CN104569712B - 光电检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光电检测系统。光电检测系统包括电路旋转连接器以及光电感测滚轮。电路旋转连接器包括旋转轴承相连接的外固定部和内旋转部，并耦接外部电源使得具有第一端子和第二端子的内旋转部转动。在光电感测滚轮中，滚轴的外侧包覆与第一端子电性连接的一金属层。光电层包覆于金属层的外侧。至少一导电环设置于光电感测滚轮的轴向外侧，并与具有第二端子电性连接。当待测膜片贴合在光电感测滚轮上时，光电层根据导电图案与金属层间的电压差，控制光电层对应于导电图案的部分的透光性。
Description
技术领域
本发明关于一种光电检测系统。
背景技术
随着薄膜太阳能电池、触控面板和软性显示器等产业日益兴盛，在产品制作过程中，皆需经过检测以确保其产品质量。过去是利用探针接触式电性检测设备，以抽检的方式作为品管机制；但随着产品制作尺寸越来越大，制程速度越来越快，制程的线宽越来越小的需求，高速的影像式检测设备需求也越来越被重视。
上述产品制造过程中，其中一道制程是透明的导电图案的激光蚀刻制程，如果蚀刻不完全，像素会形成坏点，造成合格率下降。在激光蚀刻制程中，透明的导电图案亦可能产生线路的短/断路、刮伤与杂质等缺陷问题。由于导电图案为透明，已知的光电检测系统并无法得透明导电膜图案(如ITO或AZO)的蚀刻状况。已知的非接触式光电检测系统仅适用于单张(Sheet by Sheet)的制程检测，并不适用于卷式(Roll to Roll)的制程检测。如何直接经由外观做缺陷检测，并提供卷式制程更佳精密快速正确的量测质量，这将是光电检测系统未来需要解决的问题。
发明内容
因此，有鉴于上述问题，本发明提供一种光电检测方法，适用于卷式制程的透明导电图案的缺陷检测。
本发明提供一种光电检测系统，包括：电路旋转连接器和光电感测滚轮。电路旋转连接器包括一外固定部和一内旋转部，并通过外固定部由一外部电源供应电源。内旋转部与外固定部通过一旋转轴承相连接，并且内旋转部随着光电感测滚轮转动而转动，内旋转部具有一第一端子和一第二端子。光电感测滚轮包括一滚轴、一光电层以及至少一导电环。滚轴的外侧包覆着与第一端子电性连接的一金属层。光电层包覆于金属层的外侧，且光电层与金属层接触的一侧是通过金属层被施加一第一电压。导电环设置于光电感测滚轮的轴向外侧，并且与具有一第二电压的第二端子电性连接。第一电压与第二电压具有一既定电压差，并且当一待测膜片贴合在光电感测滚轮上时，导电环将第二电压施加至待测膜片上的一导电图案，使得光电层根据导电图案与金属层间的电压差，控制光电层对应于导电图案的部分的透光性。
附图说明
本发明的实施例现在将参照所附示意附图来更详细叙述，其中：
图1A和图1B说明本发明光电检测系统的检测原理；
图2A是本发明光电检测系统的实施例的示意图；
图2B是本发明光电检测系统的另一实施例的示意图；
图3A为本发明光电检测系统的实施例的y轴方向视图；
图3B为本发明光电检测系统的实施例的x轴方向视图(a-a’连线)；
图3C为本发明光电检测系统的实施例的x轴方向视图(c-c’连线)；
图3D为本发明光电检测系统的实施例的x轴方向视图(b-b’连线)；
图3E为本发明光电检测系统的实施例的z轴方向视图；
图3F为本发明光电检测系统的实施例的x轴方向视图(b-b’连线)；
图3G为本发明光电检测系统的实施例的z轴方向视图；
图4为本发明光电检测系统的另一实施例的示意图。
【符号说明】
1光电检测系统； 2电路旋转连接器；
3光电感测滚轮； 4外部电源；
5膜片； 6导电图案；
7端电极； 8引线；
9ITO电极； 10相机；
11电子计算器； 12光源；
BS分光器；
21外固定部； 22内旋转部；
31滚轴； 32黑色金属镀层；
32’金属反射层； 33光电层；
34透明覆盖面； 35导电环；
36绝缘环。
具体实施方式
本发明将搭配所附附图说明如下。
当相关技术的详细描述能避免非必要地混淆本发明的主题事项时，其描述将被省略。此外，下列术语，其定义考虑本发明的功能，这取决于使用者的意图或司法判例时，术语可能会被改变。因此，基于本说明书的全部公开内容，每个术语的含义应当被解释。
图1A和图1B说明本发明光电检测系统的检测原理。图2A是本发明光电检测系统的实施例的示意图。图2B是本发明光电检测系统的另一实施例的示意图。图3A至图3E分别为本发明光电检测系统的实施例的三视图。图4为本发明光电检测系统的另一实施例的示意图。
参考图1A，膜层构造表示部分的光电感测滚轮，膜层构造由下而上分别为黑色金属镀层32、光电层33、透明覆盖面34，以及透明的ITO电极9，其中ITO电极9不连续的部分为断路部分。透明覆盖面34位于黑色金属镀层32的对侧并用于保护光电层33。本发明光电层33为聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)。当PDLC两侧被施加电压时，PDLC和掺杂其中的高分子材料，两者折射率相近，因此PDLC呈现透明。当PDLC两侧并未施加电压(或低于驱动电压)时，PDLC因为其中液晶分子散射光线而呈现乳白色。
在本实施例中，吾人假设ITO电极9被施加正电压，而黑色金属镀层32被施加负电压。由于介于黑色金属层32与ITO电极9之间的光电层33其两侧被施加电压，所以光电层33呈现透明而能让入射光穿透。当入射光穿过透明的光电层33后，黑色金属镀层32完全吸收入射光，所以没有反射光。当ITO电极9具有断路时，由于ITO电极9断路部分下方的光电层并未被施加正电压，所以光电层33呈现乳白色并部分反射入射光。因为自光电层33反射回来的反射光(亮部)，其轮廓与ITO电极9的断路部分的轮廓相同。此外，没有反射光的部分(暗部)，其轮廓亦与ITO电极9的轮廓相同。换言之，不论是ITO电极9或其断路部分，其反射光的轮廓均与ITO电极9相同，其差异仅在于暗部表示ITO电极9，而亮部表示ITO电极9的断路部分。所以在膜层上方设置相机(即一成相模块)和电子计算器分别接收并记录自光电层33反射回来的反射光，即可得到ITO电极9的轮廓影像。此外，根据ITO电极9的轮廓影像的亮暗，可以判断ITO电极9是否具有断路部分。在本实施例中，暗部代表具有ITO电极9的部分，亮部代表不具有ITO电极9的部分(即断路部分)。换言之，当光电层33呈现透明时，黑色金属镀层32会完全吸收入射光，所以此时反射率为第一反射率(例如为零)。当光电层33呈现乳白色时，光电层33会反射部分的入射光，故此时反射率为高于第一反射率的一第二反射率。
参考图1B，膜层构造表示部分的光电感测滚轮，膜层构造由下而上分别为金属反射层32'、光电层33、透明覆盖面34，以及透明的ITO电极9，其中ITO电极9不连续的部分为断路部分。透明覆盖面34位于金属反射层32'的对侧并用于保护光电层33。如上所述，光电层33为PDLC。
在本实施例中，吾人假设ITO电极9被施加正电压，而金属反射层32'被施加负电压。由于介于金属反射层32'与ITO电极9之间的光电层33其两侧被施加电压，所以光电层33呈现透明而能让入射光穿透。当入射光穿过透明的光电层33后，金属反射层32'完全反射入射光。当ITO电极9具有断路时，由于ITO电极9断路部分下方的光电层并未被施加正电压，所以光电层33呈现乳白色并部分反射入射光。与图1A不同的是，因为将黑色金属镀层32置换为金属反射层32'，所以不论是ITO电极9或是其断路部分，均有反射光。ITO电极9由于入射光完全被金属反射层32'反射，所以反射光较强。ITO电极9断路部分由于入射光仅部分被光电层33反射，所以反射光较弱。较强的反射光定义为亮部，较弱的反射光定义为暗部。所以在膜层上方设置相机和电子计算器分别接收并记录自光电层33反射回来的反射光，即可得到ITO电极9的轮廓影像。此外，根据ITO电极9的轮廓影像的亮暗，可以判断ITO电极9是否具有断路部分。在本实施例中，反射光较弱的暗部代表不具有ITO电极9的部分(即断路部分)，反射光较强的亮部代表具有ITO电极9的部分。换言之，当光电层33呈现透明时，金属反射层32'会完全反射入射光，所以此时反射率为第一反射率。当光电层33呈现乳白色时，光电层33仅会反射部分的入射光，故此时反射率为低于第一反射率的一第二反射率。
参考图2A，其显示本发明光电检测系统的实施例的示意图。光电检测系统1包括电路旋转连接器(rotating electrical connector)2以及光电感测滚轮3。电路旋转连接器2通过外部电源4供应的电源带动光电感测滚轮3转动。图2B显示本发明光电检测系统的另一实施例的示意图。图2B与图2A的差异在于膜片5上的端电极7和引线8仅设置于膜片的一侧(膜片左侧)，而膜片的另一侧(膜片右侧)并未设置端电极7和引线8。因此光电感测滚轮3之中，设置端电极7和引线8的一侧(膜片左侧)对应地设置导电环以及绝缘环，而未设置端电极7和引线8的该侧(膜片右侧)对应地未设置导电环以及绝缘环。
光电感测滚轮3为圆柱状，其与电路旋转连接器2接合并通过电路旋转连接器2的带动而绕着转轴旋转。膜片5为可挠性的PE塑料，其上镀有导电图案6。导电图案6包括端电极7、引线8以及透明的ITO(Indium-tin oxide electrode)电极9。当膜片5贴合在光电感测滚轮3的表面而滚动时，导电图案6与光电感测滚轮3的径向外侧接触。
光电检测系统1还包括相机10和电子计算器11。在某些实施例中，相机10可视为一取像模块，用以将光电层所反射的光束转换成影像信号。举例而言，相机10可为线扫瞄相机，当反射光自黑色金属层32或反射金属层32'反射出来时，相机10接收线形区域的反射光。电子计算器11耦接于相机10，并记录相机10接收的反射光，以得到ITO的轮廓影像。此外，吾人能根据电子计算器10中ITO电极9的轮廓影像的亮暗，判断ITO电极9是否具有断路部分。
图3A为本发明光电检测系统的实施例的y轴方向视图。图3A显示光电感测滚轮径向的截面方向。如图3A所示，膜片5上具有ITO电极9。当膜片5贴合于光电感测滚轮3表面滚动时，ITO电极9会与透明覆盖面34接触。在本实施例中，为了简化说明，假设ITO电极9被施加正电压，黑色金属镀层32被施加负电压。由于介于黑色金属层32与ITO电极9之间的光电层33其两侧被施加电压，所以光电层33呈现透明而能让入射光穿透。当入射光穿过透明的光电层33后，黑色金属镀层32完全吸收入射光，所以膜片5上具有ITO电极9的部分因为没有反射光而成为暗部。当膜片5滚动至膜片5上不具有ITO电极9的部分时(例如阴影部分)，由于膜片5上不具有ITO电极9的部分，其下方的光电层并未被施加正电压，光电层33呈现乳白色并部分反射入射光，所以膜片5上具有ITO电极9的部分因为具有反射光而成为亮部。根据相机(此处未图标)接收的影像，其明暗与否，即可判断膜片上是否具有ITO电极。
图3B为本发明光电检测系统的实施例的x轴方向视图(从x轴方向看a-a’连线)。图3B显示光电感测滚轮轴向的截面方向。如图3B所示，电路旋转连接器2包括外固定部21和内旋转部22，电路旋转连接器2通过外固定部21由外部电源4供应电源。内旋转部22与外固定部21通过旋转轴承相连接，并且内旋转部22是随着光电感测滚轮3转动而转动。内旋转部22具有正极端子(+)和负极端子(-)。在某些实施例中，负极端子(-)是可视为一第一端子，而正极端子(+)可视为一第二端子，但并非限定于此。在某些实施例中，内旋转部22通过外部电源4所供应的电源而转动。
参考图3B，光电感测滚轮3包括滚轴31、黑色金属镀层32、光电层33、透明覆盖面34、导电环35，以及绝缘环36。滚轴31作为光电感测滚轮绕轴心转动的中心轴，其外侧包覆黑色金属镀层32，其中黑色金属镀层32与内旋转部22的负极端子(-)电性连接，并能够导电并吸收入射光。光电层33包覆于黑色金属镀层32外侧，且光电层33与黑色金属镀层32接触的一侧通过黑色金属镀层32被施加负电压。透明覆盖面34覆盖于光电层33不与黑色金属镀层32接触的另一侧并保护光电层33。
导电环32设置于光电杆测滚轮3的轴向两端，并与正极端子(+)电性连接。绝缘环36设置于每一个导电环35与光电感测滚轮3之间，并将每一个导电环35与光电感测滚轮3的光电层33电性绝缘。
当膜片5贴合于光电感测滚轮3表面的透明覆盖面34而滚动时，端电极7与导电环35接触，并透过引线8使得ITO电极9被施加正电压。图3B所示者为不具有断路部分的ITO电极，由于光电层33上下两侧分别被施加正负电压，光电层33呈现透明并使得入射光被黑色金属镀层32完全吸收，所以在相机成像的线形区域中不会有反射光。换言之，当ITO电极9完整且没有断路时，透过相机成像，吾人能够在电子计算器中观察到线形的暗部。在某些实施例中，负电压是可视为一第一电压，而正电压可视为一第二电压，并且正负电压之间具有一既定电压差，但并非限定于此。
图3C亦为本发明光电检测系统的实施例的x轴方向视图(沿x轴方向看c-c’连线)。图3C所示的光电感测滚轮和电路旋转连接器与图3B所示者完全相同，为了简化说明，在此不再赘述。不同于图3B，图3C显示不具有ITO电极的膜片5。由于光电层33上方不具有ITO电极，光电层33仅在与黑色金属镀层32接触的一侧施加负电压，所以光电层33呈现乳白色并将入射光反射，且在相机成像的线形区域中具有反射光。换言之，当膜片5上完全不具有ITO电极时，透过相机成像，吾人能够在电子计算器中观察到线形的亮部。
图3D为本发明光电检测系统的实施例的x轴方向视图(沿x轴方向看b-b’连线)。不同于图3B，图3C显示具有ITO电极9及断路部分(斜线部分)的膜片5。由前述说明可知，当光电层33上方具有ITO电极9且两侧被施加正负电压时，光电层33呈现透明，并且黑色金属镀层32完全吸收入射光。因此，在相机成像的线形区域中不会有反射光而呈现暗部。此外，当光电33层上方不具有ITO电极9且仅与黑色金属镀层32接触的一侧施加负电压时，光电层33呈现乳白色并且部分反射入射光。因此，在相机成像的线形区域中具有反射光而呈现亮部。
图3E为本发明光电检测系统的实施例的z轴方向视图。当膜片5贴合于光电感测滚轮3表面滚动时，导电图案6的端电极7与导电环35接触而被施加正电压，然后ITO电极9透过引线8而被施加正电压。以滚轴外侧为黑色金属镀层32为例，当光电层33两侧被施加正负电压(光电层上方具有ITO电极)且ITO电极9完整没有断路时，吾人应能观察到完整的线形暗部。当ITO电极9具有断路部分时，吾人观察到的ITO轮廓影像应为线形暗部，但是其间具有局部的亮部，其中暗部代表膜片5具有ITO电极9，亮部代表膜片5不具有ITO电极9(断路部分)。以滚轴外侧为金属反射层32’为例，当光电层33两侧被施加正负电压(光电层上方具有ITO电极)且ITO电极9完整没有断路时，吾人应能观察到完整的线形亮部。当ITO电极9具有断路部分时，吾人观察到的ITO轮廓影像应为线形亮部，但是其间具有局部的暗部，其中亮部代表膜片5具有ITO电极9，暗部代表膜片5不具有ITO电极9(断路部分)。简言之，当一待测膜片贴合在光电感测滚轮3上时，导电环35将正电压(第二电压)施加至该待测膜片上的导电图案6，使得光电层33根据导电图案6与金属层(即黑色金属镀层32或金属反射层32’)间的电压差，控制光电层33对应于导电图案6的部分的透光性。
如图2B实施例说明的所述，在一些实施例中，端电极7和引线8仅设置于膜片的一侧，而膜片的另一侧并未设置端电极7和引线8。在图3F所示的实施例中，其显示具有断路部分的ITO电极9，以及光电感测滚轮3仅在设置端电极7和引线8的一侧设置导电环35以及绝缘环36。在本实施例中，通过端电极7和引线8的电性耦接，ITO电极9带有正电。此外，黑色金属镀层32带有负电，因此，ITO电极9右侧所对应的ITO轮廓影像为暗部。由于ITO电极断路部分不带电，无法与其下的黑色镀层形成足够电压差，因此ITO电极9的断路部分所对应的ITO轮廓影像为亮部。此外，虽然ITO电极9断路部分的左侧(ITO电极左侧)仍具有ITO电极，但因未与端电极7和引线8电性耦接，所以ITO电极左侧对应的ITO轮廓影像为亮部。通过上述方式，吾人能由ITO电极的轮廓影像，得知ITO电极具有断路部分以及断路部分开始的位置(即ITO电极右侧与断路部分交界处)，这是因为在实际应用上，通常仅需得知ITO电极是否具有断路以及断路位置。
图3G为本发明光电检测系统的实施例的z轴方向视图。在图3G所示的实施例中，端电极7和引线8仅设置于膜片的一侧，而膜片的另一侧并未设置端电极7和引线8。光电感测滚轮3之中，未设置端电极7和引线8的该侧对应地未设置导电环以及绝缘环。
图4为本发明光电检测系统的另一实施例的示意图。不同于图2A(或图2B)所示的光电检测系统，图4所示的光电检测系统1包括多个光电感测滚轮3，光电检测系统1的其他构成组件与图2A(或图2B)所示的光电检测系统相同，在此不再赘述。如图4所示，当膜片5在多个光电感测滚轮3滚动时，光源12产生光线，经分光器BS分光之后，形成射入光电层的入射光，反射光穿透分光器BS之后，相机10接收反射光并形成ITO电极的轮廓影像。
本发明较佳实施例已由说明书搭配所附附图揭露如上，本领域具有通常知识者应能知悉，在不脱离本发明及申请专利范围揭露的范畴及精神的前提下，当能作些许变动、增删及替换。此外，本发明权利要求书揭示的方法步骤仅用于说明本发明的光电检测方法，并非用于限定该方法的步骤次序，本领域具有通常知识者应能知悉，在不脱离本发明及权利要求书揭露的范畴及精神的前提下，当能作些许变动、增删及替换。
Claims (9)
1.一种光电检测系统，其特征在于，包括：
一电路旋转连接器，上述电路旋转连接器包括一外固定部和一内旋转部，并通过上述外固定部由一外部电源供应电源，上述内旋转部与上述外固定部通过一旋转轴承相连接，并且上述内旋转部具有一第一端子和一第二端子；
一光电感测滚轮，包括：一滚轴，上述滚轴外侧包覆一金属层，上述金属层与上述第一端子电性连接；一光电层，上述光电层包覆于上述金属层的外侧，且上述光电层与上述金属层接触的一侧是通过上述金属层被施加一第一电压；以及至少一导电环，上述导电环设置于上述光电感测滚轮的轴向外侧，并与具有一第二电压的上述第二端子电性连接；其中上述内旋转部随着上述光电感测滚轮转动而转动，上述第一电压与上述第二电压具有一既定电压差，并且当一待测膜片贴合在上述光电感测滚轮上时，上述导电环将上述第二电压施加至上述待测膜片上的一导电图案，使得上述光电层根据上述导电图案与上述金属层间的电压差，控制上述光电层对应于上述导电图案的部分的透光性；以及
一取像模块，用以将上述光电层所反射的光束转变为一影像信号。
2.根据权利要求1所述的光电检测系统，其特征在于，上述取像模块为线扫描相机。
3.根据权利要求1所述的光电检测系统，其特征在于，上述金属层为一黑色金属镀层。
4.根据权利要求3所述的光电检测系统，其特征在于，当上述待测膜片上的上述导电图案被施加上述第二电压时，上述光电层对应于上述导电图案的部分为透明，使得上述黑色金属镀层对应于上述导电图案的部分通过一第一反射率将一入射光反射回上述取像模块，而上述光电层未对应于上述导电图案的部分呈现乳白色并且通过一第二反射率将上述入射光部分反射回上述取像模块，上述第一反射率低于上述第二反射率。
5.根据权利要求1所述的光电检测系统，其特征在于，上述金属层为一金属反射层。
6.根据权利要求5所述的光电检测系统，其特征在于，当上述待测膜片上的上述导电图案被施加上述第二电压时，上述光电层对应于上述导电图案的部分为透明，使得上述金属反射层对应于上述导电图案的部分通过一第一反射率将一入射光反射回上述取像模块，而上述光电层未对应于上述导电图案的部分呈现乳白色并且通过一第二反射率将上述入射光部分反射回上述取像模块，上述第一反射率高于上述第二反射率。
7.根据权利要求1所述的光电检测系统，其特征在于，还包括至少一绝缘环，上述绝缘环设置于上述导电环的每一者与上述光电感测滚轮的轴向之间，并将上述导电环与上述光电感测滚轮电性绝缘。
8.根据权利要求1所述的光电检测系统，其特征在于，还包括一透明覆盖面，上述透明覆盖面覆盖于上述光电层的另一侧，并用以保护上述光电层。
9.根据权利要求1所述的光电检测系统，其特征在于，上述光电层为聚合物分散液晶。
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