TW201939014A - 用於檢測面板斑紋的光學檢測系統及其方法 - Google Patents
用於檢測面板斑紋的光學檢測系統及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
本發明係提供一種面板斑紋的光學檢測系統，用以檢測待測面板的斑紋瑕疵(Mura)，該光學檢測系統包括一白光輔助燈、一攝影機、以及一處理器。該白光輔助燈係設置於檢測區域的一側。該白光輔助燈係提供一白光光源至該待測面板上。該攝影機係設置於該檢測區域的一側，用以拍攝該檢測區域上的該待測面板，以獲得紅色、綠色或藍色成分的面板影像。該處理器係連接至該攝影機。該處理器經由該攝影機上獲取該待測面板的複數個該面板影像，並依據複數個該面板影像獲得該待測面板的斑紋瑕疵(Mura)。
Description
本發明有關於一種光學檢測系統，尤指一種用以檢測面板斑紋瑕疵的光學檢測系統。
自動光學檢查是工業製程中常見的代表性手法，利用光學儀器取得成品的表面狀態，再以電腦影像處理技術來檢出異物或圖案異常等瑕疵，因為是非接觸式檢查，所以可在中間工程檢查半成品。
關於面板的檢測，主要的檢查項目有點缺陷、線缺陷、斑紋(mura)缺陷(例如色斑紋、亮度斑紋等)等，其中斑紋檢測一般為顯示器產品分級的主要依據，直接影響到產品的售價。
斑紋缺陷(Mura)的形成，主要成因在於曝光製程上的缺失。由於目前液晶顯示器的面板尺寸越做越大，要完成整個面板的製作需要搭配接縫式曝光方法，將一片面板分割成數等分再將分割完後的部份面板擠進一片光罩裡面，利用接縫曝光方式來形成完整的面板。在接縫式曝光的交接處，由於機台移動精度的限制，閘極(Gate)金屬與源/汲極(Source/Drain)金屬發生堆疊誤差，因此造成不同曝光區域中的畫素其薄膜電晶體寄生電容不
同，因而產生不同的耦合(Coupling)效應，當在對這面板所有畫素寫入相同電壓時，期望能看到的是一個相同灰階的均勻畫面，但是由於各個曝光區的電容耦合效應不同，導致每個曝光區域灰階不同，因而形成亮度不均的情況。
現階段在製程上斑紋缺陷大多仍依賴作業員利用目視的方式進行檢測，然而不管是透過人工檢測或是機器視覺檢測，斑紋缺陷依據現有技術都難以於面板中被辨識出來。
本發明的目的，在於提供一種光學檢測系統，可以透過機器視覺的方式有效的檢測出面板上的斑紋缺陷(Mura)，並據此對面板進行分類。
為達到上述目的，本發明係提供一種面板斑紋的光學檢測系統，用以檢測待測面板的斑紋瑕疵(Mura)，該光學檢測系統包括一白光輔助燈、一攝影機、以及一處理器。該白光輔助燈係設置於檢測區域的一側。該白光輔助燈係提供一白光光源至該待測面板上。該攝影機係設置於該檢測區域的一側，用以拍攝該檢測區域上的該待測面板，以獲得紅色、綠色或藍色成分的面板影像。該處理器係連接至該攝影機。該處理器經由該攝影機上獲取該待測面板的複數個該面板影像，並依據複數個該面板影像獲得該待測面板的斑紋瑕疵(Mura)。
本發明的另一目的，在於提供一種面板斑紋的光學檢測方法，包括：提供一白光光源，設置於檢測區域一側，以照
射至待測面板上；提供一攝影機，設置於該檢測區域一側，用以拍攝該待測面板，以獲得紅色、綠色或藍色成分的面板影像；透過該攝影機獲取該待測面板的複數個該面板影像；以及依據複數個該面板影像獲得該待測面板的斑紋瑕疵。
本發明可有效的提升斑紋瑕疵(Mura)的檢測率，透過將面板解析為不同複數個面板影像可以有效解析出在斑紋瑕疵(Mura)於不同偏振光下的顯影，以針對斑紋瑕疵(Mura)對應不同屬性進行量化，並依此作為分類的依據。
本發明亦可以用於檢測面板或物件內側的殘留應力，經由複數個面板影像對面板或物件的殘留應力進行定量化分析。
100‧‧‧光學檢測系統
10‧‧‧攝影機
11‧‧‧攝影機本體
12‧‧‧偏振片
13‧‧‧透鏡
20‧‧‧白光輔助燈
30‧‧‧處理器
40‧‧‧切換式偏振片
P‧‧‧待測面板
Z‧‧‧檢測區域
步驟S01至步驟S04
步驟S41至步驟S42
步驟S05至步驟S06
圖1，本發明光學檢測系統的外觀示意圖。
圖2，本發明光學檢測系統的方塊示意圖。
圖3，偏振角度與色光影像的關係示意圖。
圖4，定量化分析的影像示意圖。
圖5，本發明另一實施態樣的外觀示意圖。
圖6，本發明光學檢測方法的流程示意圖(一)。
圖7，本發明光學檢測方法的流程示意圖(二)。
圖8，本發明光學檢測方法的流程示意圖(三)
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式
說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本發明之範圍，在此先行敘明。
本文中所稱之「包含或包括」意指不排除一或多個其他組件、步驟、操作和/或元素的存在或添加至所述之組件、步驟、操作和/或元素。「約或接近」或「基本上」意指具有接近於允許指定誤差的數值或範圍，以避免被任何不合理之第三方，違法或不公平的使用為理解本發明揭示之精確或絕對數值。「一」意指該物的語法對象為一或一個以上(即，至少為一)。
以下係針對本發明一較佳實施態樣進行說明，請一併參閱「圖1」及「圖2」，係為本發明第一實施態樣的外觀示意圖及方塊示意圖，如圖所示：本實施態樣係提供一種面板斑紋的光學檢測系統100，用以檢測待測面板P的斑紋瑕疵(Mura)。該光學檢測系統100包括一白光輔助燈20、一攝影機10、以及一連接至該攝影機10以及該白光輔助燈20的處理器30。
所述的白光輔助燈20係設置於檢測區域Z的一側。該白光輔助燈20係提供一白光光源至待測面板P上。其中，在此所指的「一側」係指該白光輔助燈20的白光光源可以照射到待測面板P並形成照射面的任何位置上，例如正面、背面、側面、側面與待測面板P表面間具有一傾角等，於本發明中不予以限制。於一較佳實施態樣中，該白光輔助燈20係為側向燈、背光燈、環
形燈或其他類此的光源，於本發明中不予以限制。
所述的攝影機10係設置於該檢測區域Z的一側，用以拍攝該檢測區域Z上的該待測面板P，以獲得紅色、綠色或藍色成分的面板影像。於一較佳實施態樣中，該攝影機10包含偏振光攝影機或全彩攝影機，其中該偏振光攝影機例如線性偏振光攝影機(Line Scan)或面偏振光攝影機(Area Scan)，可依據應用場合選擇，於本發明中僅於例示，並非用以限制本發明。該偏振光攝影機係透過一或複數個具有不同相位角度的偏振片，分別獲得紅光(RED)、綠光(GREEN)、藍光(BLUE)影像、或混合光(MIX)的面板影像。其中，在此所指的「一側」並非指該檢測區域Z的特定其中某一側，舉凡待測面板P所在檢測區域Z可以落入該攝影機10取像範圍內的位置，均屬於該「一側」的文意範圍內，在此先行敘明。
所述的處理器30係連接至該攝影機10及該白光輔助燈20用以控制該等裝置的工作。於一較佳實施態樣中，該處理器30係配合儲存單元工作，用以存取儲存單元的資料後，執行儲存單元內預存的程式。在此必須先說明的是，本發明中所述的處理器及儲存單元並不限制單個，於必要時亦可以經由複數個處理器及複數個儲存單元協同執行程式並完成工作。在另一較佳實施態樣中，處理器30亦可以與該儲存單元共構。該處理器30例如是中央處理器(Central Processing Unit；CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊
號處理器(Digital Signal Processor；DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits；ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device；PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合。
於該攝影機10為偏振光攝影機的實施態樣中，該攝影機10的主要結構除了攝影機本體11外，另外包括偏振片12、以及對應偏振片12設置的透鏡13。該透鏡13係可以對應經過的光束進行分光及準直，讓光束可以經由特定的角度進入偏振片12，經由偏振片12過濾特殊波長的光束後，供攝影機本體11的感測晶片獲得影像的資料。透過光路的設計，攝影機10可以於一次拍攝的情況下獲得整片待測面板P的三種偏振影像或全彩影像，減少站台設置的數量。
依據馬呂斯定律(Malus' law)，照射偏振光於偏振片，則透射光的輻照度I如以下公式：I=I 0 cos θ i ；其中，I 0是入射光的輻照度，θ i =θ 1-θ 0是偏振方向與偏振片的傳輸軸之間的夾角。
由上述公式可知，透過偏振夾角的不同可以獲得不同偏振方向的影像，並分別針對不同影像個別進行分析，部分特殊波長的光束較能反映出某些特殊的缺陷，透過提供不同角度的偏振片可以個別對於不同偏振角度的影像進行量化。
如「圖3」所示，偏振角度為0度時偏振光攝影機輸
出的影像為紅光影像，偏振角度為90度時偏振光攝影機輸出的影像為藍光影像，偏振角度為135度時偏振光攝影機輸出的影像為綠光影像。依據三種不同色光影像的色度或灰階，可以進行定量化分析，依據三種不同的色度判斷影像中斑紋缺陷程度，藉此可以檢測出色斑紋或亮度斑紋的缺陷。
該攝影機10除了可以進行斑紋缺陷的檢測外，也可以進行定性的殘留應力分析以及針對樣品進行相對偏振角度差的定量化分析。定量化分析藉由RGB不同色階變化可以得知待測面板P在任何位置的相對偏振角度變化，同樣也可以藉由不同色階的條紋密度高低來得知待測物的內部殘留應力多寡，例如「圖4」所示，虛線方框部分：單位面積內不同色階的條紋密度越高，表示內部殘留應力越大，實線方框部分：此區域的相對偏振角度差約為90°，內部也有殘留應力存在。針對雙折射介質材料、塑料、玻璃等具偏振特性的材料，能有更精準的偏振特性量測。
請一併參閱「圖5」，係揭示本發明另一實施態樣的外觀示意圖，如圖所示：於一較佳實施態樣中，可以預先將白光輔助燈20輸出的光束經由偏振片12過濾為特殊波長的色光照射待測面板P，以進一步強化該攝影機10在不同色光影像下的偏振性。如「圖4」所示，該白光輔助燈20與該檢測區域Z之間係設置有一切換式偏振片40。該處理器30(如「圖3」所示)切換該切換式偏振片40的角度，以輸出對應的光源。
請一併參閱「圖6」，本發明光學檢測方法的流程示意圖(一)。本發明係提供以下的方法獲取待測面板P的斑紋瑕疵。該方法包括提供一白光光源，設置於檢測區域Z一側，以照射至待測面板P上(步驟S01)；提供一攝影機10，設置於該檢測區域Z一側，用以拍攝該待測面板P，以獲得紅色、綠色或藍色成分的面板影像(步驟S02)，其中提供該攝影機10例如提供偏振光攝影機或全彩攝影機，透過該攝影機10獲取該待測面板P的複數個該面板影像之步驟包括透過切換偏振片角度以分別獲得紅光(RED)、綠光(GREEN)、藍光(BLUE)影像、或混合光(MIX)的面板影像；透過該攝影機10獲取該待測面板P的複數個該面板影像(步驟S03)；依據複數個該面板影像獲得該待測面板P的斑紋瑕疵(步驟S04)。
請一併參閱「圖7」，本發明光學檢測方法的流程示意圖(二)。其中，於步驟S04中，處理器30係針對待測面板P進行以下的方法獲得該斑紋瑕疵，該方法包括：依據複數個該面板影像個別進行定量化分析(步驟S41)；以及依據該定量化分析的結果確認該待側面板P個別位置的相對偏振角度變化(步驟S42)。
請一併參閱「圖8」，本發明光學檢測方法的流程示意圖(三)。除了獲得斑紋瑕疵外，本發明係提供一種方法用以獲取待測面板P的殘留應力，該方法包括：依據複數個該面板影像個別獲取該面板影像中的條紋密度分布(步驟S05)；以及依據該條紋密度分布確認該待測面板P內部殘留應力分布(步驟S06)。殘留的應力於受力的方向及在不同偏振光下的表示程度不同，透過條
紋密度分布，可以知道殘留應力的程度及方向性。
此外，本發明的方法可以再另外提供一切換式偏振片至該白光輔助燈20與該檢測區域Z之間，對應該攝影機10上的偏振片切換該切換式偏振片的角度，以輸出對應的光源至該待測面板P。
綜上所述，本發明可有效的提升斑紋瑕疵(Mura)的檢測率，透過將面板解析為不同複數個面板影像可以有效解析出在斑紋瑕疵(Mura)於不同偏振光下的顯影，以針對斑紋瑕疵(Mura)對應不同屬性進行量化，並依此作為分類的依據。此外，本發明亦可以用於檢測面板或物件內側的殘留應力，經由複數個面板影像對面板或物件的殘留應力進行定量化分析。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
Claims (12)
- 一種用於檢測面板斑紋的光學檢測系統，用以檢測待測面板的斑紋瑕疵(Mura)，該光學檢測系統包括：一白光輔助燈，係設置於檢測區域的一側，該白光輔助燈係提供一白光光源至該待測面板上；一攝影機，係設置於該檢測區域的一側，用以拍攝該檢測區域上的該待測面板，以獲得紅色、綠色或藍色成分的面板影像；以及一處理器，係連接至該攝影機，該處理器經由該攝影機上獲取該待測面板的複數個該面板影像，並依據複數個該面板影像獲得該待測面板的斑紋瑕疵(Mura)。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學檢測系統，其中該攝影機包含偏振光攝影機或全彩攝影機。
- 如申請專利範圍第2項所述的光學檢測系統，其中該偏振光攝影機係為線性偏振光攝影機或面偏振光攝影機。
- 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測系統，其中該處理器係切換偏振片角度以分別獲得紅光(RED)、綠光(GREEN)、藍光(BLUE)影像、或混合光(MIX)的面板影像。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學檢測系統，其中該白光輔助燈係為側向燈、背光燈、或環形燈。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學檢測系統，其中該白光輔助燈與該檢測區域之間係設置有一切換式偏振片，該處理器切換該切換式偏振片的角度，以輸出對應的光源。
- 一種用於檢測面板斑紋的光學檢測方法，包括：提供一白光光源，設置於檢測區域的一側，以照射至待測面板上；提供一攝影機，設置於該檢測區域一側，用以拍攝該檢測區域上的該待測面板，以獲得紅色、綠色或藍色成分的面板影像；透過該攝影機獲取該待測面板的複數個該面板影像；以及依據複數個該面板影像獲得該待測面板的斑紋瑕疵。
- 如申請專利範圍第7項所述的光學檢測方法，其中提供該攝影機包括提供偏振光攝影機或全彩攝影機。
- 如申請專利範圍第8項所述的光學檢測方法，其中透過該攝影機獲取該待測面板的複數個該面板影像之步驟包括透過切換偏振片角度以分別獲得紅光(RED)、綠光(GREEN)、藍光(BLUE)影像、或混合光(MIX)的面板影像。
- 如申請專利範圍第8項所述的光學檢測方法，更進一步包括：依據複數個該面板影像個別進行定量化分析；以及依據該定量化分析的結果確認該待側面板個別位置的相對偏振角度變化。
- 如申請專利範圍第8項所述的光學檢測方法，更進一步包括：依據複數個該面板影像個別獲取該面板影像中的條紋密度分布；以及依據該條紋密度分布確認該待測面板內部殘留應力分布。
- 如申請專利範圍第7項所述的光學檢測方法，包括：提供一切換式偏振片至該白光輔助燈與該檢測區域之間；以及對應該攝影機上的偏振片切換該切換式偏振片的角度，以輸出對應的光源至該待測面板。
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