一种用于研究偏光片结构层参数在不同温湿绕度下效果的智能设备

袁博 王雷

摘   要：目前有源矩阵有机发光二级面板显示屏的使用层次主要为民用品，还没有适用于极端温度、极端湿度的产品出现，这是因为没有对应的测试设备。本文提出了一款新型设备，它可以通过改变偏光膜结构层的材质、厚度，大量、反复、自动测试使用了不同结构层的材质、厚度的偏光膜的AMOLED，在不同的极端温度、湿度、绕度的条件下，其亮度、对比度的还原情况，以及寿命，从而通过数据分析，得出适用于极寒、极热、极干、极湿条件下的偏光膜结构层材质和厚度方案，从而生产出对应的产品。

关键词：有源矩阵有机发光二级面板显示屏  偏光片  检测

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

有源矩陣有机发光二级面板显示屏（AMOLED）正逐渐成为目前最炙手可热的显示技术，在电视机、智能手机、投影显示器和微型显示器等领域随处可看到其踪影。由于AMOLED是金属电极结构，在室内或外界强光下的反光，造成阅读的干扰，需要在外AMOLED外部加上可抗环境光反射的偏光片，才能正常使用，所以偏光片对AMOLED的影响非常重要。

偏光片具有高穿透度是一个重要指标。它是由偏光片的各个贴合层的材料、厚度所影响，由下而上依次为保护膜、三醋酸纤维素膜（TAC）或者聚甲基丙烯酸甲酯薄膜（PMMA）、聚乙烯醇（PVA）、三醋酸纤维素膜（TAC）或者聚甲基丙烯酸甲酯薄膜（PMMA）、保护膜。其中，偏光片中起偏振作用的核心膜材是PVA膜，PVA膜经染色后吸附具有二向吸收功能的碘分子，通过拉伸使碘分子在PVA膜上有序排列，形成具有均匀二向吸收性能的偏光膜，其透过轴与拉伸的方向垂直。

现在AMOLED的使用层次主要为民用品，还没有适用于极端温度、极端湿度的产品出现。如果要设计这样产品的偏光膜，就需要以通过改变偏光膜结构层的材质、厚度，大量、反复、自动测试使用了不同结构层的材质、厚度的偏光膜的AMOLED，在不同的极端温度、湿度、绕度的条件下，其亮度、对比度的还原情况，以及寿命，从而通过数据分析，得出适用于极寒、极热、极干、极湿条件下的偏光膜结构层材质和厚度方案，从而生产出对应的产品。

本文基于现有技术，提出了一款用于研究AMOLED所使用的偏光片各结构层参数，在不同温度、湿度、绕度下，自动检测和分析对整体AMOLED寿命影响的智能设备。它可以做到：

（1）在内部产生指定不同的环境温度、湿度;

（2）对样品使用机器人反复进行指定大绕度折弯;

（3）自动分析大绕度折弯后的AMOLED的成像效果，分析对比度、亮度，根据人工设置的阈值，判断样品的极限寿命;

（4）统计样品的数据，拟合偏光膜结构层的材质、厚度、温度、湿度、绕度、寿命的曲线关系。

2  机电部分

机电部分包括有：电脑、报警装置、紧急开关、开关按钮、程控高低温湿实验箱、程控折弯装置、图像采集装置、待测AMOLED的成像控制器。

图1中1为电脑，用于控制程控高低温湿实验箱、程控折弯装置、图像采集装置、报警装置的工作，为图像分析、数据统计提供计算资源。

图1中2为报警装置，用于整体系统出现异常或者任务操作过程报警，包括有声音报警、光电报警两种。其中声音报警为电脑音箱，用于提示操作者信息，包括有异常信息和任务操作信息;光电报警为采用工业用发光三色灯进行报警;其中系统异常包括有温度、湿度超过上下设定的偏差阈值，包括有图像采集装置中图像采集死机、图像稳定性差、测试对象异常等。其中任务操作过程提示，包括任务设置提示音、任务进行提示音、任务结束提示音。

图1中3为紧急开关，用于在发生异常时，通过电脑已经无法暂停进行进程的紧急情况下，人为按下，暂停整个系统的进程。它连接高低温湿实验箱的加降温湿的电源、程控折弯装置的电源，平时处于打开状态，按下时处于关闭状态关。

图1中4为开关按钮，用于正常状态下，给系统所有部件打开或者关闭电源。

图1中5为程控高低温湿实验箱，是密闭状态，是整个系统工作的主要空间，它在电脑的控制下，对其内部的空间进行温度和湿度的控制。进行加温、降温、加湿、降湿，并保持在指定温度、湿度值的工作。其结构为常见的冷凝水温湿度试验箱。

图1中6和7为程控折弯装置，图1中6为采用机械手，图1中7撑杆，对AMOLED进行反复指定大绕度折弯。其结构包括有2台机械臂，1个撑杆。机械臂的执行器为夹手，用于夹取AMOLED的两边，并进行大绕度折弯动作。撑杆为一个程控旋转方向的横杆，用于指定AMOLED折弯的位置。

图1中8为和9为图像采集装置，固定在AMOLED上方，图1中8为一个终端为滑台的直角坐标机器人，图1中9为一个高清相机及镜头构成，用于拍摄AMOLED显示的图像，然后进一步分析状态。其中，直角坐标机器人为3坐标，其终端为一个滑台，滑台上固定了高清相机及镜头。在使用时，操作人员，通过电脑，依据待测试AMOLED的尺寸，控制好直角坐标机器人终端上固定的相机的位置，一般为正对着待测试AMOLED，AMOLED屏幕尺寸基本充满相机成像范围。

图1中10为待测AMOLED的成像控制器，为用于在电脑的控制下，控制待测AMOLED显示指定的颜色变化，显示内容为纯白、纯黑、纯红、纯绿、纯蓝。该成像控制器为待测AMOLED的生产厂家提供，一般市场不流通，为供货商内部提供。图1中11为待测AMOLED样品。

3  流程部分

如图2所示，工作流程为：

Step1.操作人员通过电脑控制，放置样品，输入温湿绕度测试范围及参数、各个阈值、批次、样品、重复次数，开始测试;

Step 2.电脑控制程控高低温湿实验箱到达指定参数条件;

Step 3.控制图像采集装置到达状态，开始拍摄;

Step 4.控制程控折弯装置进行指定绕度折弯;

Step 5.相机拍摄;

Step 6.区域提取;

Step 7.分量提取;

Step 8.异常检测判断，如果存在异常，进入报警Step 9.如果不存在异常，进入Step 11，判断是否任务结束;

Step 9.报警;

Step 10.结束;

Step 11.判断任务是否结束，如果结束，那么进入Step 10;如果没有结束，进入到Step 12;

Step 12.判断是否需要改变环境条件，如果不需要，那么进入Step 4;如果需要，那么进入Step 2。

4  算法部分

图像分析部分（见图3）主要有区域提取、分量提取、特征提取三个步骤。

区域提取的任务为相机拍摄的所有区域中提取AMOLED的所有成像区域和AMOLED的大绕度折弯区域。它根据已知电脑提供给待测AMOLED的成像控制器的成像任务color_n，可知此刻图像应该检测的分量，然后计算该分量的全局平均值color_avg_1（frame_n），再把所有的像素值與该全局平均值做比较，小于的认为是照片的背景，大于等于的认为是AMOLED的所有成像区域。

分量提取的任务为在提取AMOLED的所有成像区域和AMOLED的大绕度折弯区域中，根据电脑任务提供的color_n参数，提取其对应的主体颜色分量，其过程与区域提取中的一致。

特征提取的任务为提取图像中的特征，用于进一步的判断。具体特征包括有静态特征和动态特征，静态特征有过程状态中每张图片的坏点数目、全局平均亮度值、区域平均亮度值，动态特征有稳定状态时图片的坏点数目、全局平均亮度值、区域平均亮度值，稳定状态时图片与原始正常图片的全局平均亮度值、区域平均亮度值的偏差，以及恢复的时间。

其中，稳定状态的定义为连续Tst次、上下帧图片的平均全局平均亮度值。变化不超过百分比阈值。

在特征提取过程中，异常检测为当特征超过指定阈值时，该设备发出报警，提醒操作者，更换样品或者其他信息，从而提高检测速度。

质量统计为采用ISO9000标准中3S的方法，统计在同一温度、湿度、绕度的条件下，同一批次产品的多个样品的特征的分布情况。特征包括有静态特征有过程状态中每张图片的坏点数目、全局平均亮度值、区域平均亮度值，动态特征有稳定状态时图片的坏点数目、全局平均亮度值、区域平均亮度值，稳定状态时图片与原始正常图片的全局平均亮度值、区域平均亮度值的偏差，以及恢复的时间等。

曲线拟合为采用ISO9000标准中3S的方法，统计同一批次产品，在不同温度、湿度、绕度的条件下，特征的分布情况，并且用曲线的方式拟合出来。通过这样的不同产品的温度、湿度、绕度下的产品质量变化曲线，可以进一步寻找偏光片的各个贴合层的材料、厚度，与温度、湿度、绕度下的产品质量变化曲线，达到本论文设计的目的。

5  结语

针对目前AMOLED的偏光片缺乏在极端温度、极端湿度有对应的测试设备问题，本文提出了一款新型设备，它可以通过改变偏光膜结构层的材质、厚度，大量、反复、自动测试使用了不同结构层的材质、厚度的偏光膜的AMOLED，在不同的极端温度、湿度、绕度的条件下，其亮度、对比度的还原情况，以及寿命，从而通过数据分析，得出适用于极寒、极热、极干、极湿条件下的偏光膜结构层材质和厚度方案，从而生产出对应的产品。

参考文献

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