CN104111548A - 用于阵列基板检测设备的光学系统及阵列基板检测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于阵列基板检测设备的光学系统，其包括：光源；第一偏光片，接收光源发出的光束并将该光束转换为第一线偏振光；光学棱镜组，接收第一线偏振光并将其反射至液晶检测头；第二偏光片，接收液晶检测头反射并经光学棱镜组透射的第二线偏振光，并转换为第三线偏振光；光强探测器，接收第三线偏振光并计算其光强；第一偏光片和第二偏光片的偏振方向相反。本发明利用偏光片只能透过单方向矢量光波，反射光经过液晶旋光性作用影响光波方向矢量，再通过偏光片过滤光波，从而使光强探测器接收到的好坏像素的反射光强差异增大，从而使检测标准设定容易，降低假不良的产生，很好分辨好坏像素，提升检出率，为提升产品品质提供改善方向。

Description

用于阵列基板检测设备的光学系统及阵列基板检测设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种用于阵列基板检测设备的光学系统及阵列基板检测设备。 
背景技术
目前在TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，薄膜场效应晶体管液晶显示)制造过程大概可以分为三个阶段:1、阵列工艺，在一张较大的玻璃基板上形成若干独立的TFT像素阵列电路，每个像素阵列区对应一个液晶显示屏；2、成盒工艺，在TFT基板上涂布液晶，覆盖彩色滤光片，拼合成LCD面板并切割成独立的液晶显示屏；3、为液晶显示屏安装背光源，偏振片以及周边电路，形成完整的TFT-LCD模块。 
在阵列基板工艺中，玻璃基板上沉积形成阵列基板像素阵列电路后，阵列基板电学参数的测量在检测设备上进行。阵列基板检测设备为电学与光学结合的检测设备，该类设备是模拟成盒工艺成盒后的检测设备。现有的设备在检测过程中存在电学性假不良现象，严重影响正常不良的检出，分析其根本原因为TFT上相邻像素电学性差异较小，反射光对应CCD(Charge-Coupled Device，电荷耦合元件)接受差异较少，造成检测标准设定困难，形成假不良，进而影响阵列基板不良检出率，一切不良分析的基础为检出率，不良检不出来，改善就失去了方向，严重影响品质提升。 
现有阵列基板检测设备的光学系统部分中，反射到接收CCD的光，受好坏像素串扰影响，导致CCD接收的差异较小，从而在检测标准设定时无法分辨好坏像素，造成假不良。 
发明内容
(一)要解决的技术问题 
本发明要解决的技术问题是：如何提高阵列基板检测的精度，提高不良的检出率，提升产品品质。 
(二)技术方案 
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于阵列基板检测设备的光学系统，其包括： 
光源； 
第一偏光片，接收所述光源发出的光束并将该光束转换为第一线偏振光； 
光学棱镜组，接收所述第一偏光片出射的所述第一线偏振光，并将所述第一线偏振光反射至液晶检测头； 
第二偏光片，接收由所述液晶检测头反射并经所述光学棱镜组透射的第二线偏振光，进一步将所述第二线偏振光转换为第三线偏振光； 
光强探测器，接收所述第三线偏振光并计算所述第三线偏振光的光强； 
其中，所述第一偏光片和第二偏光片的偏振方向相反。 
优选地，所述光学棱镜组包括偏振分光棱镜。 
优选地，所述第一偏光片透过垂直于入射面振动的光矢量，阻挡平行于入射面振动的光矢量；所述第二偏光片阻挡垂直于入射面振动的光矢量，透过平行于入射面振动的光矢量。 
优选地，所述第一偏光片阻挡垂直于入射面振动的光矢量，透过平行于入射面振动的光矢量；所述第二偏光片透过垂直于入射面振动的光矢量，阻挡平行于入射面振动的光矢量。 
优选地，所述液晶检测头包括相对设置的透明电极和反射镜，所述透明电极和反射镜之间具有液晶层，反射镜的反射面与液晶层接 触，所述反射镜靠近待检测阵列基板；所述光学系统用于在待检测阵列基板检测时，所述透明电极和待检测阵列基板的像素电极上分别施加直流电压，以在透明电极和像素电极之间形成电场，使得液晶层的液晶分子极化偏转。 
优选地，所述光强探测器选用电荷耦合器件。 
本发明还提供了一种阵列基板检测设备，其包括： 
基台，其上放置待检测阵列基板； 
光学系统，其为上述任一项所述的光学系统，用于增大待检测阵列基板上好坏像素的反射光强差异； 
数据处理模块，对光学系统中光强探测器获得的光强值进行分析和对比，以分辨待检测阵列基板上的好坏像素。 
(三)有益效果 
上述技术方案具有如下优点：新型的光学系统设计，利用偏光片只能透过单方向矢量光波，反射光经过液晶旋光性作用影响光波方向矢量，再通过偏光片过滤光波，从而使光强探测器接收到的好坏像素的反射光强差异增大，从而使检测标准设定容易，降低假不良的产生，很好分辨好坏像素，提升检出率，为提升产品品质提供改善方向。 
附图说明
图1是本发明实施例用于阵列基板检测设备的光学系统的结构示意图； 
图2和图3是液晶分子的旋光特性示意图； 
图4和图5分别是施加电压和未施加电压时液晶检测头的结构原理图； 
图6a和图6b是现有技术中阵列基板检测设备的测试效果图，其中图6a对应正常像素，图6b对应异常像素； 
图7a和图7b是本发明阵列基板检测设备的测试效果图，其中图7a对应正常像素，图7b对应异常像素。 
其中，1：光源；2：第一偏光片；3：光学棱镜组；4：液晶检测头；5：CCD；6：第二偏光片；7：阵列基板；8：线偏振光；9：液晶分子；10：液晶分子Y光轴；11：液晶分子X光轴；12：透明电极；13：液晶层；14：反射镜；15：像素电极；16：偏光片。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 
在本发明的描述中，“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述方便，不暗示相对重要性。 
为了提高阵列基板检测过程中，好坏像素检测的精度，提高不良的检出率，避免不良产品以次充好，提升产品品质，本发明提供了一种新型的光学系统，以用于阵列基板检测设备，该光学系统中，借助于偏光片只能透过单方向矢量光波，反射光经过液晶旋光性作用影响光波方向矢量，再通过偏光片过滤光波，从而使光强探测器接收到的好坏像素的反射光强差异增大，从而使检测标准设定容易，降低假不良的产生，很好分辨好坏像素，提升检出率，为提升产品品质提供改 善方向。 
具体地，参照图1所示，本实施例用于阵列基板检测设备的光学系统包括光源1、第一偏光片2、光学棱镜组3、液晶检测头4、第二偏光片6和CCD5，其中，光强探测器件优选CCD5。 
光源1发出自然光；第一偏光片2接收光源1发出的光束并将该光束转换为第一线偏振光，如图1中由第一偏光片2出射的箭头所示，第一偏光片2过滤掉了自然光中某个振动方向的光，保留了与前述某个振动方向相垂直的振动方向的光；光学棱镜组3接收第一偏光片2出射的第一线偏振光，并将所述第一线偏振光反射至液晶检测头4；液晶检测头4利用液晶分子的旋光性(即液晶分子可以让光的偏振方向旋转90°或者270°，加电压时液晶分子由于电场作用，不改变光的偏振方向，加上两片偏光片才可以使整个液晶分子变成一个光开关，其中一个是起偏器(靠近光源)，一个是检偏器(靠近眼睛))，将入射到液晶检测头4上的第一线偏振光转换为第二线偏振光射出，如图1中照射到光学棱镜组3上的反射光，第二线偏振光与第一线偏振光的偏振方向不同，所以入射到光学棱镜组3上之后，能够透过并进一步入射到第二偏光片6上；第二偏光片6接收第二线偏振光，进一步将第二线偏振光转换为第三线偏振光，即第二偏光片6同样过滤掉一部分光，剩余一部分光照射到CCD5上；CCD5接收第三线偏振光并计算第三线偏振光的光强；其中，第一偏光片2和第二偏光片6的偏振方向相反。 
上述光学系统中，液晶分子的旋光特性如图2和图3所示，首先参照图2，当线偏振光8平行于液晶分子X光轴11入射到液晶分子9上时，线偏振光8的偏振化方向改变，参照图3所示，当线偏振光8平行于液晶分子Y光轴10入射到液晶分子9上时，线偏振光8的偏振化方向不变。 
参照图4所示，本实施例液晶检测头包括反射镜反射镜反射镜相对设置的透明电极12和反射镜14，透明电极12和反射镜14之间具 有液晶层13，反射镜14的反射面与液晶层13接触。在本实施例光学系统用于阵列基板检测设备时，反射镜14靠近待检测的阵列基板放置，图4中所示的像素电极15的位置代表了阵列基板的设置位置，光学系统和阵列基板合理布局之后，使用直流电源对透明电极12和像素电极15施加一定的电压，使得透明电极12和像素电极15之间形成电场，液晶分子13在电场作用下产生极化旋转。 
检测设备的检测原理为：在像素电极15和透明电极12上均未未加载直流电压时，像素电极15和透明电极12之间不存在电场，这样液晶层13中的液晶分子不会极化驱动，按照原来方向静置，光(图4中箭头所示)经由反射镜14反射后透过液晶层13改变方向，上方CCD5接收光强为0；如图5所示，当像素电极15和透明电极12上加载直流电压并形成一定压差时，阵列基板上像素电极15与液晶检测头4上透明电极12之间形成电场，液晶分子按照电压方向极化运动，液晶分子光轴方向转换，理想状态下，经由反射镜14反射的反射光垂直反射到上方CCD5，CCD5接受光强为E(E为入射光的强度)。当相邻像素中有一个像素出现异常时，正常像素可以完全充电使液晶分子极化运动，异常像素不完全充电，导致液晶极化运动不完全，从而反射光强为EX+EY+……(EX、EY+、……表示不同方向的光强在正对CCD方向上的分量)，此种方式下，正常像素与异常像素的上方CCD接受光强差异较小。 
举例说明，如图6a和图6b所示，假设每个像素电极15对应三束能量为2E的光，正常像素(图6a)对应的CCD5接收光强为6E，异常像素(图6b)对应的CCD5接收光强为4E，差异为2E。基于本实施例提供的新型的光学系统，通过设备探针给阵列基板加载直流电压，光源1发出光后通过第一偏光片2后，形成第一线偏振光，第一线偏振光经由光学棱镜组3反射，照射到液晶检测头4上，利用液晶的旋光特性，将第一线偏振光转化成第二线偏振光，第一线偏振光的 偏振方向与第二线偏振光的偏振方向相反，第二线偏振光进一步经由第二偏光片6之后被CCD5接收。检测基本原理不变，测试效果如图7a和图7b所示，假设每个像素电极对应三束能量为2E的光，正常像素(图7a)对应的CCD接受光强为6E，异常像素(图7b)对应的CCD接受光强为2E，差异为4E。 
由上可知，基于本实施例提到的光学系统，能够增大阵列基板上好坏像素的反射光强差异，通过简单设定检测标准，就能够区分出阵列基板上是否存在异常像素，检测出不良产品。 
本实施例中，所述光学棱镜组3包括偏振分光棱镜。分光棱镜是由两个等腰直角棱镜的斜面相向胶合而成的立方体。斜面上镀有析光膜，入射光线射入分光棱镜，在胶合面上被分成两路，一路反射一路透射。根据需要，选择析光膜的光学特性，可改变反射系数和透射系数的比值，使两路光能相同或发生差异。当析光膜用折射率高低不同的材料胶合成多层的情况下，可以使入射自然光经过胶合层后，产生不同偏振态的出射光线，实现光路的分叉和合并。 
上述第一偏光片2和第二偏光片6的偏振方向相反，这样才能够增大好坏像素发射光强的差异，第一偏光片2和第二偏光片6可以组合设置为：第一偏光片2透过垂直于入射面振动的光矢量，阻挡平行于入射面振动的光矢量，第二偏光片6阻挡垂直于入射面振动的光矢量，透过平行于入射面振动的光矢量；或者第一偏光片2阻挡垂直于入射面振动的光矢量，透过平行于入射面振动的光矢量，第二偏光片6透过垂直于入射面振动的光矢量，阻挡平行于入射面振动的光矢量。 
以第一种组合为例，结合图1所示的光学系统进一步描述本实施例的工作原理，光源1发出的自然光经第一偏光片2之后，平行于入射面振动的光矢量被过滤掉，垂直于入射面振动的光矢量通过，并照射到光学棱镜组3上，此时光学棱镜组3反射光线，将垂直于入射面振动的光矢量反射到液晶检测头4上，通过液晶分子的作用，垂直于 入射面振动的光矢量偏振方向变换，经由液晶检测头4反射出，反射出的光矢量透过光学棱镜组，再经由第二偏光片6，当阵列基板上像素电极正常良好时，液晶分子极化方向一致，经由液晶检测头4反射出的光矢量为平行于入射面振动的光矢量，第二偏光片6对该光束直接通过，由CCD5接收；当阵列基板上像素电极异常时，液晶分子极化方向不一致，经由液晶检测头4反射出的光矢量包括平行于入射面振动的光矢量和垂直于入射面振动的光矢量，第二偏光片6滤掉垂直于入射面振动的光矢量，使平行于入射面振动的光矢量通过，这样，最终由CCD5接收的光强大大减小，就会拉大与正常像素反射的光强值。 
基于上述光学系统，本发明还提供了一种阵列基板检测设备，其包括上述用于增大待检测阵列基板上好坏像素的反射光强差异的光学系统，以及放置待检测阵列基板的基台，对CCD获得的光强值进行分析和对比、以分辨待检测阵列基板上的好坏像素的数据处理模块等。使用该检测设备进行阵列基板检测，能够使检测标准设定容易，降低假不良的产生，很好分辨好坏像素，提升检出率，为提升产品品质提供改善方向。 
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。 

Claims (7)

1.一种用于阵列基板检测设备的光学系统，其特征在于，包括：
光源；
第一偏光片，接收所述光源发出的光束并将该光束转换为第一线偏振光；
光学棱镜组，接收所述第一偏光片出射的所述第一线偏振光，并将所述第一线偏振光反射至液晶检测头；
第二偏光片，接收由所述液晶检测头反射并经所述光学棱镜组透射的第二线偏振光，进一步将所述第二线偏振光转换为第三线偏振光；
光强探测器，接收所述第三线偏振光并计算所述第三线偏振光的光强；
其中，所述第一偏光片和第二偏光片的偏振方向相反。
2.如权利要求1所述的用于阵列基板检测设备的光学系统，其特征在于，所述光学棱镜组包括偏振分光棱镜。
3.如权利要求1所述的用于阵列基板检测设备的光学系统，其特征在于，所述第一偏光片透过垂直于入射面振动的光矢量，阻挡平行于入射面振动的光矢量；所述第二偏光片阻挡垂直于入射面振动的光矢量，透过平行于入射面振动的光矢量。
4.如权利要求1所述的用于阵列基板检测设备的光学系统，其特征在于，所述第一偏光片阻挡垂直于入射面振动的光矢量，透过平行于入射面振动的光矢量；所述第二偏光片透过垂直于入射面振动的光矢量，阻挡平行于入射面振动的光矢量。
5.如权利要求1所述的用于阵列基板检测设备的光学系统，其特征在于，所述液晶检测头包括相对设置的透明电极和反射镜，所述透明电极和反射镜之间具有液晶层，反射镜的反射面与液晶层接触，所述反射镜靠近待检测阵列基板；所述光学系统用于在待检测阵列基板检测时，所述透明电极和待检测阵列基板的像素电极上分别施加直流电压，以在透明电极和像素电极之间形成电场，使得液晶层的液晶分子极化偏转。
6.如权利要求1所述的用于阵列基板检测设备的光学系统，其特征在于，所述光强探测器选用电荷耦合器件。
7.一种阵列基板检测设备，其特征在于，包括：
基台，其上放置待检测阵列基板；
光学系统，其为上述权利要求1-6中任一项所述的光学系统，用于增大待检测阵列基板上好坏像素的反射光强差异；
数据处理模块，对光学系统中光强探测器获得的光强值进行分析和对比，以分辨待检测阵列基板上的好坏像素。
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