TW201926247A - 缺陷檢查方法及缺陷檢測系統 - Google Patents

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Abstract

缺陷檢查方法及缺陷檢測系統。缺陷檢查方法包括一影像擷取步驟與一轉換步驟。影像擷取步驟包括對一光學薄膜的一表面進行拍攝動作以產生一二維影像。轉換步驟包括將二維影像轉換成一灰階值曲線。灰階值曲線包括對應光學薄膜之一凹凸缺陷部分的缺陷灰階值曲線。

Description

缺陷檢查方法及缺陷檢測系統
本發明是有關於一種缺陷檢查方法及缺陷檢測系統，且特別是有關於用於光學薄膜之凹凸缺陷檢查方法。
隨著科技的進步，對於液晶顯示裝置所運用的各種光學組件的要求亦高。然而，於光學組件的生產過程中，卻容易因各種因素而產生瑕疵，進而降低顯示品質。因此，在光學組件的生產系統中係配置有缺陷之檢測系統，以及早排除具有缺陷的光學組件。
本發明係有關於一種缺陷檢查方法及缺陷檢測系統。
根據本發明之一方面，提出一種缺陷檢查方法，包括一影像擷取步驟與一轉換步驟。影像擷取步驟包括對一光學薄膜的一表面進行拍攝動作以產生一二維影像。轉換步驟包括將二維影像轉換成一灰階值曲線。灰階值曲線包括對應光學薄膜之一凹凸缺陷部分的缺陷灰階值曲線。
根據本發明之另一方面，提出一種缺陷檢查方法，包括影像擷取步驟與轉換步驟。影像擷取步驟包括對一光學薄膜的一表面進行拍攝動作以產生一二維影像。轉換步驟包括將根據二維影像的資料轉換成一三維資料。三維資料包括光學薄膜之一凹凸缺陷部分相對於一平坦部分的一高度差值。
根據本發明之又另一方面，提出一種缺陷檢測系統。缺陷檢測系統用於檢測一光學薄膜。缺陷檢測系統包括一光源、一影像擷取裝置、及一狹縫板。光源配置於光學薄膜之一側。影像擷取裝置配置於光學薄膜之另一側。狹縫板具有一狹縫。狹縫板配置於光源與光學薄膜之間，以使一入射光線穿過狹縫。影像擷取裝置係偏移自光源與狹縫的延伸連線。當影像擷取裝置的影像感測器對準於光源與狹縫的延伸連線時，所感測出的影像亮度為I0 。當影像擷取裝置於平行光學薄膜之移動方向上偏移自光源與狹縫的延伸連線時，所感測出的影像亮度為I1 。I1 /I0 係為0.5～0.9可觀測光學薄膜的一缺陷位置點。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示根據本發明一實施例概念之光學薄膜的缺陷檢查方法，方法可包括影像擷取步驟S901、轉換步驟S902、顯示步驟S903與判斷步驟S904。
一實施例中，缺陷檢查方法可利用第2圖繪示缺陷檢測系統100執行。請參照第2圖，缺陷檢測系統100可用於檢測被移送之光學薄膜10，光學薄膜10在生產線上經由輥輪11沿著一移動方向D1而被搬運，藉由缺陷檢測系統100可即時辨別缺陷，以及早排除具有缺陷的部分。在一實施例中，本發明可用於檢測光學薄膜捲材或片狀光學薄膜。
缺陷檢測系統100可適用於各種光學薄膜10。舉例來說，光學薄膜10可為一單層或多層膜片，例如可為一偏光片、相位差膜、增亮膜或其他對光學之增益、配向、補償、轉向、直交、擴散、保護、防黏、耐刮、抗眩、反射抑制、高折射率等有所助益的膜片；於前述偏光片之至少一面附著有保護薄膜之偏光板、相位差薄膜等；保護薄膜，材料例如可選自：纖維素系樹脂、丙烯酸系樹脂、非結晶性聚烯烴系樹脂、聚酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂及其組合，但本揭露不限於這些薄膜。
缺陷檢測系統100包括一光源110以及一影像擷取裝置120。可例如是螢光燈、金屬鹵素燈或LED燈，光源110具有一發光面110a。在一較佳的實施例中，光源110為LED燈。影像擷取裝置120可為線掃描相機，其具有影像感測器，影像感測器例如是感光耦合元件(Charge Coupled Device, CCD)或是任何具有光電轉換能力的元件。
如第2圖所示，光源110和影像擷取裝置120係配置於被移送之光學薄膜10的相對二側。具體而言，光源110係從光學薄膜10之一側照射光，而影像擷取裝置120於光學薄膜10的另一側接收穿透光學薄膜10之光線的透射光圖像。本揭露中，光的照射角度並未特別限定。在一實施例中，光源110係於光學薄膜10之一側垂直地照射光，亦即，沿著光源110之發光面110a之光軸LA的入射光線Li係垂直於光學薄膜10的表面照射。於此，所述之光軸LA係一條假想線，其為發光面110a之法線。在一實施例中，影像擷取裝置120是正對著光學薄膜10的表面拍攝影像，也就是說，影像擷取裝置120係朝著平行於光源110之發光面110a之光軸LA的方向拍攝光學薄膜10，亦即影像擷取裝置120並未呈傾斜的角度拍攝光學薄膜10。
在一實施例中，缺陷檢測系統100更具有一狹縫板130，狹縫板130可由金屬、陶瓷或高分子材料所製成。狹縫板130配置於光源110與光學薄膜10之間，用以侷限光線行進的角度。在一實施例中，光源110之發光面110a之光軸LA與狹縫130s之中軸線(未標示)的延伸連線係垂直於光學薄膜10的表面，以限制穿過狹縫130s之入射光線Li垂直於光學薄膜10的表面照射。
影像擷取裝置120可在平行於光學薄膜10之移動方向D1上移動，例如可由一移動單元來控制影像擷取裝置120的移動，以使影像擷取裝置120偏移光源110與狹縫130s的延伸連線配置。另一實施例中，亦可使影像擷取裝置120固定不動，而光源110與狹縫板130同時一體地於平行光學薄膜10之移動方向D1上移動(或相反方向)，以使影像擷取裝置120偏移自光源110與狹縫130s的延伸連線。
由於入射光線Li穿過狹縫130s時會產生繞射效應，因此在光學薄膜10上會產生亮暗交錯的干涉條紋，以更便於檢測出光學薄膜10上的凹凸缺陷所造成的亮度變化。此外，當穿過狹縫130s的入射光線Li穿過光學薄膜10上厚度局部變化的區域P，即凹凸缺陷時，光線會產生散射。由於影像擷取裝置120係偏移自光源110與狹縫130s的延伸連線，故影像擷取裝置120可接收一部分的散射光線Ls，而影響影像擷取裝置120所接收的光量。另一方面，當不具有凹凸缺陷的情況中，由於不會產生散射光線，故影像擷取裝置120所接收的光量不會變化。藉此，只要入射光線Li穿過光學薄膜10上的凹凸缺陷，光線即會產生散射而影響影像擷取裝置120所接收的光量，與未具有凹凸缺陷的區域相比之下，影像擷取裝置120所接收的影像亮度會有變化，故可提升凹凸缺陷區域的影像對比，而能更容易地檢測出是否有缺陷存在。
其中，當影像擷取裝置120的影像感測器對準於光源110與狹縫130s的延伸連線時，所感測出的影像亮度為I0 。接著，若影像擷取裝置120於平行光學薄膜10之移動方向D1上移動而偏移自光源110與狹縫130s的延伸連線時，所感測出的影像亮度下降至I1 。在本揭露中，可根據I1 /I0 的比值範圍來調整影像擷取裝置120或光學薄膜10的偏移量。當I1 /I0 的範圍落在0.5～0.9之間，較佳的範圍I1 /I0 在0.8～0.85之間時，可足以觀察出光學薄膜10之凹凸缺陷所造成的亮度變化，而定位出缺陷位置點。在一實施例中，可於此製程中，同時標記此凹凸缺陷位置點於光學薄膜10之上。
此外，缺陷檢測系統100更包括一影像處理單元12、一週期訊號產生單元14、一控制單元13及一顯示單元17。影像處理單元12可接收並處理影像擷取裝置120所發送的影像訊號，以對訊號進行影像處理，影像處理單元12例如可為影像擷取卡。週期訊號產生單元14可依據光學薄膜10的移送速度發送一週期訊號，例如可為編碼器。控制單元13可耦接於影像處理單元12與顯示單元17，並接收來自週期訊號產生單元14的週期訊號，以及對影像擷取裝置120傳輸攝像訊號，控制單元13例如可為電腦。藉此，作業人員得以從控制單元13及顯示單元17取得影像擷取裝置120所拍攝之透射光圖像(資訊)，以檢測影像中是否缺陷。顯示單元17可包括任何能對使用人員顯示影像的顯示裝置，例如液晶顯示器、LED顯示器等等，也可具有供使用人員以觸控方式操作介面的觸控功能。
如第3圖所示，一實施例中，對光學薄膜10進行影像擷取步驟S901所得的二維影像250，即影像擷取裝置120所發送的影像訊號。二維影像250包括分別對應光學薄膜10之厚度局部變化的區域，即凹凸缺陷部分的一缺陷影像252與平坦部分，即表面平整的非缺陷部分的一平面影像254。一實施例中，影像擷取步驟S901所得之二維影像250中，缺陷影像252的像素灰階係異於平面影像254的像素灰階。如第3圖所示，缺陷影像252包括第一像素部分256與第二像素部分258，其中第一像素部分256係亮像素部分，第二像素部分258係暗像素部分。亮像素部分的像素灰階可高於平面影像254的像素灰階。暗像素部分的像素灰階可低於平面影像254的像素灰階。
由影像擷取步驟S901所得之二維影像250只能顯示出凹凸缺陷部分的二維變形量，即視角在正面對光學薄膜10之平坦部分方向時能檢測到的長度、寬度、直徑、半徑、面積等變形量。但在一些情況下，對於光學薄膜10的品質評估，凹凸缺陷部分的第三維型變量，即高度形變資料比二維平面形變資料具有更重要的參考價值。
因此，根據本揭露之實施例概念，係可透過轉換步驟S902、顯示步驟S903得知凹凸缺陷部分相對於平坦部分凹下、凸起的程度，例如凹下、凸起區域的高度值，而大幅增加檢測光學薄膜10之品質的精準度。
一實施例中，根據本揭露之實施例概念，係可透過轉換步驟S902、顯示步驟S903得知凹凸缺陷部分相對於平坦部分凹下、凸起的程度，例如凹下、凸起區域的最大高度值。
一實施例中，係由控制單元13執行轉換步驟S902、判斷步驟S904，並可由顯示單元17執行顯示步驟S903。
實施例中，可選擇性地先執行一訊號加強步驟S9021，以將二維影像250轉換成一加強二維影像350。
一實施例中，訊號加強步驟S9021可包括將如第3圖所示之二維影像250根據像素灰階轉換成如第4圖以所示之灰階顯示像素的加強二維影像350。
一實施例中，訊號加強步驟S9021係以平面影像254設定為基準灰階值，並以基準灰階值對應調變缺陷影像252的灰階值。如第4圖所示，可將平面影像254從原來的基準灰階值像素轉換為灰階值更低的深色背景影像，以強化平面影像254與缺陷影像252之間的灰階差異，進一步凸顯出缺陷影像252的範圍，以能夠更精確地擷取出缺陷影像252，以產生加強二維影像350。
接著，執行轉換步驟S902。轉換步驟S902包括一第一轉換步驟S9022，第一轉換步驟S9022包括將加強二維影像350轉換成一灰階值曲線，如第5圖所示。舉例來說，可透過影像處理方法進行轉換。例如能以平面影像254設定為基準灰階值，並以基準灰階值對應調變缺陷影像252的灰階值，以將加強二維影像350之缺陷影像252的每個位置之灰階值沿剖面線AB形成一對應之灰階值曲線。
一實施例中，如第5圖所示，顯示步驟S903可於顯示單元17顯示產生後之加強二維影像350之缺陷影像252沿剖面線AB所對應之灰階值曲線。
舉例來說，於灰階值曲線中，缺陷影像252之第一像素部分256的灰階值係大於基準灰階值128，第二像素部分258的灰階值係小於基準灰階值128。基準灰階值並不限於第5圖所示的數值128，於其他實施例中也定義為其他數值。
一實施例中，亦可省略前述訊號加強步驟S9021，而直接執行第一轉換步驟S9022，製作轉換針對二維影像250之缺陷影像252沿剖面線AB所對應之灰階值曲線。第一轉換步驟如前實施例所述，在此不再贅述。
但第5圖之灰階值曲線能表示出缺陷凹下、凸起的程度，仍無法直接對應表示出凹凸缺陷部分的實際高度數值。
因此，一實施例中，轉換步驟S902更可包括一第二轉換步驟S9023，以將如第5圖所示之灰階值曲線轉換成一三維資料，其中三維資料包括光學薄膜10之凹凸缺陷部分相對於平坦部分的實際高度差值。
一實施例中，第二轉換步驟S9023包括：一運算步驟及一比對步驟。例如對第5圖的灰階值曲線先進行一運算步驟後，再經比對步驟以產生一三維資料。
一實施例中，運算步驟包括基於灰階值曲線的灰階值差、灰階值比例、灰階值微分、灰階值積分、或上述之組合進行運算，但不限於此，亦可採用其他的統計方式進行運算分析。以下實施例之第二轉換步驟，係以灰階值積分作為運算方式進行說明，但本發明並不以此為限。
比對步驟包括：將運算步驟之結果，例如灰階曲線積分對應實際缺陷樣本數據，以得到一實際缺陷高度之三維資料。
一實施例中，實際缺陷樣本數據的蒐集方式，請同時參照第7圖與第8圖。第7圖與第8圖係事先利用表面輪廓量測儀器量測缺陷樣本之實際三維資料，以得到缺陷樣本之三維資料。
請參照第7圖，在一實施例中，三維資料包括以顏色顯示高度的圖像471，及顯示顏色對應之高度值的圖像473。一實施例中，圖像471即可表示光學薄膜10之凹凸缺陷部分及附近平坦部分的分佈輪廓，其中高度為0的部分即為平坦部分，高度大於、小於0的部分即為凹凸缺陷部分，且相對於平坦部分，即數值0的差異數值即為凹凸缺陷部分實際凹下或凸起的高度數值。使用者能透過此資料直接了解光學薄膜10之凹凸缺陷部分相對於平坦部分凹下或凸起的實質高度值。
一實施例中，係將第7圖所示之最大高度做為第6圖所示之灰階曲線積分與實質高度值之關係中的對應高度。
請參照第8圖，另一實施例中，三維資料包括凹凸缺陷部分的剖面位置與對應之高度差值的關係曲線。使用者能透過此資料直接了解光學薄膜10之凹凸缺陷部分相對於平坦部分凹下或凸起的實質高度值。
一實施例中，可以第8圖所示之最大高度值做為第6圖所示之灰階曲線積分與實質高度值之關係中的對應高度。
呈上所述，經過第二轉換步驟S9023後，可獲得如第6圖所示之灰階曲線積分與實質高度值之關係圖。
接著，一實施例中，判斷步驟S904可根據凹凸缺陷部分的實質高度值判斷光學薄膜10的形變程度並設定產品出貨規格水準。一實施例中，如第6圖所示，舉例來說，可利用實質高度值的設定規格來作為評估依據。舉例來說，實質高度值大於設定規格的凹凸缺陷部分可用作評估光學薄膜10是否能作為產品出貨的依據，小於設定規格的凹凸缺陷部分則可忽略不計。
一實施例中，設定規格可僅設定單一個數值，或依不同的評估標準使用不同的數值。一實施例中，設定規格為5µm，若光學薄膜10在1cm2 面積中發現6個以上實質高度值大於此設定規格的凹凸缺陷部分，表示缺陷的群集密度過高，則判定光學薄膜10品質不良，無法作為產品出貨。另一實施例中，設定規格為7µm，若光學薄膜10發現有實質高度值大於此設定規格的凹凸缺陷部分，無論缺陷數量多少，皆判定光學薄膜10品質不良，無法作為產品出貨。判斷步驟S904並不限於利用控制單元13自動化判斷。其他實施例中，一些情況下，也可藉由操作人員透過顯示單元17所顯示的資訊進行人為判斷。本揭露不限於此，可根據實際需求使用其他的評估方法。
根據以上，本發明之實施例中，係將影像擷取步驟所得之只能提供二維平面尺寸資訊的缺陷影像，透過轉換步驟轉換成包括缺陷實質高度值的三維資訊，並能透過缺陷高度資訊判斷光學薄膜之凹凸缺陷部分在高度上的變形程度，因此能更精準評估光學薄膜的品質。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧光學薄膜
11‧‧‧輥輪
12‧‧‧影像處理單元
13‧‧‧控制單元
14‧‧‧週期訊號產生單元
17‧‧‧顯示單元
100‧‧‧缺陷檢測系統
110‧‧‧光源
110a‧‧‧發光面
120‧‧‧影像擷取裝置
130‧‧‧狹縫板
130s‧‧‧狹縫
250‧‧‧二維影像
252‧‧‧缺陷影像
254‧‧‧平面影像
256‧‧‧第一像素部分
258‧‧‧第二像素部分
350‧‧‧加強二維影像
471、473‧‧‧圖像
D1‧‧‧移動方向
LA‧‧‧光軸
Li‧‧‧入射光線
Ls‧‧‧散射光線
P‧‧‧區域
S901‧‧‧影像擷取步驟
S902‧‧‧轉換步驟
S903‧‧‧顯示步驟
S904‧‧‧判斷步驟
S9021‧‧‧訊號加強步驟
S9022‧‧‧第一轉換步驟
S9023‧‧‧第二轉換步驟
第1圖繪示根據本發明一實施例概念之缺陷檢查方法。 第2圖繪示根據本發明一實施例概念之缺陷檢測系統。 第3圖為一實施例中對光學薄膜進行影像擷取步驟所得的二維影像。 第4圖為一實施例中經轉換步驟後得到的二維影像。 第5圖為一實施例中經轉換步驟所得二維影像之缺陷影像沿剖面線所對應之灰階值關係曲線。 第6圖顯示一實施例中凹凸缺陷部分其灰階值積分與實質高度值的關係。 第7圖為一實施例中凹凸缺陷部分的圖像。 第8圖為一實施例中凹凸缺陷部分的剖面位置對應高度值的曲線。

Claims (11)

  1. 一種缺陷檢查方法，包括： 一影像擷取步驟，包括對一光學薄膜的一表面進行拍攝動作以產生一二維影像；及 一轉換步驟，包括將該二維影像轉換成一灰階值曲線，該灰階值曲線包括對應該光學薄膜之一凹凸缺陷部分的缺陷灰階值曲線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷檢查方法，其中該轉換步驟包括將該影像擷取步驟所得該二維影像根據像素灰階轉換成該灰階值曲線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷檢查方法，其中該二維影像包括分別對應該光學薄膜之該凹凸缺陷部分與一平坦部分的缺陷影像與平面影像， 該缺陷影像的像素灰階係異於該平面影像的像素灰階。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷檢查方法，更包括一資料顯示步驟，包括將該灰階值曲線顯示在一顯示單元中，其中顯示的資料包括該二維影像之缺陷影像的剖面位置與對應灰階值的關係曲線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷檢查方法，更包括一判斷步驟，包括根據該缺陷灰階值曲線判斷該光學薄膜之該凹凸缺陷部分的形變情況。
  6. 一種缺陷檢查方法，包括： 一影像擷取步驟，包括對一光學薄膜的一表面進行拍攝動作以產生一二維影像； 一轉換步驟，包括將根據該二維影像的資料轉換成一三維資料，該三維資料包括該光學薄膜之一凹凸缺陷部分相對於一平坦部分的一高度差值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之缺陷檢查方法，更包括於該轉換步驟前，進行一訊號加強步驟，其中該訊號加強步驟係以基準灰階值對應調變該二維影像而形成一灰階顯示像素的影像。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之缺陷檢查方法，其中該轉換步驟包括： 將該二維影像轉換成一灰階值曲線；及 將該灰階值曲線轉換成該三維資料。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之缺陷檢查方法，其中將該灰階值曲線轉換成該三維資料包括基於灰階值差、灰階值比例、灰階值微分、灰階值積分、或上述之組合做運算。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之缺陷檢查方法，更包括一判斷步驟，包括根據該高度差值判斷該光學薄膜的形變程度。
  11. 一種缺陷檢測系統，用於檢測一光學薄膜，並包括： 一光源，配置於該光學薄膜之一側； 一影像擷取裝置，配置於該光學薄膜之另一側；及 一狹縫板，具有一狹縫，該狹縫板配置於該光源與該光學薄膜之間，以使一入射光線穿過該狹縫； 其中，該影像擷取裝置係偏移自該光源與該狹縫的延伸連線，其中當該影像擷取裝置的影像感測器對準於該光源與該狹縫的延伸連線時，所感測出的影像亮度為I0 ； 當該影像擷取裝置於平行該光學薄膜之移動方向上偏移自該光源與該狹縫的延伸連線時，所感測出的影像亮度為I1 ；且 其中，I1 /I0 係為0.5～0.9可觀測該光學薄膜的一缺陷位置點。
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