CN101210886B - 光学检测装置 - Google Patents
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Abstract
光学检测装置包括多个光学感测器、多个取像单元、多个检测单元、多个子控制单元、整合单元及主控制单元。这些光学感测器用以感测基板。这些取像单元分别用以驱动这些光学感测器,以采集多个图像信息。这些检测单元分别用以检测这些图像信息,并输出多个检测信息。这些子控制单元分别用以控制这些取像单元及这些检测单元。整合单元用以整合这些检测信息,并输出检测结果。主控制单元用以控制这些子控制单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学检测装置,且特别涉及一种大尺寸基板的光学检测装置。
背景技术
随着平面显示科技的发展,平面显示面板越来越广泛地应用于各式电子产品中。以液晶显示面板为例,为了获得规模生产的利润,在产品量产的过程中,会先制作大尺寸基板,待大尺寸基板完成后,再切割成多个小尺寸基板。此种方式的制造成本相较直接制作多个小尺寸基板,可节省相当多的制造成本。
举例来说,液晶显示面板的制造厂房可分为1代厂、2代厂、3代厂、5代厂,甚至是6代厂、7代厂。其中,6代厂的大尺寸基板达到了150X185公分,相当于一张双人床大小。一片6代厂的大尺寸基板,可切割出12片26英寸的小尺寸基板。相较于5代厂的大尺寸基板仅可切割为6片26英寸的小尺寸基板,6代厂的产能呈倍数成长。也就是说,厂房的级数越高,产能越是呈倍数放大。
然而,基板尺寸越大,价格越是昂贵。在液晶显示面板的制造过程中,当瑕疵或是异物出现在基板上时,若是未立即发现并进行改善程序,则将在后续工艺中形成不良品。一般而言,基板的不良品无法返工修复,必须以报废处理。即使基板不良品可以返工,其返工成本亦相当的庞大。因此,在液晶显示面板的制造过程中,必须通过多道的检测工艺,以避免基板上产生任何的瑕疵,而产生不良品。
其中液晶显示面板包括薄膜电晶体基板、彩色滤光片基板及素面玻璃基板等大尺寸基板。除了液晶显示面板以外,等离子体显示面板或是有机发光二极管面板亦朝向大尺寸发展,且均面临同样的问题。因此,检测工艺俨然已成为各式大尺寸基板的相当重要的制造程序。
请参照图1,其示出一种传统的光学检测装置900的方块图。传统的光 学检测装置900包括主控计算机(Master Computer)991、数台从动计算机(Slave Computer)992及数台光学感测器920。光学感测器920用以感测基板,并输出图像信息。从动计算机992对应于数台光学感测器920,主控计算机991对应于数台从动计算机992。
由于大尺寸基板的面积广阔,即使使用高解析度的光学感测器920,也必须一次排列数台光学感测器920才可能在短时间内完成检测。对于连接光学感测器920的从动计算机992而言,若一次要控制多台光学感测器920,并处理多笔图像信息,负担是相当的大。以图1为例,光学检测装置900采用多台从动计算机992来分担各台从动计算机992的系统负荷。
然而,从动计算机992具有一定的体积。多台从动计算机992所占用的厂房空间相当地庞大,使用上相当地不方便。
并且,当基板尺寸增加时,光学感测器920的数量也必须增加。同时,从动计算机992的数量也必须增加,更是大幅增加了占用的空间。
此外,光学感测器920采集数笔图像资料后,更必须进一步进行储存、检测及整合等程序。传统的光学检测装置900以从动计算机992的中央处理器(Center Process Unit,CPU)进行上述的多种程序。不论是哪一种程序均必须占用许多的记忆体及中央处理器的资源。且从动计算机992的中央处理器在进行上述多种程序时,没有任何准则,造成光学检测装置900效益不佳。再者,从动计算机992的中央处理器亦无法同步进行多种程序,必须以排序的方式进行处理。因此,光学检测装置900的处理速度相当地慢,而无法配合生产线的工艺速度。
发明内容
本发明有关于一种光学检测装置,其利用多工处理的架构、线性马达、第一光源、第二光源以及光学感测器的设计,使得光学检测装置除了具有效率提高及系统负荷降低的优点外,更至少具有稳定度高、空间利用最佳化及检测精准度提升等优点。
根据本发明的一方面,提出一种光学检测装置包括多个光学检测器、多个取像单元、多个检测单元、多个子控制单元、整合单元及主控制单元。这些光学感测器用以感测基板。这些取像单元分别用以驱动这些光学感测器,以采集多个图像信息。这些检测单元分别用以检测这些图像信息,并输出多个检测信息。这些子控制单元分别用以控制这些取像单元及这些检测单元。整合单元用以整合这些检测信息,并输出检测结果。主控制单元用以控制这些子控制单元。
为让本发明的上述内容能更明显易懂,下文特举优选实施例,并配合附图,作详细说明如下。
附图说明
图1示出一种传统的光学检测装置的方块图;
图2A示出依照本发明优选实施例的光学检测装置的信号流程图;
图2B示出图2A的光学检测装置的控制架构图;
图3示出依照本发明优选实施例的光学检测装置的侧视图;
图4示出图3的光学检测装置的固定座、移动框架及线性马达的立体图;
图5示出图3的光学检测装置的固定座、第一光源及第二光源的立体图;以及
图6示出图3的光学感测器的立体图。
附图标记说明
100、900:光学检测装置 111:取像单元
112:检测单元 113:子控制单元
114:整合单元 115:主控制单元
116:人机界面 120、920:光学感测器
121:第一调整件 122:第二调整件
123:第三调整件 124:镜头本体
125:套接环 126:固定夹
127:感测元件 128:第四调整件
130:固定座 140:移动框架
141:外框 142:调整杆
150:线性马达 151:固定元件
151a:凹槽 160:支架
160a:耦接孔 160b:第一轴向滑槽
170:第一光源 171:第一灯箱
172:第一滤光片滚轮 180:第二光源
181:第二灯箱 182:第二滤光片滚轮
191:第一计算机 192:第二计算机
193:图像处理卡 199:隔板
991:主控计算机 992:从动计算机
D:检测信息 D100:光学检测装置的宽度
D140:移动框架的宽度 D170:第一光源的长度
C1:第一轴向 C2:第二轴向
C3:第三轴向 C4:第四轴向
C5:第五轴向 C6:第六轴向
I:图像信息 R100:容置空间
S:检测结果
具体实施方式
请参照图2A,其示出依照本发明优选实施例的光学检测装置100的信号流程图。光学检测装置100包括多个光学感测器120、多个取像单元111、多个检测单元112、多个子控制单元113、整合单元114及主控制单元115。在本实施例中,这些取像单元111分别设置于多个图像处理卡193内,这些检测单元112分别设置于些图像处理卡193内。这些子控制单元113、主控制单元115及整合单元114设置于第一计算机191内。光学检测装置100更包括人机界面116。人机界面116设置于第二计算机192,并用以呈现检测结果或者下达用户端的指令。
这些光学感测器120用以感测基板(未示于图中)。在本实施例中,这些光学感测器120以直列式排列的方式设置于基板上。这些取像单元111分别用以驱动这些光学感测器120,以采集多个图像信息I。这些检测单元112分别接收这些图像信息I后,并检测这些图像信息I,以输出多个检测信息D。检测信息D例如是瑕疵的类型或瑕疵的位置。由于基板的面积广阔,每一光学感测器120仅对应于基板的其中一个区块。故各个检测信息D传送至整合单元114后,整合单元114更整合(mapping)这些检测信息D,以输出检测结果S。整合后的检测结果S即可呈现基板在直线区域或整面基板的不良现象。最后,检测结果S则再传送至用户端的第二计算机192,并通过人机界面116呈现给用户。
请参照图2B,其示出图2A的光学检测装置100的控制架构图。光学感测装置100以多工处理的方式来处理大量的图像资料I。取像单元111、检测单元112、子控制单元113、整合单元114及主控制单元115各司其职。主控制单元115用以控制这些子控制单元113及整合单元114,并负责整个系统流程。这些子控制单元113则分别用以控制对应的取像单元111及检测单元112。这些取像单元111则用以驱动对应的光学感测器120。也就是说,各个光学感测器120各自对应于一个取像单元111、一个检测单元112及一个子控制单元113。
通过上述多工控制的方式,各个取像单元111之间的处理动作相互独立,各司其职而不互相干扰。因此,每个取像单元111在处理过程中,不需相互等待并可同时运作,使得光学感测器120及取像单元111的运作相当地顺畅。并且各个检测单元112的处理动作亦互相独立,各司其职而不干扰。因此,每个检测单元112在处理过程中,不需相互等待并可同时运作,使得检测单元112的运作相当地顺畅。
优选地,图像处理卡193不仅包括取像单元111及检测单元112,更包括独立的记忆体(未示于图中)。各个取像单元111所采集的图像信息I可暂存于记忆体内,检测单元112所输出的检测信息D亦可暂存于记忆体内,使得每个取像单元111及检测单元112的运作地更有效率。
此外,各个子控制单元113对应独立的取像单元111及检测单元112,使得取像程序与检测程序可同步进行。藉此,更增进了光学检测装置100的处理效率。
再者,在光学检测装置100中,大部分的运算均通过设置于图像处理卡193的取像单元111及检测单元112来进行。第一计算机191则主要以子控制单元113及主控制单元115来控制流程,而不需进行复杂的运算。不仅使得光学检测装置100的处理效率获得改善,更降低了第一计算机191的负荷。
当基板尺寸加大时,光学感测器120的数量必须增加。此时,仅需增加对应图像处理卡193的数量,而不需额外增加第一计算机191。与计算机相比,图像处理卡193所占的空间非常小,使得光学检测装置100相当地适合设置于生产线上。
以下更附图说明光学检测装置100的结构,然本发明的光学检测装置 100并非局限于此。
请同时参照图3及图4,图3示出依照本发明优选实施例的光学检测装置100的侧视图,图4示出图3的光学检测装置100的固定座130、移动框架140及线性马达150的立体图。光学检测装置100更包括固定座130及移动框架140(移动框架140示出于图4中)。移动框架140用以承载基板(基板未示于图中),移动框架140可相对固定座130沿第一轴向C1(及图的X轴的正方向或负方向)移动。当基板承载于移动框架140上时,移动框架140则带动基板相对固定座130沿第一轴向C1移动。
其中基板例如是薄膜电晶体基板、彩色滤光片基板、等离子体显示基板、有机发光二极管基板或玻璃基板。基板的种类并非用以限定本发明,只要是各种大尺寸基板均适用于本发明的光学检测装置100。
再者,如图4所示,移动框架140更包括外框141及至少一调整杆142。调整杆142架设于外框141的预定位置。其中,预定位置依据基板的尺寸调整。外框141及调整杆142所围绕的矩形区域即为基板的尺寸大小。
如图4所示,光学检测装置100更包括至少一线性马达150。线性马达150直立式耦接于移动框架140及固定座130之间。线性马达150用以带动移动框架140沿第一轴向C1移动。
优选地,光学检测装置100包括两组线性马达150,两组线性马达150分别直立式耦接于移动框架140及固定座130的相对的两侧边。藉此,两组线性马达150提高了移动框架140的稳定度。
另外,相较于平摆式安装而言,由于本实施例的线性马达150采用直立式安装,故光学检测装置100的宽度D100较小。并且,移动框架140及固定座130之间也形成容置空间R100,光学尺、极线开关、线槽或光源均可设置于此容置空间R100内。不仅减少了光学检测装置100的宽度,更使空间利用率最佳化。
其中,线性马达150包括固定元件151及移动元件(移动元件隐藏于固定元件下,故未示于图中)。固定元件151耦接于固定座130,并具有凹槽151a。凹槽151a的开口朝下。移动元件耦接于移动框架140,并设置于凹槽151a内。移动元件可相对固定元件151移动,以带动移动框架140移动。由于固定元件151的开口朝下,故可防止异物落入凹槽151a内,并且更容易与光学尺或极限开关结合。
请参照图5,其示出图3的光学检测装置100之固定座130、第一光源170及第二光源180的立体图。光学检测装置100更包括二支架160及第一光源170。支架160耦接于固定座130。第一光源170为线型光源,且第一光源170的两端分别耦接于这些支架160,并沿第二轴向C2(即图的Y轴的正方向及负方向)设置于移动框架140的上方。其中,第二轴向C2实质上垂直于第一轴向C1。当基板设置于移动框架140上时,第一光源170由基板的上方提供反射的第一光线。
如图4所示,第一光源170沿第二轴向C2的长度D170实质上接近于移动框架140沿第二轴向C2的宽度D140。为了提供足够的光源,第一光源170相当的接近承载框架140。若第一光源170的长度D170超过承载框架140过多,则第一光源170的边缘处容易干涉移动框架140或移动元件。本实施例的第一光源170的长度D170实质上接近于移动框架140的宽度D140,故可保证第光源170不会干涉移动框架140及移动元件。
如图5所示,本实施例的第一光源170具有三个调整自由度。第一光源170可以第二轴向C2为轴心转动,或沿第一轴向C1或第三轴向C3移动。第三轴向C3(第三轴向C3即图的Z轴的正方向或负方向)实质上垂直于第一轴向C1及第二轴向C2。
这些支架160分别具有耦接孔160a。第一光源170的两端分别插入这些耦接孔160a,以使第一光源170可以第二轴向C2为轴心转动。优选地,耦接孔160a为圆形结构,且第一光源170的边缘处为圆柱状结构,使得第一光源170可以在耦接孔160a内转动360度。
这些支架160分别具有第一轴向滑槽160b。第一轴向滑槽160b实质上平行于第一轴向C1,固定座130耦接于这些第一滑动槽160b,以使第一光源170可沿第一轴向C1移动。优选地,每一支架160均具有两个平行的第一轴向滑动槽160b,使得第一光源170沿第一轴向C1移动过程更加地平稳。
固定座130具有二第三轴向滑槽(第三轴向滑槽被支架160所遮蔽,故未示于图中),这些第三轴向滑槽实质上平行第三轴向C3,这些支架160分别耦接于这些第三轴向滑槽,以使第一光源170可沿第三轴向C3移动。
如上所述,第一光源170具有三个调整自由度,使得第一光源170照射于基板的强度、位置均可调整至最佳状态。
此外,如图4所示,光学检测装置100更包括第一灯箱171及第一滤光 片滚轮172。第一灯箱171用以提供第一光源170的第一光线。第一滤光片滚轮172设置于第一灯箱171内,第一滤光片滚轮172用以更换多个第一滤光片,各个第一滤光片具有不同的颜色。通过第一滤光片滚轮172即可切换不同波长的第一光线,使得特定波长的第一光线更可凸显基板的某一种缺陷。
优选地,如图4所示,光学检测装置100更包括第二光源180,第二光源180设置于移动框架140的下方。其中第二光源180为线型光源。光学检测装置100更包括第二灯箱181及第二滤光片滚轮182。第一灯箱181用以提供第二光源180的第二光线。第二滤光片滚轮182设置于第二灯箱181内,第二滤光片滚轮182用以更换多个第二滤光片,各个第二滤光片具有不同的颜色。通过第二滤光片滚轮182即可切换不同波长的第二光线,使得特定波长的第二光线更可凸显基板的某一种缺陷。
另一方面来说,由于线性马达150直立式设置于固定座130及移动框架140之间,故固定座130及移动框架140之间所形成的容置空间R100足以容置第二光源180。当基板设置于移动框架140上时,第二光源180由基板的下方投射可穿透基板的第二光线。第二光源180更可凸显特定的瑕疵检测,例如彩色滤光片的瑕疵,使得检测精准度更佳提升。
请参照图3,光学检测装置100更包括发热源及隔板199。发热源为第一光源170及第二光源180的灯箱、第一计算机191、第二计算机192或电源供应器,许多可能产生热能的元件皆为发热源。隔板199设置于发热源及移动框架140(移动框架140示出于图4及图5中)之间,使得发热源所产生热能不会影响到基板。
请再参照图3,光学感测器120耦接于固定座130,并沿第二轴向C2排列成直线且设置于移动框架140的上方(从图3的侧面来看,仅可观看到一个光学感测器120)。当移动框架140带动基板沿着第一轴向C1移动时,排列成直线的光学感测器120以横向采集基板的图像信息。
请参照图6,其示出图3的光学感测器120的立体图。本实施例的光学感测器120具有三个旋转自由度及一个移动自由度。如图6所示,光学感测器120可以第四轴向C4、第五轴向C5或第六轴向C6为轴心转动,或沿第六轴向C6移动。第四轴向C4、第五轴向C5及第六轴向C6实质上相互垂直,且第四轴向C4、第五轴向C5及第六轴向C6不一定平行于第一轴向C1、 第二轴向C2及第三轴向C3。
更详细地说,各光学感测器120包括镜头本体124、感测元件127、套接环125、第一调整件121、第二调整件122、第三调整件123及第四调整件128。
套接环125套接于镜头本体124的外围,用户可以第一调整件121推抵套接环125,以使镜头本体124以第五轴向C5为轴心转动。
用户亦可以第二调整件122推抵套接环125,以使镜头本体124以第四轴向C4为轴心转动。
此外,第三调整件123的一端耦接于镜头本体124,第三调整件123的另一端耦接于固定座130(固定座130示出于图3中),以带动镜头本体124沿第六轴向C6移动。
其中感测元件127例如是电荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)或互补式金属-氧化层-半导体感测元件(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor Image Sensor,CMOS Image Sensor)。第四调整件128耦接于感测元件127,用户可以第四调整件128推抵感测元件127,以使感测元件127以第六轴向C6为轴心转动。
优选地,光学感测器120更包括固定夹126。固定夹126用以定位镜头本体124及套接环125,使得调整完毕的光学感测器120可以藉由固定夹126定位,以避免发生偏移的现象。
本发明上述实施例所揭露的光学检测装置利用多工处理的架构、线性马达、第一光源、第二光源以及光学感测器的设计,使得光学检测装置至少具有下列优点:
第一、各个取像单元及各个检测单元之间的处理动作相互独立,各司其职而不互相干扰,使得取像单元及检测单元的运作相当地顺畅。
第二、各个图像信息及检测信息可暂存于记忆体内,使得每个取像单元及检测单元的运作地更有效率。
第三、各个子控制单元对应独立的取像单元及检测单元,使得取像程序与检测程序可同步进行。
第四、大部分的运算均通过设置于图像处理卡来进行。第一计算机则主要用以控制系统流程,而不需进行复杂的运算。不仅光学检测装置的处理效率获得改善,更降低了第一计算机的负荷。
第五、当基板尺寸加大时,仅需增加对应图像处理卡的数量,而不需额外增加第一计算机。使得光学检测装置不占用空间。
第六、藉由调整杆的调动,移动框架可符合各种尺寸大小的基板。
第七、两组线性马达更提高了移动框架的稳定度。
第八、直立式线性马达不仅减少了光学检测装置的宽度,更使空间利用率最佳化。
第九、由于线性马达的开口朝下,故可防止异物落入凹槽内。
第十、第一光源的长度实质上接近于移动框架的宽度,故可保证第一光源不会干涉移动框架及移动元件。
第十一、第一光源具有三个调整自由度,使得第一光源照射于基板的强度、位置均可调整至最佳状态。
第十二、通过第一/第二滤光片滚轮即可切换不同波长的第一/第二光线,使得特定波长的第一/第二光线更可凸显基板的某一种缺陷
第十三、第二光源更可凸显特定的瑕疵检测,使得检测精准度更佳提升。
第十四、隔板设置于发热源及移动框架之间,使得发热源所产生热能不会影响到基板。
第十五、光学感测器具有三个旋转自由度及一个移动自由度,使得光学感测器不需搭载过多的调整平台即可获得最佳的精准度。
第十六、调整完毕的光学感测器更可藉由固定夹定位,以避免发生偏移的现象。
综上所述,虽然本发明已以一优选实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当由权利要求所界定的为准。
Claims (21)
1.一种光学检测装置,包括:
多个光学感测器,用以感测基板;
多个取像单元,分别用以驱动该光学感测器,以采集多个图像信息;
多个检测单元,分别用以检测该图像信息,并输出多个检测信息;
多个子控制单元,分别用以控制该取像单元及该检测单元;
整合单元,用以整合该检测信息,并输出检测结果;
主控制单元,用以控制该子控制单元;
固定座;以及
移动框架,用以承载该基板,并带动该基板相对该固定座沿第一轴向移动;
二支架,耦接于该固定座;以及
第一光源,该第一光源的两端分别耦接于该支架,并沿第二轴向设置于该移动框架的上方,该第二轴向垂直于该第一轴向,该第一光源沿该第二轴向的长度接近于该移动框架沿该第二轴向的宽度。
其中所述多个取像单元和所述多个检测单元分别设置于多个图像处理卡内,所述多个子控制单元、该主控制单元及该整合单元设置于第一计算机内。
2.如权利要求1所述的光学检测装置,更包括:
人机界面,用以呈现该检测结果,该人机界面设置于第二计算机内。
3.如权利要求1所述的光学检测装置,更包括:
至少线性马达,直立式耦接于该移动框架及该固定座之间。
4.如权利要求1所述的光学检测装置,其中该第一光源为线型光源。
5.如权利要求1所述的光学检测装置,其中该第一光源可以该第二轴向为轴心转动,或沿该第一轴向或第三轴向移动,该第三轴向垂直于该第一轴向及该第二轴向。
6.如权利要求1所述的光学检测装置,更包括:
第一灯箱,用以提供该第一光源的第一光线;以及
第一滤光片滚轮,设置于该第一灯箱内,用以更换多个第一滤光片,以变换该第一光线的波长。
7.如权利要求1所述的光学检测装置,更包括:
第二光源,设置于该移动框架的下方。
8.如权利要求1所述的光学检测装置,其中该光学感测器耦接于该固定座,并沿该第二轴向排列于该移动框架的上方。
9.如权利要求1所述的光学检测装置,更包括:
发热源;以及
隔板,设置于该发热源及该移动框架之间。
10.如权利要求1所述的光学检测装置,其中该移动框架更包括:
外框;以及
至少一调整杆,架设于该外框的预定位置,该预定位置依据该基板的尺寸调整。
11.如权利要求1所述的光学检测装置,其中该基板为薄膜电晶体基板、彩色滤光片基板、等离子体显示基板、有机发光二极管基板或玻璃基板。
12.如权利要求3所述的光学检测装置,其中该线性马达包括:
固定元件,耦接于该固定座,该固定元件具有凹槽,该凹槽的开口朝下;以及
移动元件,耦接于该移动框架,并可相对该固定元件移动。
13.如权利要求3所述的光学检测装置,其中该光学检测装置包括两组线性马达,分别直立式耦接于该移动框架及该固定座的相对的两侧边。
14.如权利要求5所述的光学检测装置,其中该支架分别具有耦接孔,该第一光源的两端分别插入该耦接孔,以使该第一光源可以该第二轴向为轴心转动。
15.如权利要求5所述的光学检测装置,其中该支架分别具有第一轴向滑槽,该第一轴向滑槽平行于该第一轴向,该固定座耦接于该第一轴向滑槽,以使该第一光源可沿该第一轴向移动。
16.如权利要求5所述的光学检测装置,其中该固定座具有二第三轴向滑槽,该第三轴向滑槽平行该第三轴向,该支架分别耦接于该第三轴向滑槽,以使该第一光源可沿该第三轴向移动。
17.如权利要求7所述的光学检测装置,更包括:
第二灯箱,用以提供该第二光源的第二光线;以及
第二滤光片滚轮,设置于该第二灯箱内,用以更换多个第二滤光片,以变换该第二光线的波长。
18.如权利要求7所述的光学检测装置,其中该第二光源为线型光源。
19.如权利要求8所述的光学检测装置,其中各该光学感测器可以第四轴向、第五轴向或第六轴向为轴心转动,或沿该第六轴向移动,该第四轴向、该第五轴向及该第六轴向相互垂直。
20.如权利要求19所述的光学检测装置,其中各该光学感测器包括:
镜头本体;
感测元件;
套接环,套接于该镜头本体的外围,以使该镜头本体以该第六轴向为轴心转动;
第一调整件,推抵该套接环,以使该镜头本体以该第五轴向为轴心转动;
第二调整件,推抵该套接环,以使该镜头本体以该第四轴向为轴心转动;
第三调整件,一端耦接于该镜头本体,另一端耦接于该固定座,以带动该镜头本体沿该第六轴向移动;以及
第四调整件,推抵该感测元件,以使该感测元件以该第六轴向为轴心转动。
21.如权利要求20所述的光学检测装置,其中该光学感测器更包括:
固定夹,用以定位该镜头本体及该套接环。
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