基于人眼视觉特性的液晶模组生产效率提升的研究

【摘要】液晶显示器市场竞争日益激烈，液晶模组生产工厂亦愈发重视提升生产效率。传统的方法为采用工业工程的相关手法，而这已初现瓶颈。为突破瓶颈，本文以模组生产流程中的检测站点为例，提出了基于人眼视觉原理和韦伯-费赫涅尔定律的生产效率提升方法。

【关键词】生产效率；ECRS；人眼视觉；韦伯-费赫涅尔定律

引言

液晶模组的生产是一种劳力密集型的企业行为。目前国内的状况，自动化水准不高，液晶模组厂耗费大量的劳动力来维持生产。在整个生产成本的构成中，人工成本约占到70%，如何提升人的生产效率，提升单位时间内的产量，是摆在各个液晶模组厂面前的重要任务。

1.液晶模组生产流程

液晶模组的生产主要分为：实装段和组装段。前者主要将液晶面板与驱动IC、PCB等零部件进行压合。后者将实装完成的液晶面板与背光源进行组装，并进行一系列测试以保证生产的产品为良品[1]。整个液晶模组生产流程的示意图如下图1所示。

2.传统手法的应用

为缩短生产中的无功活动，工厂一般采用工业工程中“ECRS”原则进行改善。“ECRS”，即取消（Eliminate）、合并（Combine）、重排（Rearrange）、简化（Simplify）。在做“取消”工作时，要确认研究对象的作用、价值、存在的必要性，若答案为否定，则可以将该工序取消。如不能取消，则考虑“合并”工序。继而考虑各工序是否可以“重排”。通过调整各个工序之间的先后顺序重新组合，得到最佳的顺序，使工序简洁化。经过以上三个步骤，对该工作进行进一步地“简化”，最大限度地缩短作业时间，提升效率。

以模组生产流程中“最终功能测试”（后简称FD）和“最终外观测试”（后简称FV）站点为例来说明ECRS的应用。FD是通过一系列画面，来检查功能性、背光源、点和色差方面的缺陷。FV是出货前对产品外观进行最后一次确认。这两个站点一般通过人眼对产品逐片进行确认，需要耗费大量人工，故这两个站点一般为提升生产效率重点研究对象。

E：两个站点功能重要，不可以取消。

C：产品经过这两个站点，均需要被搬运4次。如果将两个站点合并，则可以省掉搬运动作2次。

R：合并以后，作业手法需要重新定义，工位需重新安排。

S：因原功能检测站有18个测试画面，可对各画面进行“ECRS”的分析，来进行画面精简。

经过“ECRS”实施改善，原每条线6个FD和4个FV作业人员，精简为4个FI作业人员；原18个画面缩减为14个画面。改善效果如图2。

最终的效益：生产效率提升50%。

3.人员视觉原理和韦伯-费赫涅尔定律

当传统手法遇到瓶颈，尝试从模组技术面入手进行改进。

日常生活中，当你从亮处走进暗室时，开始什么也看不清，经过一段时间后才会恢复清晰；反之，当我们从暗处走向亮处时，在最初也会感到耀眼发眩，在经过几秒后视觉恢复正常。这就是颜色适应，人眼在颜色刺激作用下所造成的视觉变化。

某公司某产品FI有14个测试画面，如表1。各画面明亮程度不一样，人员需频繁对各画面的亮度进行适应，这将导致检测效率的降低。部分作业员为了加快作业速度，未等眼睛完全适应就作业，加大了缺陷漏检的风险。

如能对以上画面的亮度按照一定的顺序排列，减少人员眼睛对不同亮度画面的适应时间，从而减少每片产品的检查时间，提升生产效率。

人眼主观亮度感觉对客观亮度呈现何种关系？在显示屏上，人眼所感受到的图形与其背景有紧密的关系。让人眼观察下图3所示的P1和P2这2个亮度可调的画面，使P2亮度从B缓慢增至B+?B，这时眼睛刚刚觉察到两者的亮度有差别。要使人眼感觉到P1和P2有亮度差，必须使两者亮度差?B是有限小量。对于刺激强度B，使B有刚刚能识别的最小变化?B，由实验可知，在一般情况下近似存在如下关系：

?B/B=C，C为常数 （1）

因?B的变化产生的感觉上的变化?S是感觉的最小单位，由式（1）得：

?S=K?B/B （2）

对两边同时积分，得：

S=k0lnB+k1 （3）

式中：k，k0，k1均为常数。

式（3）表明：主观亮度感觉与客观亮度成对数线性关系[3]，此式称为韦伯-费赫涅尔定律（Weber-Fechner Law）。易知，B是S的一元递增函数，即客观亮度较亮，人眼感觉到的亮度也比较亮。

4.新手法实验及成效

本实验分两步进行，首先测定14个画面的客观亮度，排定画面顺序；其次，以原画面顺序和调整后的新顺序分别进行检查速度的测定，来确定调整画面顺序是否对检查速度有影响。

实验第一步：测定各画面亮度，使用的工具为照度计。因照度与亮度成正比[4]，故测定画面的照度即可知人眼感觉各画面的亮度。

实验数据如表2：

说明：因Flicker画面只是将画面调至不闪烁，第14个画面是要检测关机残影，两者顺序不变。

分析：对原画面顺序，人眼需进行3次从暗到亮、从亮到暗的剧烈变化，需进行至少3次适应。将对检查带来舒适度的降低；且涉及到的画面均为关键画面，缺陷漏检的概率增加。

实验第二步：选取水准相当人员，分两次进行速度测量；分别依原顺序和新顺序。

经数据量测，相同画面下的检查时间均已经测定如表3。原顺序，检查所有画面的时间为84.9s，而新顺序下为81.6s，画面检查时间缩短3.9%。

分析：原前后相邻画面亮度差异较大的画面，调整顺序后，检验时间有较大幅度的改善。如，原顺序为4的画面，调整后人眼适应的时间大大缩短，前后两次检查时间减少0.5s。相同的情况也出现在原画面5、6上。

实验结果，不仅可改善作业效率，还可降低人员的视觉疲劳，防止因人员视觉疲劳导致缺陷漏检。

5.结语

在液晶模组厂竞争日益激烈的情况下，提升生产效率是每个企业面临的课题。目前应用工业工程方法改善生产效率已达到瓶颈，需寻找新的方法。

本文从人眼视觉特性出发，以韦伯-费赫涅尔定律为依据，给出了一种全新的提升生产效率的方法。实验的效果尽管较传统的手法要小，但是依然有两个好处。其一，从产品的原理面、技术面改善，是传统的“ECRS”手法无法实现的。其二，从长远来看，3.9%的改善率将对企业带来及其可观的效益。

参考文献

[1]唐中强.TFT-LCD模组段生产良率及效率的研究[D].苏州大学，2008

[2]陈丽华.TFT-LCD模块制程中的检测制程优化[D].苏州大学，2008

[3]朱超，堵国樑.全彩LED显示屏灰度校正方法研究[J].电子工程师，2008.05，47-49

[4]张欣，胡国清.照度E与亮度L的关系[J].公用工程设计，2009.02，70-71