FR2607989A1

FR2607989A1 - Procede et dispositif d'acquisition optique d'une scene plane definie par le trace, sur un support reflechissant, de formes transparentes

Info

Publication number: FR2607989A1
Application number: FR8617180A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-06-10

Abstract

POUR FAIRE L'ACQUISITION OPTIQUE D'UNE SCENE PLANE DEFINIE PAR LE TRACE, SUR UN SUPPORT REFLECHISSANT, DE FORMES TRANSPARENTES D'EPAISSEUR ET D'INDICE DE REFRACTION CONSTANTS, ON PREVOIT D'ECLAIRER LADITE SCENE PLANE PAR UNE SOURCE DE LUMIERE AYANT UNE LONGUEUR D'ONDE TELLE QU'ELLE DONNE NAISSANCE, PAR REFLEXION A LA FOIS A LA SURFACE DESDITES FORMES ET A LA SURFACE DU SUPPORT SOUS-JACENT, A DES INTERFERENCES DESTRUCTRICES. POUR METTRE EN OEUVRE CE PROCEDE, ON PREVOIT, DANS UN DISPOSITIF D'ACQUISITION OPTIQUE COMPORTANT ESSENTIELLEMENT UN SUPPORT PLAN OU ASSUJETTIR UNE SCENE PLANE, UNE SOURCE DE LUMIERE POUR L'ECLAIRER, ET UNE CAMERA MOBILE DANS UN PLAN, PAR RAPPORT A LA SCENE, POUR EN FAIRE L'ACQUISITION, D'INTERCALER ENTRE LA SOURCE DE LUMIERE ET LA SCENE UN ORGANE DE SELECTION DE LONGUEUR D'ONDE, TEL QU'UN MONOCHROMATEUR. GRACE A CE DISPOSITIF ON PEUT, EN PARTICULIER, VERIFIER LES JEUX D'ELECTRODES TRANSPARENTES DES ECRANS PLATS AU MOYEN D'UN SYSTEME INFORMATIQUE DE TRAITEMENT D'IMAGE.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé d'acquisition optique d'une scène plane définie par le tracé, sur un support réfléchissant, de formes transparentes.

Cette invention a essentiellement pour but de permettre le traitement informatique de l'image numérisée d'une scène plane définie par le tracé, réalisé au moyen d'une substance transparente, de formes quelconques sur une plaque ou une feuille réfléchissante, opaque ou transparente, ainsi que de l'image numérisée de plusieurs tracés de ce type, ayant respectivement pour support des feuilles ou des plaques transparentes superposées les unes aux autres.

De façon usuelle., le traitement informatique proprement dit de limage numérisée d'une scène plane est précédé de l'acquisition optique de ladite scène : une caméra, à capteurs CCD par exemple, balaye la scène et délivre des informations analogiques qui sont ensuite converties en informations numériques et fournies à un ordinateur.

Cette phase d'acquisition optique est essentielle, puisque la pertinence du traitement informatique dépend de la qualité de l'image captée par la caméra, c'est-à-dire, pour être plus précis de l'adéquation de l'image captee au type de traitement auquel on veut la soumettre. C'est ainsi que, si la scène à traiter est définie par deux ensembles de formes significatives complémentaires, distinctes par leurs propriétés lumineuses respectives (leur pouvoir absorbant ou réfléchissant, par exemple), on cherchera a obtenir une image aussi contrastee que possible de ces formes, qui donc les différenciera le plus nettement possible l'une de l'autre, et non pas une image qui en restituerait toutes les nuances et ne présenterait pas une solution de continuité entre ces deux ensembles de formes.C'est typiquement le cas des circuits
Imprimés, que l'on soumet, en fin de fabrication, à un traitement informatique destiné à en vérifier la conformité à un modèle donné ou à un ensemble de prescriptions générales réglant leur conformation (largeur des pistes conductrices, des plages isolantes, diamètre des pastilles, etc.). Il va de soi que ce qui importe alors est d'obtenir une image du circuit à traiter où le réseau des conducteurs métalliques se détache nettement de la plaque de matériau composite isolant qui lui sert de support et non pas une image où les taches d'oxydation des conducteurs et les zones de l'isolant moins absorbantes que la moyenne apparaîtraient distinctement.Pour obtenir une image aussi contrastée que possible d'une scène de ce type, I'un des moyens utilisés consiste à exposer ladite scène, lors de son acquisition par la caméra, å un éclairage adéquat. Le brevet français 2 251 854 et la demande de brevet français 85 09959 décrivent des dispositifs lumineux adaptés a cette fin.

Il va de soi que tous les dispositifs et les procédés mis au point jusqu'à présent pour accroître la qualité -au sens qui a été défini plus haut- de l'acquisition d'une scène constituée de deux ensembles de formes complémentaires distincts par leur propriétés lumineuses, que ces deux ensembles soient opaques ou qu'ils soient définis par un tracé opaque sur un support transparent, sont inutilisables dans le cas .d'une scène constituée par deux ensembles de formes complémentaires définis par un tracé transparent sur un support réfléchissant opaque ou transparent.

Le cas se présente en particulier avec les écrans plats, sur la fabrication desquels on s'appuiera dans ce qui va suivre pour décrire l'invention, étant entendu que le champ d'application de ladite invention n'est pas limité à ce domaine technologique particulier. De façon connue, un écran plat se compose de deux jeux d'électrodes situés dans deux plans parallèles séparés par une couche d'un composant émettant de la lumière ou modifiant la nature de la lumière lorsqu'il est soumis à champ électrique, (généralement, ce composant intercalaire est un diélectrique, ou une enveloppe remplie de cristaux liquides ou de cellules gazeuses à pl.asma). Chacun des jeux d'électrodes comporte une série d'électrodes parallèles, isolées les unes des autres et quasi jointives.Les deux jeux d'électrodes sont disposés l'un vis-à-vis de l'autre de façon que leurs électrodes soient perpendiculaires. Lorsqu'une des électrodes de chacun des jeux est parcourue par un courant, il se crée, à l'endroit de leur intersection, un champ électrique qui excite le composant intercalaire : le pixel, défini par cette Intersection, devient alors lumineux et l'intensité du rayonnement qu'il émet est proportionnel au champ électrique auquel il est soumis, c'est-à-dire à la différence de potentiel qui existe entre les électrodes concernées.

Naturellement, pour que la lumière émise par le pixel puisse être visible, un au moins des deux jeux d'électrodes doit être transparent.

C'est ainsi que l'on fabrique des écrans plats comportant un jeu d'électrodes opaques (électrodes métalliques, en or ou en aluminium, par exemple) et un jeu d'électrodes transparentes (électrodes faites d'oxydes métalliques, d'oxyde d'indium et d'étaln, par exemple) et des écrans plats comportant deux jeux d'électrodes transparentes.La fabrication des écrans plats, qui va etre décrite en détall plus loin, est assez délicate et il est essentiel, sl l'on veut éviter un taux de rebut
Important des écrans en fin de fabrEcatlon, c'est-à-dire des écrans sur lesquels la valeur ajoutée est considérable, que l'on vérifie lesdits écrans en cours de fabrication et en particulier que l'on s'assure de l'intégrité de chacun des jeux d'électrodes Un défaut d'isolement entre deux électrodes, ou la coupure d'une électrode par exemple, qui entraine la neutralisation d'une ligne de pixels, suffit en effet à entraîner la mise au rebut d'un écran.

La vérification d'un jeU d'électrodes métalliques ne fait pas problème dans la mesure où elle représente un cas particulier simple de celle à laquelle on soumet les circuits imprimés -ces électrodes, contrairement aux zones conductrices (pistes, pastilles, plans de masse) d'un circuit imprimé, étant toutes rectilignes et présentant toutes la même largeur- et où elle est susceptible d'être effectuée par un dispositif de traitement d'image informatiaue. Il n'en va pas de même pour les jeux d'électrodes transparentes, que leur support soit opaque ou transparent, car les dispositifs d'acquisition de scène plane (caméra mobile dans un plan associée à une source de lumière) utilisés jusqu'a présent ne sont pas adaptés à la lecture de ce type de scène.Aussi, la vérification des électrodes transparentes des écrans plats est-elle effectuée jusqu'à présent par des opérateurs humains, au moyen de loupes binoculaires. Ce type de vérification, qui peut être particulièrement délicat dans le cas d'écrans comportant deux jeux d'électrodes transparentes séparés par un composant intercalaire egalement transparent (cas des composant intercalaires utilisés actuellement) -un jeu d'électrodes transparaissant alors sous l'autre-, présente l'inconvénient d'être très lent (à titre d'exemple, la vérification d'un écran de 0,4 m x 0,4 m demande environ huit heures de travail) et de n'être pas infaillible. Il convient, à la rigueur, à la fabrication de prototypes ou de très petites sérles, mais ne permet pas d'envisager une production en moyenne ou grande série.

C'est à résoudre le problème posé par la vérification de scènes définies par un tracé transparent sur un support réfléchissant que s'attache la présente invention, dont l'objet est un dispositif et un procédé d'acquisition optique de scènes de ce type (la vérification proprement dite étant effectuée, à partir des informations recueillies selon le procédé d'acquisition de l'lnventlon, par un dispositif informatique de traitement d'image, connu en soi).

Selon l'lnventlon, on prévoit un procédé d'acquisition optique d'une scène plane définie par le tracé, sur un support réfléchissant, de formes transparentes d'épaisseur et d'indice de réfraction constants, se caractérisant en ce que ladite scène plane est éclairée par une source de lumière ayant une longueur d'onde telle qu'elle donne naissance, par réflexion à la fois à la surface desdites formes et à la surface du support sous-jacent, à des interférences destructrices.

Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, on prévoit également un dispositif d'acquisition optique qui, outre
- un support plan où assujettir une scène plane,
- une source de lumière pour I'éclairer, et
- une caméra mobile dans un plan, par rapport à ladite scène, pour en faire l'acquisition, comporte un organe de sélection de longueur d'onde, tel qu'un monochromateur, pour sélectionner au moins une longueur d'onde, ledit organe de sélection de longueur d'onde étant intercalé entre la source de lumière et la scène, la lumière émise par ledit organe de sélection de longueur d'onde ayant une longueur d'onde telle qu'elle donne naissance, par réflexion à la fois à la surface desdites formes et à la surface du support sous-jacent, à des interférences destructrices.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite en relation avec la figure unique qui représente, vues en coupe schématique, six étapes de la fabrication d'un écran plat comportant deux jeux d'électrodes transparentes.

La figure la illustre la première étape de la fabrication d'un écran plat. Une plaque d'un matériau transparent 1, tel que du verre, est recouverte d'une couche 2 d'oxydes d'lndium et d'étain par un procédé physico-chimique. Cette couche d'oxydes métalliques transparente est enduite d'une couche 3 de gélatine photosensible (photoresist). Sur cette dernière couche on place un masque 4 qu'on insole. Le masque 4 reproduit le tracé d'un premier jeu d'électrodes (parallèles au plan de la feuille).

La figure In Il lustre l'étape de fabrication suivante, ou le masque 4 a été enlevé et où la couche 3 de photoresist a été développée. A ce stade, les zones non protégées de la couche 2 d'oxydes métalliques sont soumises à un traitement chimique qui les fait disparaître.

La figure 1D représente l'étape de fabrication où, après dissolution de la couche Interrompue de photoresist ayant servi de pochoir, la plaque de verre I ne supporte plus qu'un premier jeu d'électrodes transparentes. La fabrication de l'écran plat est alors interrompue pour permettre la vérification desdites électrodes.

La vérification proprement dite des électrodes, qui, grace à l'invention, peut être menée à bien par un système Informatique de traitement d'lmage, est précédée d'une phase d'acquisition optique, qui, selon 1'1nventlon, repose sur une méthode Interférentielle. Si on considère un rayon lumineux incident à une électrode transparente, ce rayon se réfléchit en partie à la surface de l'électrode et, comme l'électrode est transparente, en partie également à la surface du support réfléchissant de ladite électrode.Ces deux rayons réfléchis se comportent comme deux sources de mouvement vibratoire synchrone, de même fréquence, interférant avec une différence de phase qg = 2# #/#, ou A est la longueur d'onde et 6, la différence de marche, laquelle est égale à 2ne, n étant l'indice de réfraction des oxydes d'indium et d'étain et e étant l'épaisseur de l'électrode (e est de l'ordre de 0,14 ). Or, on sait Que pour ( = (2k + 1) n, c'est-à-dire pour #= (2k + 1 = #/2, + l)/2, les deux vibratlons lumineuses se détruisent en se superposant.Il en résulte qu'en choisissant une longueur d'onde # convenable (qui dépendra donc de l'épaisseur e et de l'indice de réfraction n de l'électrode), on peut créer le phénomène d'interférence destructrice qui vient d'être évoqué.

Eclairé par une source de lumière ayant une telle longueur d'onde, le jeu d'électrodes transparentes 2 deviendra donc visible et se détachera nettement de son support réfléchissant 3. il est à noter que l'utilisation de cette méthode interférentielle n'est possible que grâce aux procédés physico-chimiques employés pour déposer les oxydes d'lndlum et d'étain sur un support tel que du verre, procédés qui permettent de constituer des couches d'une épaisseur rigoureusement constante.

Comme il a été rappelé plus haut, les dispositifs d'acquisition optique de scène plane connus de l'art antérieur se composent essentiellement d'un système d'éclairage et d'une caméra mobile dans un plan relativement à la scène. Le système d'éclairage comporte une source de lumière quelconque, lampe à halogène par exemple, qui peut être disposée à distance de la scène à éclalrer, un faisceau de fibres optiques acheminant alors la lumière émise par la source à la scène (cas des systèmes décrits dans les brevets mentionnés ci-dessus).La caméra est généralement du type à capteurs CCD (charge-coupled device, c'est à-dire à transfert de charges), matricielle ou linéaire, cette dernière présentant l'avantage de pouvoir être déplacée à vitesse constante et d'être particulièrement adaptée aux systèmes de traitement d'image par suivi de formes, qui sont les plus performants existants actuellement (un système de ce genre est décrit dans la demande de brevet français 85 11535). Selon l'invention, pour faire apparaître distinctement les électrodes transparentes d'un écran plat et les rendre ainsi lisibles à une caméra, on prévoit d'intercaler, entre la source de lumière quelconque du système d'éclairage et la scène, un monochromateur permettant de sélectionner une longueur d'onde particulière.En outre, dans la mesure où, sur la scène ainsi éclairée, le contraste entre les électrodes et leur support est loin d'être aussi fort que, par exemple, celui qui existe entre les zones conductrices et les zones isolantes d'un circuit imprimé éclairé par les moyens habituels, on prévoit d'utiliser une caméra matricielle avec laquelle, pour une même vitesse d'acquisition, le temps d'exposition est, par rapport à celui d'une caméra linéaire, multiplié par le nombre de lignes que comporte la matrice de capteurs.

La vérification du premier jeu d'électrodes achevée, la fabrication de l'écran plat peut se poursuivre de trois façons différentes selon que le matériau intercalaire aux propriétés électro-optiques utilisé est constitué de cristaux liquides enclos dans une enveloppe de verre ou d'une couche de diélectrique déposée par un procédé physico-chimique sur la plaque de verre 1 et les électrodes qu'elle supporte et selon que le second jeu d'électrodes est fait dans un matériau Identique ou différent de celui dont est fait le premier jeu d'électrodes.

Si le matériau Intercalaire utilisé est constitué de cristaux liquides, on fabrique le second jeu d'électrodes sur l'enveloppe qui les contient exactement comme il vient d'être décrit à propos du premier jeu d'électrodes. Et après vérification de ce second jeu d'électrodes, on colle la seconde plaque ainsi obtenue sur la première, de façon que le matériau intercalaire soit pris en sandwich par les deux jeux d'électrodes.

Si le matériau intercalaire utilisé est un diélectrique, deux cas se présentent à nouveau, selon que le second jeu d'électrodes est fait dans un matériau identique ou différent de celui dont est fait le premier jeu d'électrodes. Dans le premier cas, la fabrication de l'écran plat,
Interrompue pour la vérification du premier jeu d'électrodes, est reprise a l'étape représentée sur la figure 14: le premier jeu d'électrodes 2 est recouvert, par un procédé physico-chimique connu en soi, d'une couche de diélectrique 5, laquelle est à son tour recouverte d'une couche 6 d'oxydes d'indium et d'étain, également par un procédé physico-chimique connu en sol.Cette dernière couche est endulte d'une couche 7 de gélatine photosensible (photoresist) sur laquelle on pose un masque 8 reproduisant le tracé d'un second jeu d'électrodes (perpendiculaires au plan de la feuille). La couche de gélatine photosensible 7 est insolée puis développée (figure 1e). C'est à ce stade que l'on effectue la vérification du second jeu d'électrodes 6, qui porte donc, non sur les électrodes elles-mêmes, mais sur le pochoir formé par le photoresist 7 développé.En effet, les diélectriques 5 utilisés usuellement étant transparents, si on exposait l'ecran achevé à une lumière de longueur d'onde propre a créer des Interférences destructrices à partir du second jeu d'électrodes, comme l'épaisseur et l'indice de réfraction de ces électrodes sont identiques à ceux des électrodes du premier jeu, il se créerait egalement des interférences destructrices a partir des électrodes de ce second jeu, lequel transparaîtrait sous le premier et rendralt toute prlse de vue par la caméra Inutile.Par conséquent, c'est le pochoir formé par le photoresist 7 développé que l'on soumet au dispositif d'acquisition de scène plane, décrit plus haut : l'épaisseur et l'indice de réfraction de cette couche de gélatine 7 transparente étant différents de ceux des électrodes 2 du premier jeu d'électrodes, la longueur d'onde de la lumière approprlée pour créer des Interférences destructrices à partir de la réflexion à la surface du photorésist 7 et à celle du diélectrique 6 sousjacent est donc différente de celle de la lumière qui en fait naître à partir de la réflexion à la surface desdites électrodes et à celle de leur support.Une fols le pocholr de photoresist vérifié, on passe à la dernière étape de fabrication de l'écran plat, qui consiste à faire disparaître les zones de la couche d'oxydes d'indium et d'étain 6 qui ne sont pas protégées. Le photoresist est alors dissous et l'écran plat se présente > vu en coupe, comme il est représenté sur la figure 1I.

Si le second jeu d'électrodes est fabriqué à partir d'une couche d'oxydes métalliques de nature ou d'épaisseur différentes de celles de la couche d'oxydes où a été gravé le premier jeu d'électrodes, il est sans intérêt de faire Intervenir la vérification du second jeu d'électrodes aussitôt après le développement de la couche de gélatine photosensible 7. On effectue donc cette vérification une fois l'écran plat achevé en calant le monochromateur du système d'éclairage de façon que la longueur d'onde de la lumière émise soit propre à la création d'interférences destructrices. Les deux jeux d'électrodes étant différents, cette seconde longueur d'onde sera différente de celle qui engendre les mêmes effets pour la première couche d'électrodes et seule cette dernière sera visible à la caméra.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits ; elle est, au contraire, susceptible de modifications et de variantes qui apparaitront à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé d'acquisition optique d'une scène plane définie par le tracé, sur un support réfléchissant, de formes transparentes d'épaisseur et d'indice de réfractlon constants, caractérisé en ce que ladite scène plane est éclairée par une source de lumière ayant une longueur d'onde telle qu'elle donne naissance, par réflexion à la fois à la surface desdites formes et à la surface du support sous-jacent, à des interférences destructrices.

2. Procédé d'acquisition optique des deux jeux d'électrodes transparentes d'un écran plat, fabriqué au cours des étapes suivantes:

a) dépôt, sur une plaque réfléchissante (I), d'une couche d'oxydes métalliques (2) transparents;

b) dépôt, sur la couche d'oxydes métalliques (2), d'une couche de gélatine photosensible (3), ladite gélatine étant transparente

c) insolation de la couche de gélatine photosensible (3) au travers d'un masque (4) définissant un premier jeu d'électrodes et développement de ladite couche

d) destruction des zones de la couche d'oxydes métalliques (2) non protégées par la gélatine et formation du premier jeu d'électrodes

e) dépôt sur les électrodes et leur support d'une couche de diélectrique (5) transparent

f) dépôt sur la couche de diélectrique (5) d'une couche d'oxydes métalliques (6) identique à la couche (2) de l'étape b

g) dépôt sur la couche d'oxydes métalliques (6) d'une couche de gelée photosensible (7);;

h) insolation de la couche de gelée photosensible (7) au travers d'un manque (8) définissant un second jeu d'électrodes et développement de ladite couche

i) destruction des zones de la couche d'oxydes métalliques (6) non protégées par la gélatine et constitution du second jeu d'électrodes

ledit procédé étant caractérise::

- en ce que l'acquisition optique du premier jeu d'électrodes prend place entre les étapes d et e de la fabrication de l'écran plat, la plaque réfléchissante (1) servant de support au premier jeu d'électrodes étant éclairée par une premlère lumière monochromatique de longueur d'onde telle qu'elle donne naissance, par réflexion à la fois à la surface desdites électrodes et à la surface de ladite plaque de verre sousjacente, à des interférences destructrices ;;et,

- en ce que l'acquisition optique du second jeu d'électrodes prend place entre les étapes h et I de la fabrication de l'écran plat, la couche d'oxydes métalliques (6) servant de support a la couche de gélatine photosensible (7) développée étant éclairée par une seconde lumière monochromatique de longueur d'onde telle qu'elle donne naissance, par réflexion à la fols à la surface de ladite couche de gélatine et à la surface de ladite couche d'oxydes métalliques sous-jacente, à des interférences destructrices.

3. Dispositif d'acquisition optique d'une scène plane définie par le tracé, sur un support réfléchissant, de formes transparentes d'épaisseur et d'indice de réfraction constants, comportant essentiellement

- un support plan où assujettir ladite scène,

- une source de lumière pour l'éclairer, et

- une caméra mobile dans un plan, par rapport à ladite scène, pour en faire l'acquisition, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre un organe de sélection de longueur d'onde pour sélectionner au moins une longueur d'onde, ledit organe de sélection de longueur d'onde étant intercalé entre la source de lumière et la scène, la lumière émise par ledit organe de sélection de longueur d'onde ayant une longueur d'onde telle qu'elle donne naissance, par réflexion à la fois à la surface desdites formes et à la surface du support sous-jacent, à des interférences destructrices.

4. Dispositif d'acquisition optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la caméra est une caméra CCD matricielle.

5. Dispositif d'acquisition optique selon une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'organe de sélection de longueur d'onde est un monochromateur.