CN102590221A - 一种偏光片的外观缺陷检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏光片的外观缺陷检测系统及检测方法，其偏光片的外观缺陷检测系统包括：用于发光的光源；用于透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征的缺陷放大装置；所述缺陷放大装置位于光源和偏光片之间。本发明提供的偏光片的外观缺陷检测系统及方法，通过缺陷放大装置透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征，使得偏光片的外观缺陷更加明显，从而使人眼或者图像采集装置能够获取外观缺陷特征更加明显的偏光片图像，提高了偏光片检测准确率和检测速度。

Description

一种偏光片的外观缺陷检测系统及检测方法

技术领域

 本发明属于液晶显示器件技术领域，特别涉及一种偏光片的外观缺陷检测系统及检测方法。

背景技术

目前，以TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，薄膜场效应晶体管液晶显示器）为代表的平板液晶显示器应用广泛，它在亮度、对比度、功耗、寿命、体积、重量等综合性上已超过CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）的显示器件，它具有性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，发展空间广阔等特点。

TFT-LCD的结构原理图如图1所示，其包括表面反射11、偏光片12、彩色滤光片13、背光源14、导光板15和反射膜16，其中液晶、玻璃和偏光片是TFT-LCD的三种基本组成元件，从图1可看出每一个液晶显示器需要两块偏光片，约占液晶面板原材料制造成本的10%左右。偏光片的结构如图2所示，包括保护膜（Protective Film）121、TAC膜（Triacetyl Cellulose）122、PVA膜（Polyvinyl Alcohol）123、感压胶（Pressure Sensitive Adhesive）124和离型膜（Separate Film）125。

TFT－LCD偏光片的基本性能包括光学性能、耐久性、粘接特性、外观性能和其他特殊技术指标要求。偏光片对液晶显示器的亮度、对比度、可视角等光学性能有着重要的影响，其视觉缺陷（外观缺陷）会直接导致液晶显示器不合格。偏光片外观缺陷（外观欠点）种类繁多，缺陷产生的原因也各异。根据缺陷所处的位置可以分为基板缺陷、糊面缺陷、保护膜缺陷等；根据缺陷的外观特征可以分为异物、划伤、折痕、打痕、气泡等缺陷。据厂家不完全统计，根据位置和外观的不同，偏光片外观缺陷大约可以划分为50余种。

目前，对偏光片光学性能检测技术的研究较为集中，而外观缺陷检测仍然普遍采用人工方法，如图3a和图3b所示，由灯光110照射偏光片12，通过人眼130进行分辨。由于人眼目视分辨的最小极限约为150μm，所以以上缺陷二维尺寸大于150μm的才认为是需要检测的外观欠点。由于人工检测方法劳动强度大，容易受到人眼分辨能力和易疲劳等主观因素的影响，其差异性大；而且检测速度慢，自动化程度很低。据统计：对于几百毫米幅度的偏光片外观缺陷检测，一个非常熟练的工人，一天最多可以检验800-1000片，因此，这种偏光片外观缺陷的方式不能适应大批量生产的要求。

针对上述人工检测存在的问题，一些偏光片厂逐步引入离线或在线的自动检测技术，即采用CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合元件）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）图像采集器件代替图3a和图3b中的人眼，并利用计算机对采集到的图像进行处理，通过图像采集器件来获取外观缺陷的类型、大小及分布等信息。该自动检测系统如图4所示，一般采用平面或线性均匀光源24照明，由图像采集器件21获取图像，工作台23在计算机20控制下对偏光片12线性扫描，从而合成整幅偏光片图像。之后在计算机中进行各种数字图像处理，最终得到偏光片外观缺陷的类型、大小和分布。此类型方案图像分辨率可以很高，但是由于存在较大范围的连续扫描环节，检测速度难以进一步提高。更严重的问题是：在所获取的偏光片数字图像中，微小的外观缺陷（如150μm～1mm）通过图像采集器件采集后，缺陷很不明显，有些类型的外观缺陷甚至完全观测不到，这使得后续图像处理的难度大大增加，图像处理的速度也难以提高。可见，现有偏光片的检测方法不但检测速度低，而且检出的准确率也不高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种偏光片的外观缺陷检测系统及检测方法，能放大偏光片的外观缺陷特征，通过人眼即可轻松辨别出偏光片的外观缺陷，从而提高偏光片检测准确率和速度。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种偏光片的外观缺陷检测系统，其包括：

用于发光的光源；

用于透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征的缺陷放大装置；

所述缺陷放大装置位于光源和偏光片之间。

上述的偏光片的外观缺陷检测系统中，还包括：

用于采集放大外观缺陷特征后的偏光片图像的图像采集装置；

用于对图像采集装置采集的偏光片图像进行处理，并判断偏光片是否存在缺陷的图像处理装置；

所述图像采集装置位于偏光片的一侧，并与所述图像处理装置连接。

上述的偏光片的外观缺陷检测系统中，所述缺陷放大装置为狭缝板，在所述狭缝板上设置至少一条用于显示明暗过渡条纹的狭缝。 

上述的偏光片的外观缺陷检测系统中，所述狭缝为多条，产生多条明暗过渡条纹，所述狭缝的间距与狭缝的宽度之比为：1：1～3：1。

上述的偏光片的外观缺陷检测系统中，所述缺陷放大装置产生的明暗条纹覆盖所述偏光片。

上述的偏光片的外观缺陷检测系统中，还包括：

用于调节图像采集装置与偏光片之间的距离的第一调节装置；

用于调节缺陷放大装置与偏光片之间的距离，及控制调节缺陷放大装置沿其长度方向移动的第二调节装置；

用于调节光源与缺陷放大装置之间的距离的第三调节装置。

上述的偏光片的外观缺陷检测系统中，还包括用于根据图像处理装置的处理结果分拣偏光板的分拣装置，所述分拣装置与图像处理装置连接。

一种上述偏光片的外观缺陷检测系统的检测方法，其包括：

光源发射的光线照射在缺陷放大装置上；

由缺陷放大装置透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征。

上述的检测方法中，所述的检测方法还包括：

由图像采集装置采集放大外观缺陷特征后的偏光片图像，并将图像发送给图像处理装置；

由图像处理装置对图像采集装置采集的偏光片图像进行处理，并判断偏光片是否存在缺陷。

上述的检测方法中，所述的检测方法还包括：

控制缺陷放大装置沿其长度方向定点移动预设距离。

相较于现有技术，本发明提供的偏光片的外观缺陷检测系统及方法，通过缺陷放大装置透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征，使得偏光片的外观缺陷更加明显，从而使人眼或者图像采集装置能够获取外观缺陷特征更加明显的偏光片图像，提高了偏光片检测准确率和检测速度。

附图说明

图1为TFT-LCD的结构示意图。

图2为偏光片的结构示意图。

图3a为现有技术利用反射方法，通过人工检测偏光片外观缺陷的示意图。

图3b为现有技术利用透射方法，通过人工检测偏光片外观缺陷的示意图。

图4为现有技术通过CCD检测偏光片外观缺陷的自动检测系统示意图。

图5为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的原理图。

图6为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的结构示意图。

图7为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的缺陷放大装置为单缝狭缝板时偏光片上的明暗条纹示意图。

图8为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的缺陷放大装置为多缝狭缝板的结构示意图。

图9为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的缺陷放大装置为多缝狭缝板时偏光片上的明暗条纹示意图。

图10为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的检测方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种偏光片的外观缺陷检测系统及检测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图5和图6，其中，图5为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的原理图，图6为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的结构示意图。如图5和图6所示，所述偏光片的外观缺陷检测系统主要包括光源310和缺陷放大装置320。其中，所述光源310为均匀光源，透过缺陷放大装置320向偏光片330提供照明。所述缺陷放大装置320位于光源310和偏光片330之间，用于透过光源310发出的光线，放大偏光片330的外观缺陷特征。偏光片的外观缺特征被放大后，即可通过人眼轻松辨别偏光片330是否存在缺陷、以及缺陷的类型、大小、分布位置等。

为了提供外观缺陷检测系统的自动性和智能性，本发明提供的偏光片的外观缺陷检测系统还包括：图像采集装置340和图像处理装置350。图像采集装置340优选为相机，用于采集偏光片图像。所述图像处理装置350为计算机，用于对采集的偏光片图像进行处理，辨别偏光片是否存在外观缺陷，以及缺陷的类型、大小、分布位置等。

本实施例中，所述图像采集装置310位于光源310的相对一侧（也可以理解为位于偏光片的出光面一侧），用于采集放大外观缺陷特征后的偏光片图像，并将采集的图像发送给图像处理装置350。所述图像处理装置350与所述图像采集装置340连接，用于对图像采集装置采集的偏光片图像进行处理，并判断偏光片是否存在缺陷，利用机器视觉技术，使本发明的偏光片的外观缺陷检测系统自动化、智能化，而且还节省了劳动力成本。

当然本发明不限于此，在其它实施例中，所述图像采集装置310还可设置在偏光片的光入射面一侧，利用偏光片的反射方式来采集偏光片图片。

请继续参阅图5，本发明提供的偏光片的外观缺陷检测系统还包括第一调节装置380、第二调节装置370和第三调节装置360。所述第一调节装置380与图像采集装置340连接，用于调节图像采集装置340的位置，从而调节图像采集装置340与偏光片330之间的距离。所述第二调节装置370与缺陷放大装置320连接，用于调节缺陷放大装置320的位置，从而调节缺陷放大装置320与偏光片330之间的距离，及控制缺陷放大装置320沿其长度方向移动。所述第三调节装置360与光源连接，用于调节光源310的位置，从而调节光源310与缺陷放大装置之间320的距离。

优选地，本发明提供的偏光片的外观缺陷检测系统还包括分拣装置390。所述分拣装置390与图像处理装置350连接，用于根据图像处理装置350的处理结果分拣偏光片330，对偏光片330进行分类。譬如，当检出结果为存在缺陷时，图像处理装置向分拣装置390发送一控制信号，使分拣装置390将偏光片330拣出，再更换下一块待测偏光片330，而且还可根据外观缺陷的类型、大小、分布位置等，进一步进行分类；如果没有缺陷，则向分拣装置390发送另一控制信号使偏光片330输出，再更换下一块待测偏光片330。

本发明实施例中，所述缺陷放大装置320为狭缝板或光栅，若缺陷放大装置320为狭缝板，在所述狭缝板上设置至少一条狭缝，用于显示明暗过渡条纹。如图7所示，均匀光源的光透过该狭缝板照射在偏光片330上形成明条纹321和暗条纹323，以及明条纹321与暗条纹323之间的亮度渐变区（即过渡带）322，该亮度渐变区322为本发明偏光片的外观缺陷检测系统的检测区域，在此区域中的外观缺陷会更加明显。本发明利用该明暗条纹之间的亮度渐变区322放大偏光片330的外观缺陷特征，使得图像采集装置获取的偏光片数字图像中的外观缺陷更加明显，提高了外观缺陷分辨率，降低了后续图像处理装置的处理难度和图像处理速度，提高了检测准确率和速度。

在其它实施例中，所述狭缝板324上的狭缝325为多条，在偏光片表面形成多条明暗过渡条纹，如图8所示。狭缝板324的长L和宽H优选为大于待测偏光片330的尺寸，狭缝的间距M与狭缝的宽度S的比值取值1：1~3：1，且优选为2：1。在具体实施时，狭缝的宽度S的取值在0.2~1mm之间，一般选择1mm，由于狭缝板采用多缝狭缝板，在检测时，只需通过第二调节装置控制狭缝板沿其长度方向上定点移动1~2次，且每次移动1mm，使图像采集装置能获致2～3张偏光片图像，即可检出整个偏光片330的外观缺陷，该多缝狭缝板形成的明暗过渡条纹如图9所示。

当然本发明不限于此，所述缺陷放大装置还可以为光栅，在具体实施时，所述光栅采用振幅光栅，其黑白比（即不透光部分和透光部分的宽度比）为1:1～3:1。由于光栅放大偏光片外观缺陷的原理与上述单狭缝板和多狭缝板的检测原理基本相同，在此不作详述。

应当说明的是，此处仅例举了振幅光栅，不应理解为对缺陷放大装置，采用其它类型的光栅也可达到放大偏光片效果，只要能透过光线在偏光片上形成明暗过渡条纹即可。

如图8和图9所示，在采用多缝狭缝板或光栅时，其产生多个明暗条纹应覆盖整个被测偏光片，在检测时通过调节第二调节装置，控制多缝狭缝板或光栅沿其长度方向定点移动1~2次，每次1mm，使图像采集装置能够获得2～3偏光片图像，通过后续的图像处理即可识别出偏光片的外观缺陷，并不需要对偏光片进行连续且大范围的扫描，大大提高了检测速度。在具体实施时，多缝狭缝板或光栅的移动次数和移动距离可根据检测需求进行人工设置，并且将偏光片的外观缺陷特征放大后，只需采用现有的图像处理技术就能轻松识别出偏光片是否存在外观缺陷。

基于上述的偏光片的外观缺陷检测系统，本发明还提供一种采用上述偏光片的外观缺陷检测系统对偏光片外观缺陷检测的方法。该方法步骤包括：

S100、光源发射的光线照射在缺陷放大装置上；

S200、由缺陷放大装置透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征。

通过缺陷放大装置将偏光片的外观缺陷特征放大后，通过人眼即可辨别出偏光片是否存在外观缺陷。为了提高了外观缺陷检测系统的智能性，所述的检测方法还包括：

S300、由图像采集装置采集放大外观缺陷特征后的偏光片图像，并将图像发送给图像处理装置；

S400、由图像处理装置对图像采集装置采集的偏光片图像进行处理，并判断偏光片是否存在缺陷。

在步骤S200之前，所述的检测方法还包括：依次调节图像采集装置与偏光片之间的距离、缺陷放大装置与偏光片之间的距离、及光源与缺陷放大装置之间的距离、调节光源亮度，使偏光片的外观缺陷成像明显。

在具体实施时，首先需要将偏光片送至扫描位置，然后打开光源，进行调节，调节内容如下：所述第一调节装置根据图像采集装置的物距，调节图像采集装置与偏光片之间的距离，通过所述第二调节装置调节缺陷放大装置与偏光片之间的距离，通过所述第三调节装置调节光源与缺陷放大装置之间的距离，同时调节光源的亮度，使得偏光片上面的明暗条纹中的亮度渐变区域与外观缺陷检测最匹配。即调整该检测区域的宽度和亮度的变化率，使得外观缺陷成像更加明显。

在图像采集装置获取一张图像之后，所述的检测方法还包括，通过第二调节装置控制控制缺陷放大装置沿其长度方向定点移动预设距离（如1mm），使图像采集装置获取一张新的偏光片图像，实现对整片偏光片的检测，并且缺陷放大装置每次移动的距离和次数可根据需要进行设置，此处不应理解为对本发明的限制。

本发明提供的偏光片的外观缺陷检测系统及方法，通过缺陷放大装置透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征，使得偏光片的外观缺陷更加明显，使人眼轻松辨别偏光片是否存在外观缺陷，提高了偏光片自动检测准确率和检测速度。并且在偏光片的外观缺陷特征放大后，也可采用图像采集装置获取外观缺陷特征更加明显的偏光片图像，通过图像处理装置进行辨别，大大降低了图像处理装置的计算处理难度和图像处理速度。

另外，缺陷放大装置采用多缝狭缝板或光栅时，在检测整片偏光片的外观缺陷时，只需将多缝狭缝板或光栅定点移动很小的范围，而不需要对偏光片进行连续且大范围的扫描，提高了偏光片自动检测速度。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种偏光片的外观缺陷检测系统，其特征在于，包括：

用于发光的光源；

用于透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征的缺陷放大装置；

所述缺陷放大装置位于光源和偏光片之间。

2.根据权利要求1所述的偏光片的外观缺陷检测系统，其特征在于，还包括：

用于采集放大外观缺陷特征后的偏光片图像的图像采集装置；

用于对图像采集装置采集的偏光片图像进行处理，并判断偏光片是否存在缺陷的图像处理装置；

所述图像采集装置位于偏光片的一侧，并与所述图像处理装置连接。

3.根据权利要求1所述的偏光片的外观缺陷检测系统，其特征在于，所述缺陷放大装置为狭缝板，在所述狭缝板上设置至少一条用于显示明暗过渡条纹的狭缝。

4.根据权利要求3所述的偏光片的外观缺陷检测系统，其特征在于，所述狭缝为多条，在偏光片表面形成多条明暗过渡条纹，所述狭缝的间距与狭缝的宽度之比为：1：1～3：1。

5.根据权利要求3所述的偏光片的外观缺陷检测系统，其特征在于，所述缺陷放大装置产生的明暗条纹覆盖所述偏光片。

6.根据权利要求2所述的偏光片的外观缺陷检测系统，其特征在于，还包括：

用于调节图像采集装置与偏光片之间的距离的第一调节装置；

用于调节缺陷放大装置与偏光片之间的距离，及控制调节缺陷放大装置沿其长度方向移动的第二调节装置；

用于调节光源与缺陷放大装置之间的距离的第三调节装置。

7.根据权利要求2所述的偏光片的外观缺陷检测系统，其特征在于，还包括用于根据图像处理装置的处理结果分拣偏光板的分拣装置，所述分拣装置与图像处理装置连接。

8.一种采用权利要求1所述偏光片的外观缺陷检测系统的检测方法，其特征在于，所述的检测方法包括：

光源发射的光线照射在缺陷放大装置上；

由缺陷放大装置透过光源发出的光线，放大偏光片的外观缺陷特征。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述的检测方法还包括：

由图像采集装置采集放大外观缺陷特征后的偏光片图像，并将图像发送给图像处理装置；

由图像处理装置对图像采集装置采集的偏光片图像进行处理，并判断偏光片是否存在缺陷。

10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述的检测方法还包括：

控制缺陷放大装置沿其长度方向定点移动预设距离。

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