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系統識別號 U0026-1401201802184400
論文名稱(中文) 液晶顯示器可靠度性質與表現評估之方法建構與實驗檢測
論文名稱(英文) Methodology Development and Experiment Investigation on Reliability Characterization and Performance Evaluation of Liquid Crystal Displays
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 機械工程學系
系所名稱(英) Department of Mechanical Engineering
學年度 106
學期 1
出版年 106
研究生(中文) 張宇凱
研究生(英文) Yu-Kai Chang
學號 N16041325
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 124頁
口試委員 指導教授-陳國聲
口試委員-何瑁鎧
口試委員-陳彥銘
口試委員-楊天祥
中文關鍵字 液晶顯示器  Mura  影像處理  可靠度測試  翹曲 
英文關鍵字 Liquid Crystal Display  Mura  Image processing  Reliability Tests  Warpage 
學科別分類
中文摘要 擁有輕巧、省電等特性的液晶顯示器產品是日常生活中不可或缺,然而,為了確保產品品質,各家廠商均需投入產品的品質檢測。傳統人工檢測是由專業人員依據國際標準進行檢測。近年來有學者研究指出人的主觀因素使得人工檢測的可信度不佳,為了提升產品的競爭力,發展電腦檢測勢在必行;然而,電腦檢測沒有既定標準,所以需要發展電腦檢測的品管標準。本研究參考N. Otsu提出的閥值選取方法建立影像處理方法,目的為發展電腦檢測的品管標準。在影像處理的部分,首先,應用人因工程的觀點指出影響人工檢測的主觀因素,並應用於建立影像處理方法。在建立完成影像處理方法後,本研究建立光學特性的可靠度測試,通過實驗得到在高溫高濕環境下光學特性隨加熱時間變化的趨勢;同時,為了測試影像處理方法,本研究拍攝液晶顯示器的影像進行影像處理,並與實驗結果進行比較: 證實影像處理方法得到的平均灰階值以及二值化的白色面積可以作為電腦檢測的判斷標準。另一方面,有學者研究指出液晶顯示器內部光學薄膜的翹曲與液晶顯示器的Mura相關,因此本研究亦探討光學特性與材料機械性質之間的關係,以便瞭解造成Mura的根本原因。首先,本研究建立材料性質的可靠度測試,通過實驗得到在高溫高濕環境下材料性質隨加熱時間變化的趨勢,由實驗結果推測材料因吸水或受熱容易使材料產生翹曲;最後,本研究使用有限元素軟體ABAQUS模擬材料的翹曲情形,並與實驗結果進行比較: 推測液晶顯示器Mura分布情形與翹曲分布情形可能相關。綜合以上所述,本文發展電腦檢測的品管標準能提供工程應用中對液晶顯示器品質檢測設計上的參考依據,以及分析Mura與翹曲的關係,能提供工程應用中液晶顯示器結構設計上的參考依據。
英文摘要 Liquid Crystal Displays (LCDs) have become irreplaceable in our daily life and the display quality inspection and long term reliability become critical for product assurance. However, traditionally, such inspection is performed manually by human beings to find defects on LCDs. Such an approach could be biased easily by individual subjective opinions and, thus, a more objective evaluation methodology should be sought. In this dissertation, a computer-based inspection approach is proposed, through the systematic design of a LCD durability test. By capturing standard LCD display images during operation and performing essential image processing, it is possible to address defects quantitatively. Meanwhile, the correlation between the degradation of mechanical properties and optical performance, such as Mura, during such characterization is also investigated. The results should be useful for improving the display quality from a root cause viewpoint. In this work, AUO 7” LCDs subjected to temperatures between 55 - 90°C with a relative humility up to 90%, for up to 2000 hours, are used as the testing samples. After each heating period, the samples are then pictured and the images are analyzed. Meanwhile, a finite element simulation is performed to mimic the membrane deformation during heating and the correlation between the resulting warpage and the reported Mura is developed. It is believed that through this study, the proposed quality assurance method can provide more insightful information to evaluate the display quality. Meanwhile, the correlation between the mechanical property degradation and the display quality also provides a rational approach for improving device longevity based on fundamental mechanics.
論文目次 摘要 I
Abstract II
Extended Abstract III
致謝 XII
目錄 XIV
表目錄 XIX
圖目錄 XX
符號說明 XXV
縮寫說明 XXVI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 液晶顯示器光學缺陷的相關研究 3
1.2.2 液晶顯示器品質檢測的相關研究 5
1.3 研究動機及目標 7
1.4 研究方法 9
1.5 全文架構 11
第二章 研究背景介紹 14
2.1 本章介紹 14
2.2 液晶顯示器介紹 15
2.3 人因工程與品質檢測介紹 18
2.4 影像處理介紹 19
2.5 可靠度工程與機械力學介紹 24
2.6 本章結論 26
第三章 JND實驗之建構與分析 27
3.1 本章介紹 27
3.2 JND實驗之概念 29
3.3 JND實驗應用於影像處理方法的建立 32
3.4 本章結論 34
第四章 影像處理之建構與分析 35
4.1 本章介紹 35
4.2 影像處理之概念 37
4.3 影像處理之驗證 38
4.3.1 平均灰階值與影像的亮度相關的驗證 40
4.3.2 無因次化的灰階值標準差與影像的對比相關的驗證 41
4.3.3 最佳化閥值的選取 42
4.4 影像處理之測試 43
4.4.1 Otsu法 44
4.4.2 灰階差值法 45
4.4.3 Combine法 48
4.5 影像處理結果與討論 50
4.6 本章結論 51
第五章 可靠度測試的實驗建構 52
5.1 本章介紹 52
5.2 實驗規劃 54
5.3 光強度測試 59
5.4 影像擷取 62
5.5 翹曲測試 65
5.6 單軸拉伸測試 67
5.7 本章結論 69
第六章 光學特性測試與分析 70
6.1 本章介紹 70
6.2 光強度測試與統計分析 72
6.3 影像擷取 78
6.4 影像處理與統計分析 81
6.5 本章結論 89
第七章 材料性質測試與有限元素分析 90
7.1 本章介紹 90
7.2 翹曲測試與統計分析 92
7.3 單軸拉伸測試與統計分析 94
7.4 有限元素模型之設計 95
7.5 翹曲情形與Mura的討論 98
7.6 本章結論 99
第八章 研究結果與討論 100
8.1 全文歸納 100
8.2 研究結果討論 103
8.2.1 影像處理與人因工程應用之分析與討論 103
8.2.2 翹曲現象與Mura之分析與討論 104
8.3 未來展望與未來工作 105
8.4 本章結論 110
第九章 結論與未來展望 111
9.1 本文結論 111
9.2 本文貢獻 113
9.3 未來工作與展望 114
參考文獻 115
附錄 119
附錄A 影像處理之MATLAB程式碼 119
附錄B 光學薄膜翹曲模擬之ABAQUS程式碼 120
自述 124
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[36] Dengyng Co., Ltd., 烘箱
http://www.dengyng.com.tw/htm/dy_p2.htm
[37] 照度計T-10A/T-10MA
https://www.konicaminolta.com/instruments/download/instruction_manual/light/pdf/t-10a_instruction_chi.pdf
[38] Canon Co., Ltd., PowerShot A710 IS
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[43] ABAQUS 6.14 Documentation
http://abaqus.software.polimi.it/v6.14/index.html
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