CN1700026A - 检测导线故障的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种导线的故障检测装置，包括：一个电源，提供电压到导线，和一个电场传感器，检测通过施加的电压生成在导线周围的电场，以致于用户根据电场的变化而确定是否在导线中存在开口缺陷。

Description

检测导线故障的装置和方法

技术领域

本发明涉及导线故障检测装置和方法，尤其涉及确定多个相互平行布置的导线中是否存在有缺陷的导线并检测缺陷导线的开口位置的装置和方法。

背景技术

近年来，平板显示技术获得迅速发展。这种平板显示器配备有点阵网格(matrix grid)。为了形成点阵网格，关键是进行布线过程。在布线过程中发生的缺陷影响显示装置的生产率。尤其是，随着显示的屏幕尺寸增加，形成点阵网格的导线的开口缺陷可能进一步增加，大大地影响显示设备的生产率。

因此，已对这种显示器或印刷电路板(PCB)进行了非破坏性测试。非破坏性测试就是通过在金属物体周围形成AC电场并测量电场的局部变化来检测缺陷，局部变化由诱生到金属边界表面的涡电流造成的。磁阻、线圈、磁通量闸门等可用作检测电场变化的传感器。尤其是，当使用作为超导的量子干涉装置的超导量子干涉仪(squid)时，就能够检测微小的缺陷或在远离表面的位置上产生的缺陷。

上述现有的使用涡电流的非传导测试用于通过执行二维扫描过程解调由磁传感器检测的信号和测量调制的信号的强度。

当应用等幅的AC电场时，电场的一部分被诱生到金属表面或者金属的边界表面的涡电流屏蔽，其结果是电场的幅度降低。因此，通过检测幅度的减小量，就获得金属实际形状相应的涡电流形状。此时，当在金属物体中存在缺陷时，就获得局部涡电流形状。这种局部涡电流形状已利用电场检测传感器、生成均匀或局部AC电场的线圈、信号发生器以及从传感器或者其它峰值检测器的信号测量rms或峰峰值的锁定放大器(lock-inamplifier)进行了分析。

因此，能够通过检测在故障部分处产生的异常信号来检测电极间的短路位置而不对测试目标产生物理影响。这一利用磁传感器的非破坏性测试方法在本领域是公知的。

然而，电路开口测试通过产生AC电流或者通过电容耦合测量引起的信号传输失败而进行。

由于面板本身具有电容组件以形成RC网络，所以，信号衰减变得越来越严重，频率性能可随模型而变化。

尤其是，当通过电容耦合测量信号传输时，仅在导线被很好地对齐时才能获得理想的信号。由于机械限制条件，用于制造测量装置的成本增加。

除了上述的方法以外，，可以使用运用电光传感器的磁检测方法进行开口测试。虽然这一方法可能在各种不同的领域有用，但是，为了接近测试物体的表面，它需要花费相对长的时间。

尤其是，当试验物体为大的尺寸时，由于要重复进行接近，所以，测试时间明显地增加。

发明内容

于是，本发明涉及检测导线故障的装置和方法，其实际上消除了由于现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供检测导线故障的装置和方法，其能够通过非接触的方式快速地检测形成在面板上的导线的线开口。

本发明的另一个目的是提供检测导线故障的装置和方法，其能够在多个导线中快速地找出有缺陷的导线和有缺陷导线的开口位置。

本发明的又一个目的是提供检测导线故障的装置和方法，其通过非接触的方式能够快速地检测是否存在有缺陷的导线。

本发明的另外的优点、目的、和特征，其一部分将在随后的说明中被阐明，对于本领域熟练技术人员来说，通过下面的试验，一部分将会变得明白，或者可以从本发明的实践学到。通过在说明书和权利要求书以及附图中指出的特定的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它的优点。

为了获得这些目的和其它优点以及按照本发明的目的，如在这里具体和广泛描述的，提供一种导线的故障检测装置，包括：一个电源，电源提供电压到导线；和一个电场传感器，电场传感器检测通过施加的电压生成在导线周围的电场，以致于用户根据电场的变化而确定是否在导线中存在开口缺陷。

在本发明的另一个方面中，提供一种导线的故障检测方法，包括：施加电压到导线；和通过使用电场传感器扫描导线获得电场分布而检测导线缺陷。

在本发明的又一个方面中，提供一种用于多个导线的故障检测装置，包括：一个电源，电源提供电压到导线；和一个第一电场传感器，第一电场传感器通过在与导线交叉的方向扫描导线检测通过施加的电压生成在导线周围的电场，以致于用户根据电场的变化而确定是否在导线中存在开口缺陷。

在本发明的又一个方面中，提供一种用于多个导线的故障检测方法，包括：在与施加电压的导线的纵向交叉的方向扫描电场；和确定生成由不同地变化的电场分布形成的第一差异图案的导线被认为是具有开口缺陷的缺陷导线。

应该理解，前面的一般说明和下面的对本发明的详细说明两者是示例性的和解释性的，并且将要提供对所要求的本发明的更进一步的解释。

附图说明

被包括以提供对本发明进一步理解的并一起构成本申请的一部分的附图，说明本发明的实施例，并与说明书一起，用于解释本发明的原理。在图中：

图1是按照本发明的实施例的导线故障检测装置的示意图；

图2是说明当通过按照本发明的实施例的故障检测装置的电场传感器扫描面板上的导线时电场传感器的输出信号的曲线图；

图3是说明使用在图1中描述的故障检测装置找出有缺陷的导线中的开口缺陷位置的过程的视图；

图4是说明当通过在图1中描述的故障检测装置的电场传感器第二次扫描具有开口缺陷的缺陷导线时电场传感器的输出信号的曲线图；

图5是说明按照本发明的实施例的导线故障检测方法的流程图；

图6是按照本发明的另一个实施例的导线故障检测装置的示意图；和

图7是说明当通过在图6中描述的故障检测装置的电场传感器扫描面板上的导线时电场传感器的输出信号的曲线图。

具体实施方式

现在，将详细说明本发明的优选的实施例、在附图中说明其实例，尽可能相同的附图标记将被用于在全部附图中引用相同或者相似的部分。

图1示意性地说明按照本发明的实施例的导线故障检测装置。

参考图1，本发明的导线故障检测装置包括一个电源101，电源101提供DC电压到相互平行排列在测试面板上的导线103，和检测由施加到导线103的电压生成的电场信号的电场传感器105。

测试面板可以是显示板，施加电源的多个导线被相互平行排列在上面。例如，面板可以是液晶显示(LCD)板或者等离子(PDP)板。导线103可以形成为应用到显示装置的布线图。

各导线具有一个第一端和一个第二端，第一端连接到电源101，而电场传感器105以非接触状态被安置在第二端上。

下面将描述上述的故障检测装置的操作。

当从电源101施加DC电压到导线103时，围绕导线103形成一个电场。在这一状态中，当电传感器105以与导线103的纵向交叉的方向(y-方向)扫描导线时，能够获得周期性地重复的曲线图形式的电场分布。使用这一曲线图，可能确定在导线中是否存在开口缺陷。

即，导线103沿x-方向形成图案，而电场传感器以与x-方向垂直的y-方向扫描导线。这时，在第一次检测时，电场传感器105以其位于导线的第二端且DC电压被施加到导线的第一端的状态进行扫描，由此，它就能够识别是否有任何故障，例如开口缺陷，存在于导线中。

当电场传感器105扫描导线时，电场传感器105检测预定的电场信号。这时，因为特定的衰减信号模式被生成在导线103的开口位置110，所以，通过衰减信号模式能够确定是否有开口缺陷存在于导线103中。

图2为说明在通过图1中所示的故障检测装置扫描面板时的电场传感器的输出信号的曲线图。

在图2中，水平轴线表示电场传感器105的移动距离，而垂直轴线表示电场传感器105的传感器输出信号。

参考图2，按照电场传感器105的扫描方向，电场传感器的输出形成正弦波。

此时，在图形中，峰是对应于在电场传感器105正好通过导线103上方时出现的峰值10的输出信号，而谷是对应于在电场传感器105正好通过导线103之间形成的区域上方边时出现的谷值12的输出信号。即，随着电场传感器105更接近于导线103，电场传感器105检测的电场增强。

因此，当导线103的任何一根存在有开口缺陷并且电场传感器105以与具有开口缺陷的导线的纵向交叉的方向扫描导线时，即，当电场传感器105到达位置L1时，从电场传感器105输出的信号被衰减以表现为谷值12。

另外，优选地电场传感器105被定位于导线的第二端。当测试面板的尺寸变化时，优选电场传感器105的位置发生变化。即，当测试面板的尺寸被扩大时，电场传感器105应该在y-方向上从各导线103的一端扫描导线，从而找出具有缺陷的导线，而不管开口缺陷110所处的位置。

如上所述，当电场传感器105以与导线103的纵向交叉的方向扫描导线时，具有开口缺陷110的导线103能够被精确地识别出来。然而，在导线103中的开口缺陷110的位置不能够被精确地识别。即，虽然通过识别具有开口缺陷的导线能够确定测试面板是否有缺陷，但是，在导线103中的开口缺陷的精确位置不能够被识别。

下面将描述确定开口缺陷的精确位置的过程。

图3说明使用按照本发明的实施例的故障检测装置识别开口位置相对于导线的相对位置的过程。

参考图3，首先，使用本发明的故障检测装置，识别具有开口缺陷210的有缺陷的导线203，在电源201被连接到有缺陷导线203的一端的状态中电场传感器仅对有缺陷的导线203再次进行扫描操作，从而找出有缺陷的导线203中的开口缺陷210的精确位置。

更详细地说，由图1和2及其说明中可以注意到，通过对导线的y-方向的扫描操作，能够检测具有开口缺陷的缺陷导线。

然后，通过电源201，DC电压被施加到检测的缺陷导线。在这一状态中，当通过电场传感器205在x-方向扫描检测的缺陷导线203时，信号在缺陷导线203的开口位置处衰减，因此，精确地识别出开口缺陷210形成的位置。即，在具有开口缺陷110的缺陷导线首先被在图1中的y-方向的第一扫描操作检测以后，对有缺陷的导线进行在图1中的x-方向的第二扫描操作，因而找出在有缺陷的导线中的开口缺陷的精确位置。

然而，没有必要连续地执行第一和第二扫描操作。即，可以使用肉眼执行扫描操作中的一个，而使用电场传感器105和205执行另一个操作。

例如，使用电场传感器105执行第一扫描操作，第二扫描操作可以使用其它的直观检测，例如照相检测、肉眼检测、X-射线照片检测等，进行。

图4为说明在具有开口缺陷的有缺陷的导线被在图1中所示的故障检测装置的电场传感器第二次扫描时的电场传感器的输出信号的曲线图。

在图4中，水平轴线表示电场传感器205的移动距离，而垂直轴线表示电场传感器205的输出。

参考图4，可以注意到，当电场传感器205通过开口缺陷210上方时，输出信号急剧地降低。即，当电场传感器205沿x-方向移动时，电场出现在邻接导线203的区域。然而，电场传感器205通过邻接于开口缺陷210的位置L2上方的瞬间，电场传感器205的输出信号消失。因此，就能够设定位置L2作为开口缺陷210发生的位置。

然而，如上所述，使用直观检测方法可以执行第二扫描操作。

图5为说明按照本发明的实施例的用于导线的故障检测方法的流程图。

参考图5，在DC电压被施加到导线的状态中，在与导线的纵向交叉的方向对导线执行第一扫描操作(S1)。通过第一扫描操作获得导线的电场分布图(S2)。通过分析电场分布图检测具有开口缺陷的有缺陷的导线(S3)。

在有缺陷的导线中，在从电压被施加的第一端到开口缺陷形成的部分的第一段中，由DC电压生成电场。然而，在从开口缺陷形成的部分到未施加电压的第二端的第二段中不生成电场。这就使得它能够检测具有开口缺陷的有缺陷的导线。即，通过使用电场传感器扫描导线的第二段，根据在第二段上是否生成电场可以识别在导线中是否存在开口缺陷。

在有缺陷的导线被检测以后，仅对有缺陷的导线执行第二扫描操作。第二扫描操作通过在与有缺陷的导线平行的方向移动电场传感器执行(S4)。

在第二扫描操作中，在从电压被施加的第一端到开口缺陷形成的部分的第三段中，由DC电压生成电场。然而，在从开口缺陷形成的部分到未施加电压的第二端的第四段里，不生成电场。因此，在第三和第四段之间的边界部分变成开口缺陷发生的位置。

即，确定在第三和第四段之间的边界部分是发生开口缺陷的位置(S5)。

然而，如在前面的说明中所述，可以使用直观检测方法执行第二扫描。

图6表示按照本发明的另一个实施例的用于导线的故障检测装置。

参考图6，除了使用两个电场传感器以外，该实施例与前述的实施例是相同的。即，这一实施例的故障检测装置包括：一个电源301，电源301提供DC电压到相互平行排列在测试面板上的导线303，和第一和第二电场传感器305和307，第一和第二电场传感器305和307检测由施加到导线303的电压生成的电场信号。

即，导线303沿x-方向被布图在测试面板上，并且，第一和第二电场传感器305和307以垂直于x-方向的y-方向扫描导线。

电源301被连接到导线303的第一端，以提供DC电压到导线303，因此形成围绕导线303的电场。通过第一和第二电场传感器305和307检测围绕导线303生成的电场。尤其是，通过第一和第二电场传感器305和307两者检测电场。

第二电场传感器307以与导线303的纵向交叉的y-方向在连接到电源301的导线303的第一端扫描导线303。第一电场传感器305以与导线303的纵向交叉的y-方向，在导线303的第二端扫描导线。

导线303的开口缺陷被确定在第一和第二电场传感器305和307之间的位置。

因此，在没有形成开口缺陷的导线中，当从第二电场传感器307的电压值减去第一电场传感器305的电压值时，差电压值为0。然而，在具有开口缺陷的导线中，计算预定差值。

图7为说明当通过在图6中描述的故障检测装置的第一和第二电场传感器扫描在面板上的导线时各第一和第二电场传感器的输出信号的曲线图。

参考图5，当从第一电场传感器305输出的信号减去第二电场传感器307输出的信号时，仅有在开口缺陷310被形成的位置处检测到信号。因此，简单地根据是否生成信号，就能够确定是否存在具有开口缺陷的导线。即，不需要如在前面的实施例中那样连续地监视输出信号的变化。因此，用户能够更方便地使用该装置。

另外，当确定存在具有开口缺陷的导线时，为了精确地找出开口缺陷在导线中形成的位置，第二扫描操作被执行，或者其它的直观检测被执行。

或者，也能够使用三个以上的电场传感器扫描导线。在这种情况中，因为发生导线故障的特定须能够被识别，所以，能够更精确地检测导线的故障点。即，可以通过在一对电场传感器之间的特定段检测开口缺陷，在第一次扫描操作以后能够更有效地执行直观检测。

按照本发明，在DC电压被施加到导线的状态下，通过电场传感器扫描形成在测试面板上的多个导线，能够快速地检测开口缺陷。因此，通过在这些过程之间的全部直观检测，有效的生产管理变成可能。

因此，由于本发明的故障检测装置被设计成简单的结构并且检测方法变得简单，所以，即使在面板的尺寸被改变时，通过简单地改变电场传感器的位置，能够有效地实现检测。

另外，能够更精确地识别导线的故障位置。

本领域熟练技术人员将会明白：能够对本发明进行各种修改和变化。因此，应该注意到：本发明覆盖落入本发明的权利要求及其等同范围中对本发明的所有的修改和变化。

Claims (14)

1、一种导线的故障检测装置，包括：

一个电源，电源提供电压到导线；和

一个电场传感器，电场传感器检测通过施加的电压生成在导线周围的电场，以致于用户根据电场的变化而确定是否在导线中存在开口缺陷。

2、按照权利要求1的故障检测装置，其中，导线为显示面板而形成图案。

3、按照权利要求1的故障检测装置，其中，电场传感器和电源分别被布置在导线的第一和第二端。

4、按照权利要求1的故障检测装置，其中，导线的数量是2，并且电源被设计成同时提供电压到所有的导线。

5、按照权利要求1的故障检测装置，其中，电场传感器沿着与导线的纵向平行的方向移动。

6、按照权利要求1的故障检测装置，其中，电场传感器的数量是2，它们被相互平行安置，并且相互分隔开。

7、一种导线的故障检测方法，包括：

施加电压到导线；和

通过使用电场传感器扫描导线获得电场分布，从而检测导线缺陷。

8、按照权利要求7的故障检测方法，其中，沿着导线的纵向进行导线的扫描。

9、按照权利要求7的故障检测方法，其中，设置有多条导线，并且，在与导线的纵向交叉的方向进行导线的扫描。

10、按照权利要求9的故障检测方法，其中，在特定的有缺陷的导线的纵向进行导线的扫描。

11、按照权利要求7的故障检测方法，其中，电场传感器设置有多个，该方法还包括通过同时扫描导线的电场传感器计算输出值。

12、按照权利要求11的故障检测方法，其中，导线传感器的数量是2，其在导线的相对端扫描电场以检测有缺陷的导线。

13、按照权利要求11的故障检测方法，其中，导线传感器的数量是3，其在与导线交叉的方向扫描导线以找出导线的缺陷区域。

14、一种用于多个导线的故障检测装置，包括：

一个电源，电源提供电压到导线；和

一个第一电场传感器，第一电场传感器通过在与导线交叉的方向扫描导线检测由施加的电压生成在导线周围的电场，以致于用户根据电场的变化而确定是否在导线中存在开口缺陷。

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