED)的自动化视觉检测和校正

演讲人：孙川礼

2S E E T H E D I F F E R E N C E© 2017 Radiant Vision Systems, LLC. All Rights Reserved.

概述

• 公司介绍

• 显示器技术领域的发展趋势

• 重点关注：OLED

• OLED 推动新型检测解决方案的采用

• OLED 显示器的像素级测试及校正

• 自动化视觉检测（AVI）

• 测试技术

• 测量结果

• 像素级校正

• 总结


瑞淀光学系统…

• … 亮度和色度成像测量系统领域的世界领导者.

• … 迄今已在全球部署数以千计的检测系统，用于在生产环境下

测试数以百万计的显示器.

• … 成功开发出一款具有突破性的外观瑕疵检测系统，可确保设

备到达客户手中时始终具有漂亮的外观.

• … 设计、制造并销售基于CCD相机的检测解决方案，能够在

平板显示器（FPD）生产测试中实现自动化视觉缺陷测量.

• … 总部位于美国华盛顿州雷德蒙德市（Redmond），并在中

国和韩国设有直属办事处

4

© 2017 Radiant Vision Systems, LLC. All Rights Reserved.

S E E T H E D I F F E R E N C E

RADIANT全球支持

雷德蒙德（Redmond）（总部：行政、研发、生产）

上海

Radiant Vision Systems, LLC - Confidential Information

Radiant China: 1) Radiant 全球总计200人左右，其中Radiant China 目前有80人，其中技术人员70人，负责各个项目的技术支持工作。2) Radiant China 技术人员目前分布在上海、深圳、成都、合肥、南京、苏州、郑州、重庆，北京，东莞，汕尾等地，为了更好的现地化、高效化服务对应。

销售和服务办事处

销售服务人员

5



显示器技术领域的发展趋势推动新检测需求的增长

显示器尺寸不断增加

• 电视机 > 70”• 智能手机 >5+”

高分辨率

• 全高清至4K ~ 8K

生动逼真的画质

• 全阵列背光灯

• QD/ OLED

曲面与非曲面外观

微型显示器需求的增长

大型显示器的检测，同时还须满足节拍时间要求

对于像素密度不断增加的显示器，相比人工检测，必须提高检测精度

像素级精度

• 死像素、坏像素和不均匀像素的检测

• OLED校正

推动以下需求日益增长：


智能手机和平板电脑电视机 AR/VR 可穿戴设备

重点关注：OLED


OLED带来新的挑战

• 像素水平变化

• 相比LCD，色彩均匀性存在变化

• 缺陷非常明显


像素亮度变化

• OLED显示器中的每个像素对灰度值的反应具有细微差异。

• 结果可能导致在较低的灰度值范围内出现较大区域的Mura缺陷，同时出现高频像素级噪声。

• 右侧绘图以OLED显示器中两个DUT像素的灰度值函数来表示亮度。

• 在较低的灰度值范围内，DUT像素之间的相对亮度变化是可以观察到的，从而导致mura缺陷。

05

101520253035404550

0 50 100 150 200 250 300

亮度（

cd/m

²）

灰度值

[0,0]

[0,50]


色彩均匀性变化

• 有机发光二级管（OLED）显示器在较低的亮度水平范围内会显现

出明显的不均匀性。

• OLED显示器在较高的灰度值范围内均匀性可能会比较好，在较低

的灰度值范围内则会显现出不均匀性。

• 右侧图片显示的OLED显示器在灰度值为30的水平下的白色位图。

• 对纯色图案而言，矩形带Mura缺陷和像素之间的变化在较低的灰度

值范围内非常明显。

• DUT白点变化可能在不同灰度值范围内出现，因为红色、绿色和蓝

色亚像素对不同的灰度值范围也会产生不同的反应。

红色绿色蓝色


像素缺陷

• 像素缺陷会影响最终用户的使用体验

• 在微型显示器中非常明显

• 可以校正

11



OLED显示器的像素级测试和校正


自动化视觉检测（AVI） …

• 是一种经过现场广泛验证的平板显示器测试和评级技术

• 由成像色度计和分析软件组成

• 可取代人工检测员

• 精确找到并量化质量问题和缺陷

• 能够根据统一的标准自动作出通过/未通过决策

• 凭借新的测试系统和算法能够快速适应新型技术（如

OLED）的检测需求


分辨率要求

• 低分辨率问题限制了AVI解决方案的有效性

• 低分辨率CCD传感器会遇到混淆问题

• 当在这种低分辨率下采集合成像素样本时，亮度偏差可能达到± 10%• 现已出现更高分辨率的传感器

• 目前，这类传感器缺乏精确亮度和色度测量所需的足够SNR

• RVS 能够使用一台PM 29M相机测量FHD 显示屏（1920*1080）• 对分辨率大于FHD 显示屏

• 使用多台PM 29M相机

• 间隔像素测试图案


• 在这种方法中，用多台低噪声高信噪比（SNR） PM29M CCD相机测量一个高于FHD的显示屏。

• TrueTEST软件将多台CCD相机的测量结果合成到一张合成图进行分析

多台PM 29M相机


点阵测试图案

图案1 图案 2 图案 3 图案4

• 其他测试图案都是相似的，但包含不同的开启显示像素

• 在这个示例中，将采用9x个测试图案，以确保每个显示器图案都开启一次。

• 在这种方法中，显示器上将显示一系列点阵测试图案。

• 每个图案仅包含所开启显示像素的一小部分（其余处于关闭状态）

图案 9

间隔像素测试图案


TrueTest软件可自动配准开启像素，并将感兴趣区域（ROI）放在每个开启像素上，以测量像素亮度和色度。

将ROI放在配准的开启像素上我们可以对不同的点阵图案重复进行此测量，以确保对每个显示像素进行分析。

每个显示像素都通过许多CCD像素进行测试，以实现精确的测量。

开启像素的自动配准


OLED 笔记本电脑

OLED手机 1 OLED 手机2 OLED手机 3 OLED手机 4 OLED 手表1 OLED 手表2 LCD 手机 1

视场（FOV）：250um（全白）

分辨率 2560 x 1440 1440 x 2560 1080 x 1920 1080 x 1920 1080 x 1920 390 x 312 400 x 400 1080 x 1920

X轴像素间距 0.12 mm 0.05 mm 0.10 mm 0.13 mm 0.07 mm 0.08 mm 0.09 mm 0.08 mm

Y轴像素间距 0.12 mm 0.05 mm 0.13 mm 0.13 mm 0.07 mm 0.08 mm 0.09 mm 0.08 mm

在20%亮度水平下观察的RGB 基色

R = R+GG = G+R+B

无孤立基色 R = R+G+B G = G+R+B

亚像素布局总结

• 每个 OLED设备均以不同的方式处理像素，包括布局、分辨率和驱动


测量结果

• 可对每个显示（亚）像素的亮度和色度进行高精度测量

• 轻松找到并精确测试开启/关闭的较弱或坏亚像素

• 可将不同的通过/未通过阈值用于不同的亚像素

• 以（列、行）坐标值表示显示像素的位置

• 使用以不同基色（RGB）表示的测试图案对亚像素进行测试


将所获得的亮度值和色度值组合在合成图像中，以展现显示器所有的行和列像素

合成图像

行

显示列

亮度值通过/未通过测试可用于寻找像素缺陷。

以行数和列数表示像素缺陷的位置。

测量结果：合成图像


OLED 手机1设备A OLED 手机1设备B OLED 手机1设备C OLED手机4 LCD手机 1

合成图像及横截面

亮度变化系数 * 2.32% 2.81% 2.57% 2.36% 0.61%Cx平均值 * 0.309 0.303 0.300 0.296 0.306Cx 标准偏差 * 0.004 0.003 0.003 0.003 0.000Cy 平均值 * 0.321 0.333 0.351 0.318 0.321Cy 标准偏差 * 0.005 0.005 0.005 0.004 0.001

测量结果：OLED 与 LCD之比较

* 注：低频率变化已去除


请保持冷静，因为我们可以帮您解决


不均匀性问题是可以校正的！

之后之前

显示器实际测量结果


像素级校正（DEMURA）

选择成像

色度计测试设置数据收集

计算校正

系数

传输到OLED屏幕控制器

虽然逻辑上很简单，但校准过程需要：测量精度，性能目标的谨慎定义，OLED像素和测量几何的补偿，以及人类视觉感知的潜在调整。


OLED DEMURA 方案构成


如何获取好的OLED DEMURA 校准系数



RVS 亮度色度计-Y29 OR I29

• 匹配CIE曲线的彩色滤光片 -- 有亮度、色度的溯源体系，保证精度

• 电动镜头，软件控制聚焦，曝光时间和光圈

• 自带温控系统，降低噪声, 提高信噪比（SNR）.• 多型号、多镜头配置

• 多方法校正 -- Radiant的一整套完善的的校准补偿体系

• 科学级的高动态范围(12bits)高分辨率CCD • 丰富的Demura 应用经验 -- 2006 开始到现在

• 20年制造和生产线应用经验和各种专利技术



RVS 系数生成算法 TT-DEMURA

• 支持多种Pentile结构

• 自动摩尔纹去除

• De-Gamma – 解决像素级gamma 不一致的问题

• 高分辨解决方案—降低拍照数量和时间


RVS 系数生成算法-TT-DEMURA

支持多种PENTILE结构

29



RVS 系数生成算法-TT-DEMURA--自动摩尔纹去除

摩尔纹的影响因素

• 注册-找到所有DUT像素

• DUT 分辨率

• 亮度计/色度计分辨率

• 镜头设计

• 滤光片

• 软件算法

After Moiré removal

Before Moiré removal


RVS 系数生成算法-TT-DEMURA

DE-GAMMA

• 有机发光二级管（OLED）显示器在较低的亮度水平范围内会显现出明显的不均匀性。

• OLED显示器在较高的灰度值范围内均匀性可能会比较好，在较低的灰度值范围内则会显现出不均匀性。

• Gamma在高灰阶和低灰阶不一致

• 同一灰阶下个个像素的Gamma也不一样。

• Gamma值对校正系数有重要的影响


RVS 系数生成算法

• 对OLED 一般只需要校正亮度。

• 如下图所示校正系数是一个3x1矩阵。


OLED像素校正程序

• 使用高分辨率成像色度计。右侧图片是使用2900万像素的成像色度计采集的。

• 对显示器图像中的DUT亚像素进行配准• 黄色ROI代表像素在图像中的位置

• 对黄色ROI中的每个DUT亚像素进行信号平均化• 对于每个DUT亚像素，计算亮度与灰度值之比较数据

• 计算校正因子，确保其能够对所有灰度值进行均匀性校正

33S E E T H E D I F F E R E N C ERadiant Vision Systems - Confidential Information

校正前-红色


校正后-红色


校正前-绿色


校正后-绿色


校正前-蓝色


校正后-蓝色


校正前-白色


校正后-白色


校正效果

校正后

校正前


总结

• 像素级校正对于先进高分辨率OLED显示器的成品率具有直接的积极影响

• 这在OLED显示器领域很重要，因为每个亚像素都是一个独立的发光器，其

行为和老化模式可能与周围的像素不同

• 要执行这些测量，非常重要的一点是采用具备超高分辨率测量性能和高信

噪比的亮度计

• 由于CCD的稳定性和更大的像素尺寸，这种方法比超高分辨率CMOS系统

更精确

• 高分辨率测量使得每个像素缺陷的检测和校正成为了可能

• AVI和Demura可以独立使用，也可以用AVI对产品分级然后用Demura对需要

校正的屏进行校正

新型显示技术(OLED)的自动化视觉检测和校正 - Radiant Vision … · 2018-06-29 ·...

Documents

Transcript of 新型显示技术(OLED)的自动化视觉检测和校正 - Radiant Vision … · 2018-06-29 ·...