CN100547374C - 用于一彩色滤光片的检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于一彩色滤光片的检测系统及方法，是利用一检测装置、导光板、一检测光线产生装置及多个感光装置，该检测光线产生装置，可提供多个不同颜色的光线，且所述光线间的频率光谱可调整，使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源，使彩色滤光片的各颜色像素图样所呈现的灰度值趋于一致，以同时检测出各颜色像素图样上的各种亮区及暗区的瑕疵。

Description

用于一彩色滤光片的检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种光学检测系统及方法，特别是涉及一种用于液晶显示器(LCD)彩色滤光片工艺中的检测系统及方法。

背景技术

近年来，显示器技术蓬勃发展，其中薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)已成功地广泛应用于个人休闲娱乐、家庭生活以及各类场合中。众所皆知，消费者追求尽善尽美的视觉享受，因此生产业者对于产品显示画面的色彩呈现要求甚高。其中，彩色滤光片(color filter)对于TFT-LCD的色彩呈现、对比度(contrast)、亮度(brightness)的影响，均扮演直接或间接的重要角色。

TFT-LCD面板的基础架构为在两片玻璃基板中夹住一层液晶。在前端LCD面板上贴上彩色滤光片后，在后端TFT面板上制作薄膜晶体管。如果对晶体管施加电压，则液晶会转向，光线穿过液晶后，会在前端面板上产生一个像素。背光模块(backlight module)则位于TFT-Array面板后方提供光源。彩色滤光片赋予每一个像素特定的颜色。因此，结合每一个不同颜色的像素所呈现的就是面板前端的影像。一旦彩色滤光片有瑕疵，则画面即无法完美呈现。

一般而言，为了避免在后续的工艺才发现彩色滤光片有瑕疵，浪费后续工艺的时间及成本，检测人员于制作出具有不同颜色(一般以红、蓝及绿三原色最常见)的彩色滤光片后，即会进行相关检测，例如检测其彩色滤光片薄膜厚度均匀度不佳、或色彩均匀度等瑕疵。若发现有缺陷，即可立即汰除或重制。如图1所示，现有检测方式为利用一白光光源10，照射一受检测的彩色滤光片11的一第一面12，而检测人员13则位于相对的一第二面14，以肉眼进行瑕疵的辨识。

由于此方法使用白光光源，因此检测人员13所看到的彩色滤光片是红蓝绿三色的像素交错的。检测人员13必须以肉眼辨识出色彩瑕疵，但是要在此三色像素交错的图案中找寻出是哪一颜色的色彩瑕疵，则很困难。除此的外，检视人员亦难以推断出是哪一工艺出了问题。虽然现有作法可在色彩上做密集的色度量测，以找出发生问题的工艺，但此方法极耗费人力及时间，效率不佳。

此外，亦有类似技术，以光线反射的方法来检查彩色滤光片，即相对于待检测的滤光片，检测光源立于与检测人员同一侧以进行检测。但此方法并不适用于大尺寸的彩色滤光片，因其入射及反射光源并不均匀，无法达到轻易检测出瑕疵的目的。

再者，亦有另一现有技术，将上述的肉眼检测替换为利用一感光装置以检测瑕疵。再利用一可调整亮度的白光光源，照射受检测的彩色滤光片，再由感光装置接收透射自彩色滤光片的检测讯号，再传送至一检测装置以做瑕疵分析。相较于利用肉眼检测方式，此方法虽较为精确，但其光源仅为白光光源，在通过彩色滤光片后，该彩色滤光片上各个颜色像素图样的灰度大小及比例无法调整，导致在瑕疵检测时，无法同时针对所有颜色像素图样进行瑕疵检测，以观察其瑕疵的存在或严重程度。

对于上述状况再略作说明。若设置一检测装置于一检测平台上，以一与该检测装置置于同一侧的检测光源，照射一待检测的彩色滤光片，其对于该彩色滤光片反射后的红、绿、蓝像素图样的灰度值各呈现为100、100、60，若此时该检测装置接受该光源反射后所呈现的灰度值为60，即代表红、绿像素图样上具有类似暗区的瑕疵(简称为「黑欠(Black Loss)」)；但此一检测在蓝像素图样上，则困无灰度对比的存在，致无法显示可能存在的瑕疵。若此时欲调整光源的检测光线，以同步调高红、绿、蓝像素图样的灰度值(例如同步地调高三者为140、140、100)，以利蓝像素图样的检测，若此时该检测装置接受该光源反射后所呈现的灰度值为140，即代表蓝像素图样上具有类似亮区的瑕疵(简称为「白欠(White Loss)」)，但此一检测在红、绿像素图样上，则又因无灰度对比的存在，致无法显示可能存在的瑕疵。

由于彩色滤光片的成本，占整个LCD显示器总成本一相当的比例。若于上述检测过程中，未能准确发现所有在红、绿、蓝像素图样上的所有可能瑕疵(即「亮区」及「暗区」瑕疵)，而使瑕疵品继续投入不必要的后续工艺，此举无异形成工艺与时间的浪费。而彩色滤光片的工艺中，其红、绿、蓝像素图样是典型地顺序进行贴附工程，若于还未完成所有工程前即发现已贴附的某些颜色像素图样已存在瑕疵，而进行更换或重置，以缩短不必要的工艺浪费，亦有其必要。

因此，对于制造LCD显示器提供一简易、精确的检测技术，使检测人员能利用检测装置实时且正确地检测出彩色滤光片的瑕疵，藉以判断并使相关工艺正确化，即可有效提升制造效率及成品率，并减低制造成本。

发明内容

基于上述问题，本发明的一目的在提供一彩色滤光片的检测系统，藉由该检测系统，得以有效检查出反射光线所呈现的彩色滤光片瑕疵。该彩色滤光片包含多个具有不同颜色的像素图样，检测系统包含一检测装置、一检测光线产生装置及多个感光装置。检测光线产生装置，可提供多个不同颜色的光线，至少部分所述光线与所述像素图样呈一颜色的对应关系，且所述光线间的频率光谱可调整，使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源。所述感光装置与所述像素图样呈该颜色的对应关系，且电连接至检测装置，所述感光装置，与检测光线产生装置位于彩色滤光片的同一侧。其中，混合光源射入彩色滤光片的所述像素图样后，分别地产生多个反射光线，由各该对应的感光装置所接收，并转换传递反射讯号至检测装置，以判断所述像素图样是否有反射瑕疵。

本发明的另一目的在提供另一种彩色滤光片的检测系统，藉由该检测系统，得以有效检查出穿透光线所呈现的彩色滤光片的穿透瑕疵。该彩色滤光片包含多个具有不同颜色的像素图样，检测系统包含一检测装置、一检测光线产生装置及多个感光装置。检测光线产生装置，可提供多个不同颜色的光线，至少部分所述光线与所述像素图样呈一颜色的对应关系，且所述光线间的频率光谱可调整，使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源。所述感光装置与所述像素图样呈该颜色的对应关系，且电连接至检测装置，所述感光装置，与检测光线产生装置位于彩色滤光片的二相对侧。其中，混合光源射入彩色滤光片的所述像素图样后，分别地产生多个穿透光线，由各该对应的感光装置所接收，并转换传递穿透讯号至检测装置，以判断所述像素图样是否有穿透瑕疵。

本发明的再一目的是提供用于一彩色滤光片的检测方法，藉由调整不同光线间的频率光谱，并使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源，使待检测的彩色滤光片的各颜色的像素图样，其灰度值相近或相等，以同时更有效检查出穿透或反射光线所呈现的彩色滤光片瑕疵。检测方法包含下列步骤：(a)提供多个不同颜色的光线，使至少部分所述光线与所述像素图样呈一颜色的对应关系；(b)调整所述光线间的频率光谱，并使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源；(c)藉由该混合光源射入该彩色滤光片的所述像素图样后，分别地产生多个对应光线；(d)以多个感光装置，对应接收所述光线并转换成讯号传递至对应的检测装置，以判断所述像素图样是否有瑕疵。

在结合附图对本发明的实施方式进行描述后，本领域的技术人员可了解本发明的其它目的、本发明的技术手段及实施态样。

附图说明

图1为现有彩色滤光片瑕疵检测技术示意图；

图2(a)为本发明有关检测反射光线所呈现瑕疵的系统示意图；及

图2(b)为本发明有关检测穿透光线所呈现瑕疵的系统示意图。

附图符号说明

10：白光光源      11：彩色滤光片

12：第一面        13：检测人员

14：第二面        20：检测系统

21：彩色滤光片    211：红色像素图样

212：绿色像素图样 213：蓝色像素图样

22：导光板        23：滤镜装置

241：红色光源     242：绿色光源

243：蓝色光源     251：红色感光装置

252：绿色感光装置 253：蓝色感光装置

26：光纤          27：混合光源

29a：反射光线     29b：反射光线

29c：反射光线     30a：穿透光线

30b：穿透光线     30c：穿透光线

具体实施方式

图2(a)所示为本发明的第一实施例，有关检测反射光线于一彩色滤光片21所呈现瑕疵的检测系统20。为方便说明，图中仅例示性绘出彩色滤光片21上包含红211、绿212及蓝213三像素图样的基本构成，且此图仅为例示性图并未依照其真实比例绘制。

最好是，检测系统20包含一检测装置(未图标)、一导光板22、一检测光线产生装置、三个感光装置。检测光线产生装置，可提供一具有特定频率光谱的混合光源，对应于该红211、绿212及蓝213三像素图样，且调整该混合光源于穿透或反射红211、绿212及蓝213三像素后的灰度呈现。该导光板22设于该检测光线产生装置及该彩色滤光片之间，可使所述光线得经由该导光板的混光，而形成该具有特定频率光谱的混合光源。

举例而言，该检测光线产生装置可包含一初始光源及一滤镜装置23，该滤镜装置23接收来自该初始光源的光线，并将该光线依所需转换成该多个不同颜色、且具有特定频率光谱的混合光源。该初始光源可为一白光光源，而该混合光源的频率光谱，由该滤镜装置23，依照不同的颜色频率需求而做调整，或最好是由多个滤镜装置协同搭配出所需的频率光谱。该初始光源亦可为一有色光源，以协助设定出该混合光源的频率光谱。该检测光线产生装置亦可为包含多个初始光源，提供该具有不同颜色、且具有特定频率光谱的混合光源；而该多个初始光源，自行提供可调整频率光谱的混合光源，或搭配滤镜装置，再为进行特定频率光谱的设定，皆为可行的作法。

以三个初始光源，即红光光源241、绿光光源242及蓝光光源243搭配三个感光装置，即红色感光装置251、绿色感光装置252及蓝色感光装置253为例作说明。所述感光装置251～253与所述像素图样211～213呈颜色的一对一相对应关系，且检测装置电连接至感光装置251～253。于此实施例中，感光装置251～253与检测光线产生装置(即三个初始光源211～243)设置于彩色滤光片21相同的一侧面。三光源241～243提供三入射光线，分别为红光、绿光与蓝光(三者皆未图示)，此三入射光线于滤镜装置23调整成特定频率光谱的关系后，即入射于导光板22中，以形成一混合光源27。此混合光源27实质上可能为一白色光源，其红、绿、蓝三种光线间的频率光谱已成一特定关系，以使得自待检测的彩色滤光片所反射出来的灰度值极为相近或甚至相等。

检测系统最好是可包含多个导光装置，于此实施例中为光纤26，用以对应地接收各初始光源241～243的各入射光线，并将之传递至导光板22中。对于光纤26与导光板二者间的连接位置，并无限定。因此红光、绿光与蓝光，入射于导光板22内进行特定的光学引导后，即得以形成该混合光源27。接着，导光板将混合光源27射入彩色滤光片21中，具体地说，混合光源27射入彩色滤光片21中的所述像素图样211～213后，将分别地产生多个反射光线29a、29b、29c，其分别为相对应红211、绿212及蓝213三色像素图样的一第一值、一第二值及一第三值，由各对应的感光装置251～253所接收，并将所述反射光线29a、29b、29c所产生的反射讯号传递至检测装置，以判断所述像素图样211～213是否有反射瑕疵。

再者，三个初始光源除使用红光光源241、绿光光源242及蓝光光源243外，其或可包含一白色光源(未图示)，用以提供一白光入射光束，经由另一导光装置，入射于导光板22中，可因此增强混合光源27的白色光束强度，以避免混合光源27因亮度不足，影响反射自彩色滤光片21的第一值、第二值及第三值的灰度表现程度，而无法让对应的感光装置251～253所有效接收。

于实际应用上，感光装置可以是装设有电荷耦合装置(charge-coupleddevice；CCD)、或者是互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor；CMOS)的光学感测装置。

本发明的第二实施例如图2(b)所示，为方便说明，相同组件将与前述说明中使用相同的符号。第二实施例实际上与第一实施例的情况类似，二者相异之处将详述如下。

请同时参阅图2(a)及图2(b)。在第一实施例中，若检测人员欲检测的是反射讯号，此时则将感光装置251～253设置于与导光板22位于彩色滤光片21的同一侧。于第二实施例中，若检测人员需要得知混合光源透射过彩色滤光片后的检测结果，此时检测人员可将感光装置251～253相对于彩色滤光片21设置于导光板22的相对侧。因此，混合光源27射入彩色滤光片21中的所述像素图样211～213后，将分别地产生多个穿透光线30a、30b、30c，由各该对应的感光装置251～253所接收，并转换成穿透讯号传递至检测装置(未图标)，以判断所述像素图样211～213是否有穿透瑕疵。第二实施例中的其余组件配置及其功效，因与第一实施例相似而不再详述。

本发明的该彩色滤光片的检测方法，其基本步骤，可概述如下：

(a)提供多个不同颜色的光线，使至少部分所述光线与所述像素图样呈一颜色的对应关系；

(b)调整所述光线间的频率光谱，并使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源；

(c)藉由该混合光源射入该彩色滤光片的所述像素图样后，分别地产生多个对应讯号；及

(d)以多个感光装置，对应接收所述讯号并传递至多个对应的检测装置，以判断所述像素图样是否有瑕疵。

其中，在(a)步骤中，可由一滤镜装置接收来自一初始光源的光线，并将该光线依所需转换成该多个不同颜色、且具有特定频率光谱的混合光源；亦可以如前述，以搭配滤镜装置获不搭配滤镜装置的多个初始光源，形成所需的混合光源。当然，还可配置一白光光源，以增强该混合光源的亮度。该(b)步骤中，所述光线间的频率光谱，调整成使所述光线形成具有特定频率光谱的混合光源，使该不同颜色的像素图样的灰度值至少极为接近、甚至实质相同。在(c)步骤中，若多个对应光线的产生，是来自该混合光源射入该彩色滤光片的所述像素图样后反射出来的，所述光线为反射光线。换言之，在(c)步骤中，若多个对应光线的产生，是来自该混合光源射入该彩色滤光片的所述像素图样后透射而出的，所述光线为穿透光线。在(d)步骤中，所述感光装置，将对应接受的所述反射光线或穿透光线，转换成反射讯号或穿透讯号，并传递至检测装置，以判断所述像素图样是否有瑕疵。

现将实际检测的步骤进一步说明如下。如前所述，彩色滤光片的贴附过程，一般是依红色、绿色、蓝色的像素图样依序设置于玻璃基板上，而该顺序贴附的过程，后者亦将再度影响前者已贴附完成的像素图样，更详细而言，贴附绿色像素图样，将可能造成红色像素图样出现瑕疵；贴附蓝色像素图样，将可能造成红色及绿色像素图样再度出现瑕疵。故每贴完一种颜色的像素图样，即可进行包含该颜色的前述诸颜色像素图样的瑕疵检测工作。

现以一实际的实验例进行说明。对于穿透光线的穿透瑕疵检测，若以传统白光光源进行对彩色滤光片的照射，其穿透彩色滤光片的红色、绿色、蓝色像素图样后，所呈现的灰度值分别为133、168、144，由于其灰度值不均匀，故其上所存在的「黑欠」或「白欠」，除非其灰度值皆可与所有像素图样的灰度值，产生明显对比，否则瑕疵即难以在每一像素图样上完整且清楚的检测出来；通过本发明的检测光线间的频率光谱为可调整的，即可调整成使检测光线形成具有特定频率光谱的混合光源，使该不同颜色的像素图样的灰度值皆趋近于90，使其上所存在的「黑欠」或「白欠」，由于均可与该90的值产生一致性的正值或负值对比，故不论瑕疵是否明显，均可轻易被感测装置检测出来。

类似状况，对于反射光线的反射瑕疵检测，若以传统白光光源进行对彩色滤光片的照射，其穿透彩色滤光片的红色、绿色、蓝色像素图样后，所呈现的灰度值分别为232、151、110，由于其灰度值亦不均匀，故其上所存在的「黑欠」或「白欠」，除非其灰度值皆可与所有像素图样的灰度值，产生明显对比，否则瑕疵即难以在每一像素图样上完正且清楚的检测出来；通过本发明的检测光线间的频率光谱为可调整者，即可调整成使检测光线形成具有特定频率光谱的混合光源，使该不同颜色的像素图样的灰度值皆趋近于110，故其上所存在的「黑欠」或「白欠」，由于均可与该110的值产生一致性的正值或负值对比，故不论瑕疵是否明显，均可轻易被感测装置检测出来。

上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。本领域的技术人员可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，对上述实施例进行修改及变化。因此本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims (26)

1.一种用于一彩色滤光片的检测系统，该彩色滤光片包含多个具有不同颜色的像素图样，该检测系统包含：

一检测光线产生装置，可提供多个不同颜色的光线，至少部分所述光线与所述像素图样呈一颜色的对应关系，且所述光线间的频率光谱可调整，使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源；以及

多个感光装置，所述感光装置与所述像素图样呈该颜色的对应关系，且电连接至一检测装置，所述感光装置，与该检测光线产生装置位于该彩色滤光片的同一侧，

其中，该混合光源射入该彩色滤光片的所述像素图样后，分别地产生多个反射光线，使所述反射光线的灰度值至少极为接近，由各该对应的感光装置所接收，并传递至该检测装置，以判断所述像素图样是否有瑕疵。

2.如权利要求1所述的检测系统，其还包含一导光板，设于该检测光线产生装置及该彩色滤光片之间，可使所述光线得经由该导光板的混光，而形成该具有特定频率光谱的混合光源。

3.如权利要求2所述的检测系统，其中该检测光线产生装置包含一初始光源及一滤镜装置，该滤镜装置接收来自该初始光源的光线，并将该光线依所需转换成该具有特定频率光谱的混合光源。

4.如权利要求2所述的检测系统，其中该彩色滤光片包含红、绿、蓝的像素图样。

5.如权利要求3所述的检测系统，其中该初始光源包含一白色光源。

6.如权利要求2所述的检测系统，其中该检测光线产生装置包含多个初始光源，提供该具不同颜色、且具有特定频率光谱的混合光源。

7.如权利要求2所述的检测系统，其还包含多个导光装置，设于该光源产生装置及该导光板间，用以对应地接收所述不同颜色的光线，并将之传递至该导光板。

8.如权利要求7所述的检测系统，其中各所述导光装置包含一光纤。

9.如权利要求1所述的检测系统，其中各所述感光装置包含一电荷耦合装置。

10.如权利要求1所述的检测系统，其中各所述感光装置包含一互补型号金属氧化物半导体。

11.一种用于一彩色滤光片的检测系统，该彩色滤光片包含多个具有不同颜色的像素图样，该检测系统包含：

一检测光线产生装置，可提供多个不同颜色的光线，至少部分所述光线与所述像素图样呈一颜色的对应关系，且所述光线间的频率光谱可调整，使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源；以及

多个感光装置，所述感光装置与所述像素图样呈该颜色的对应关系，且电连接至一检测装置，所述感光装置，与该检测光线产生装置分别位于该彩色滤光片的二相对侧，

其中，该混合光源射入该彩色滤光片的所述像素图样后，分别地产生多个穿透光线，使所述穿透光线的灰度值至少极为接近，由各该对应的感光装置所接收，并传递至该检测装置，以判断所述像素图样是否有瑕疵。

12.如权利要求11所述的检测系统，其还包含一导光板，设于该检测光线产生装置及该彩色滤光片之间，可使所述光线经由该导光板的混光，而形成该具有特定频率光谱的混合光源。

13.如权利要求12所述的检测系统，其中该检测光线产生装置包含一初始光源及一滤镜装置，该滤镜装置接收来自该初始光源的光线，并将该光线依所需转换成该具有特定频率光谱的混合光源。

14.如权利要求12所述的检测系统，其中该彩色滤光片包含红，绿，蓝的像素图样。

15.如权利要求13所述的检测系统，其中该初始光源包含一白色光源。

16.如权利要求12所述的检测系统，其中该检测光线产生装置包含多个初始光源，提供该具不同颜色、且具有特定频率光谱的混合光源。

17.如权利要求12所述的检测系统，其还包含多个导光装置，设于该光源产生装置及该导光板间，用以对应地接收所述不同颜色的光线，并将之传递至该导光板。

18.如权利要求17所述的检测系统，其中各所述导光装置包含一光纤。

19.如权利要求11所述的检测系统，其中各所述感光装置包含一电荷耦合装置。

20.如权利要求11所述的检测系统，其中各所述感光装置包含一互补型金属氧化物半导体。

21.一种用于一彩色滤光片的检测方法，该彩色滤光片包含多个具有不同颜色的像素图样，该检测方法包含下列步骤：

(a)提供多个不同颜色的光线，使至少部分所述光线与所述像素图样呈一颜色的对应关系；

(b)调整所述光线间的频率光谱，并使所述光线形成一具有特定频率光谱的混合光源；

(c)藉由该混合光源射入该彩色滤光片的所述像素图样后，分别地产生多个对应光线，使所述对应光线的灰度值至少极为接近；及

(d)以多个感光装置，对应接收所述对应光线并传递至一检测装置，以判断所述像素图样是否有瑕疵。

22.如权利要求21所述的检测方法，其中该(a)步骤是由一滤镜装置接收来自一初始光源的光线，并将该光线依所需转换成该多个不同颜色、且具有特定频率光谱的混合光源。

23.如权利要求21所述的检测方法，其中各所述对应光线是穿透所述像素图样的穿透光线。

24.如权利要求23所述的检测方法，其中该(b)步骤中，所述光线间的频率光谱，调整成使所述光线形成具有特定频率光谱的混合光源，使该不同颜色的像素图样的穿透光线的灰度值至少极为接近。

25.如权利要求21所述的检测方法，其中各所述对应光线是自反射所述像素图样的反射光线。

26.如权利要求25所述的检测方法，其中该(b)步骤中，所述光线间的频率光谱，调整成使所述光线形成具有特定频率光谱的混合光源，使该不同颜色的像素图样的反射光线的灰度值至少极为接近。

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