TWI431262B - 因不均勻染色導致偏光片瑕疵之檢測方法及使用其之自動檢測系統 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種檢測因染色不均導致偏光片瑕疵之自動檢測系統，尤指一種維持產品品質、提升產品效率之檢測偏光片瑕疵之自動檢測系統，其透過將偏光板上之瑕疵量化，以提供客觀檢測標準，並在生產線上自動檢測偏光板的瑕疵。
偏光板(polarizing plate)係指一種光學元件，可以用於產生特定方向的偏振光。一般而言，經由膨脹(swelling)、染色(dyeing)、交聯(cross-linking)、及拉伸(stretching)聚乙烯醇膜，則可製備出偏光片(polarizer)。製備偏光片的步驟，詳述如下：首先將聚乙烯醇膜浸入含碘或二色性染料的溶液中進行染色，然後將染色的聚乙烯醇膜浸入硼酸水溶液中，使碘分子或二色性染料分子與聚乙烯醇膜進行交聯，再拉伸交聯的聚乙烯醇膜，因此碘分子或二色性染料分子可以排列在拉伸或縱向方向上(stretched or machine direction)，如此則製出偏光片。接著乾燥偏光片，並將如三醋酸纖維素(TAC)膜之保護膜，使用黏著劑貼在乾燥的偏光片兩側，以製備偏光板成品。其中，染色、交聯及拉伸步驟可以依序進行或同時進行。
然而，當偏光板以偏光軸相互垂直的方式堆疊，並放置在背光源上觀察時，會發現拉伸方向上具有如條紋的瑕疵。理論上來說，由於光應該無法穿透正交重疊的偏光板，所以偏光板應該會呈現完全黑暗的狀態。但實際上來說，沒有完美無缺的偏光片，因而正交透射率也就不完全為零。由於染色不均或染料及其類似物排列不佳等因素，使得光穿透偏光板時，因偏光片上的瑕疵，導致偏光板的穿透率會隨著偏光片上瑕疵的位置而改變。
若偏光片上有嚴重的瑕疵，將導致螢幕亮度不均且最終成品不佳，因此需要一種藉由判定偏光板瑕疵程度之分類步驟以挑選出劣質品。近來檢驗者以目視檢驗偏光板的瑕疵，然而此檢驗方法之問題，在於成品的劣質程度係透過檢驗者主觀決定，因此不易生產具有均一品質的產品。此外，由於檢驗者需逐一觀測成品，所以有生產效率極低的問題。
為解決先前技術的問題而構思出本發明，因此本發明之主要目的係在提供一種檢查偏光片瑕疵之標準化自動檢測系統，俾能客觀決定偏光片瑕疵程度，且在生產線上即時監測劣質偏光片或劣質偏光板，並在切割偏光板後自動執行偏光板品質檢測，因此提升偏光板生產效率及產品品質。
本發明之一態樣中提供一種自動檢測系統，係檢測因染色不均所產生之偏光片瑕疵，其包括一光源；一檢測單元，配置於該光源前方，且包括至少兩片偏光軸相互平行之參考偏光板、以及一位於該些參考偏光板間之目標偏光片或目標偏光板，其中該目標偏光片或目標偏光板的偏光軸係與該參考偏光板垂直；一影像單元，拍攝該檢測單元以收集影像資料；以及一運算單元(arithmetic operation unit)，分析該些由影像單元收集之影像資料，以決定出該目標偏光片是否屬劣質品。
此情況下，該影像單元可包括一CCD相機。
此外，可在運算單元中進行影像分析，包括：自沿著該目標偏光片或目標偏光板橫向(transverse direction,TD)上等距之影像資料中，取出亮度資料；將該些亮度資料量化成初步資料；自該些初步資料中獲得一參考曲線；以及計算用於參考曲線之初步資料的標準差。
此外，本發明示例性實施例之自動檢測系統更可包括一顯示單元，其顯示該運算單元計算所計算的標準差的資訊，或顯示該目標偏光片或目標偏光板是否為劣質品。
本發明之另一態樣提供一種自動檢測方法，係檢測因染色不均所產生之偏光板瑕疵。該方法包括：以光線照射一檢測單元，該檢測單元包括至少兩片參考偏光板、以及一位於該些參考偏光板間之目標偏光片或目標偏光板；將藉由拍攝該檢測單元所獲得之影像資料傳送至一運算單元；自沿著該目標偏光片或目標偏光板橫向上等距之影像資料中，取出亮度資料，並將該些亮度資料量化成初步資料；自該些初步資料中計算出一參考曲線；計算用於參考曲線之初步資料的標準差；以及透過比對該標準差以及一預定參考值，決定該目標偏光片或目標偏光板是否為劣質品。
如上所述，本發明示例性實施例中偏光板瑕疵之自動檢測方法，因自影像資料中客觀量化偏光板瑕疵，且以量化的瑕疵程度決定成品是否為劣質品，所以可維持產品品質。
此外，本發明示例性實施例中偏光板瑕疵之自動檢測系統，因在生產線上自動化檢測偏光板，而無須檢測者逐一檢測偏光板，所以可縮短製程時間並提升生產效率。
於此，本發明將更為詳述示例性實施例。
圖1顯示本發明示例性實施例中之自動檢測系統。如圖1所示，本發明示例性實施例中之自動檢測系統，包括光源10、檢測單元20、影像單元30、以及運算單元40。
首先，光源10以光線照射檢測單元20使瑕疵顯現，且光源位於檢測單元20的後方。光源10舉例包括顯示器的背光源等。
而檢測單元20包括參考偏光板以及目標偏光片或目標偏光板，其中該些參考偏光板及該目標偏光片(或目標偏光板)可相互垂直排列。於此，「相互垂直」意指參考偏光板的偏光軸與該目標偏光板的偏光軸正交。
此外，本發明之檢測單元20較佳包括至少兩片參考偏光板，其中參考偏光板係以其偏光軸相互平行之方式排列，且該目標偏光片或目標偏光板位於該些參考偏光板之間。當使用一片參考偏光板時，該目標偏光片或目標偏光板的瑕疵可能會因為該參考偏光板條紋狀瑕疵而扭曲。但若使用至少兩片相互平行排列之參考偏光板，則可明確觀察目標偏光片或目標偏光板中的瑕疵，因此偏光板具有可以輕易在自動化系統中量測的優點。故本發明可使用兩片偏光軸相互平行的參考偏光板以防止參考偏光板瑕疵顯現，但卻可只顯現出目標偏光片或目標偏光板的瑕疵。
圖1顯示本發明示例性實施例中，用於檢測偏光板瑕疵之自動檢測系統，其包含兩片參考偏光板。為了方便目的，位於光源附近的參考偏光板，視為第一參考偏光板，而遠離光源的另一參考偏光板則視為第二參考偏光板。
當目標偏光片或目標偏光板設置在檢測單元20中時，光源10發射出光線照亮檢測單元20。在發射的光線中，理論上只有沿著參考偏光板偏光軸方向的偏振光可以穿透第一參考偏光板。其中，因為參考偏光板及目標偏光片(或目標偏光板)的透射軸如上述相互垂直，所以穿透第一參考偏光板的光線(亦即沿著參考偏光板透射軸方向的偏振光)，不會穿透目標偏光片(或目標偏光板)。即使光線穿過目標偏光片(或目標偏光板)，則因第二參考偏光板的偏光軸也與目標偏光片的透射軸垂直，所以穿透目標偏光片(或目標偏光板)的光線仍無法穿透第二參考偏光板。因此，光線應無法穿透檢測單元。
然而，可能會因為染色不均或染料排列不佳等因素，造成漏光情形發生，且可能會在偏光板的縱向(machine direction,MD)上觀察到含光線及暗紋的瑕疵。這類瑕疵會因目標偏光片透光誤差而產生，且當大量形成如上述之瑕疵時，可能造成螢幕亮度不均及影像品質劣化。
因此，本發明示例性實施例中，可以使用光線照射檢測單元20來顯現目標偏光板的瑕疵，並在影像單元30(於後描述)中拍攝檢測單元20並收集影像資料，且量化經收集的影像資料，以決定出偏光片是否屬劣質品。本發明示例性實施例中之自動檢測方法將於後詳述。
其次，影像單元30的功能在於拍攝檢測單元20，以收集影像資料，而影像單元30可包括視頻處理裝置，例如CCD相機等。當檢測單元20受光照射而顯現出目標偏光片或目標偏光板的瑕疵時，則影像單元30會拍攝檢測單元20，以收集影像資料並將所收集的資料傳輸至運算單元40。其中，影像資料可包括如光線強度或亮度等資料。
運算單元40的功能在於分析自影像單元30收集的影像資料，並計算目標偏光片或目標偏光板的瑕疵程度，以決定偏光片(或偏光板)是否屬劣質品。
本發明示例性實施例中運算單元40之影像分析，較佳由以下四個步驟操作。
首先，自以CCD相機沿著目標偏光片或目標偏光板橫向(transverse direction,TD)上等距拍攝的影像資料中，取出亮度資料(第一步操作)。接著，將取出的亮度資料量化成初步資料(raw data)(第二步操作)。然後，自初步資料中計算出參考曲線(第三步操作)，其中可藉由曲線擬合(curve-fitting)初步資料獲得參考曲線，例如使用以下方程式1。不過，以下方程式1只為獲得參考曲線之示例性等式，本發明沒有特別限制於此。
方程式1
其中fi
代表橫向ith
軸之亮度值(或灰階值)。
當藉由上述運算計算出參考曲線時，可計算出參考曲線對應值及初步資料之間的差值，以定出經計算過的差值之標準差(第四步操作)。
透過上述四個步驟操作所獲得的高標準差，意指實際測量值遠超出參考曲線範圍外，其中因光暗間的差值高，故瑕疵會明顯呈現在偏光板上。反之，低標準差係指實施測量值趨近於參考曲線，其中光暗間沒有絕對差值(radical difference)，所以瑕疵只會模糊地呈現在偏光板上。換言之，標準差正比於瑕疵程度，故可使用計算所得的標準差，客觀定出偏光板瑕疵程度。
當透過上述影像分析計算出標準差時，運算單元40可藉由比較計算所得的標準差及預定參考值，來決定目標偏光片是否屬於劣質品。
本發明示例性實施例中用來檢測偏光板瑕疵的自動檢測系統，更可包括一顯示單元50，顯示在運算單元中所計算的標準差資訊，或顯示目標偏光片是否為劣質品。其中，當在決定目標偏光片是否為劣質品之運算單元40中完成檢測時，運算單元40將檢測結果以訊息的形式傳至顯示單元50，讓檢測者得以檢查檢測結果。
本發明示例性實施例中用於檢測偏光板瑕疵之自動檢測系統，當其設置於偏光板生產線上時，自動檢測系統可在偏光板生產線上自動檢測出偏光板瑕疵。本發明示例性實施例中用於檢測偏光板瑕疵之自動檢測系統，可用於檢測成品偏光板的瑕疵，也可用於檢測尚未設置保護膜的偏光板。為了檢測偏光板，將本發明示例性實施例之自動檢測系統係設置於偏光板生產線的最後步驟，而為了檢測偏光片，則將自動檢測系統設置於偏光片乾燥步驟之後。因此，可在生產線上自動化檢測劣質偏光片及偏光板。
其次，將詳述使用本發明示例性實施例中自動檢測系統之偏光板瑕疵檢測方法。
本發明示例性實施例中偏光板瑕疵之檢測方法，包括：以光線照射一檢測單元，該檢測單元包括至少兩片參考偏光板、以及一位於該些參考偏光板間之目標偏光片或目標偏光板；將藉由拍攝該檢測單元所獲得之影像資料傳送至一運算單元；自沿著該目標偏光片或目標偏光板橫向上等距之影像資料中，取出亮度資料，並將該些亮度資料量化成初步資料；自該些初步資料中計算出一參考曲線；計算出參考曲線數值與對應於參考曲線之初步資料間的差值，以定出所計算之差值間的標準差；以及透過比對該標準差以及一預定參考值，決定該目標偏光片或目標偏光板是否為劣質品。
本發明示例性實施例中偏光板瑕疵之檢測方法，其步驟依序詳述於下。
首先，在檢測單元中，將目標偏光片或目標偏光板排放在兩片相互平行排列的參考偏光板之間，使得目標偏光片或目標偏光板可以垂直於參考偏光板。然後，以設置於檢測單元後方之光源所發出的光線照射檢測單元，使目標偏光片及目標偏光板的瑕疵顯露。
接著，以影像單元拍攝檢測單元(其中瑕疵已顯現)，並傳輸最終影像資料至運算單元。
運算單元自沿著目標偏光片或目標偏光板橫向(TD)上等距之影像資料(輸自影像單元)中取出亮度資料，然後將該些亮度資料量化成初步資料。將取出資料之亮度程度以數值表示，來量化亮度資料。
而後，可藉由曲線擬合量化資料獲得參考曲線，其中能用例如方程式1實行曲線擬合。
接著，計算參考曲線數值及對應於參考曲線的初始資料之間的差值，亦即實際測得的資料數值，以確定經計算所得之差值的標準差，其中計算所得的標準差正比於瑕疵的程度，如上所述。
當計算所得的標準差超出預定的參考值時，則判定偏光板為劣質品，而當計算所得的標準差沒有超過預定的參考值時，則視偏光板為良品。
檢測結果能以訊號形式傳輸至顯示單元，以顯示出檢測結果。
後文將更詳盡描述本發明示例性實施例。
將尚未拉伸的PVA膜於28℃的染缸中進行染色139秒，然後拉伸4.7次以製出偏光片。由此製得之偏光片，其單向透射率(single transmittance)為42.5%。接著，將製得之偏光片配置於兩片相互平行排列且位於42吋背光源(LG Philips LCD)上的參考偏光板(單向透射率：42.0%)之間，使得偏光片與參考偏光板垂直，然後利用影像相機(SONY DSC-V1)拍攝。而後使用本發明的方法執行影像分析計算出標準差。
製出的偏光片以目視觀察其瑕疵程度，以做為對照組。於此，瑕疵程度分成嚴重、中等、以及輕微三種程度。
標準差及由目視檢測結果列於下表1中。
除了在染缸的時間改為128秒之外，其餘以相同於實施例1的方式製出偏光片。然後，將製得之偏光片配置於兩片相互平行排列且位於背光源上的參考偏光板之間，使得偏光片與參考偏光板垂直。然後，使用本發明的方法執行影像分析計算出標準差。
製出的偏光片以目視觀察其瑕疵程度，以做為對照組。於此，瑕疵程度分成嚴重、中等、以及輕微三種程度。
標準差及由目視檢測結果列於下表1中。
除了在染缸的時間改為150秒之外，其餘以相同於實施例1的方式製出偏光片。然後，將製得之偏光片配置於兩片相互平行排列且位於背光源上的參考偏光板之間，使得偏光片與參考偏光板垂直。然後，使用本發明的方法執行影像分析計算出標準差。
製出的偏光片以目視觀察其瑕疵程度，以做為對照組。於此，瑕疵程度分成嚴重、中等、以及輕微三種程度。
標準差及由目視檢測結果列於下表1中。
除了染缸的溫度改為33℃之外，其餘以相同於實施例1的方式製出偏光片。然後，將製得之偏光片配置於兩片相互平行排列且位於背光源上的參考偏光板之間，使得偏光片與參考偏光板垂直。然後，使用本發明的方法執行影像分析計算出標準差。
製出的偏光片以目視觀察其瑕疵程度，以做為對照組。於此，瑕疵程度分成嚴重、中等、以及輕微三種程度。
標準差及由目視檢測結果列於下表1中。
如表1所示，標準差的增加量正比於偏光片的瑕疵程度，如同本發明示例性實施例中偏光板瑕疵之自動檢測方法測得結果。此代表可使用本發明示例性實施例之自動檢測系統，將偏光片的瑕疵程度量化成客觀數值。
如上所述，相較於習知以檢測者目視之檢測方法，本發明示例性實施例之自動檢測系統可有效客觀決定成品的劣質程度，因此可以讓產品品質保持均一。同時，只要將本發明示例性實施例之自動檢測系統安裝在偏光板生產線上，以自動檢測偏光板，則自動檢測系統可減少檢測時間、縮短不需要的經費支出，並改善生產效率。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
10．．．光源
20．．．檢測單元
30．．．影像單元
40．．．運算單元
50．．．顯示單元
圖1係本發明示例性實施例中自動檢測系統之示意圖。
10．．．光源
20．．．檢測單元
30．．．影像單元
40．．．運算單元
50．．．顯示單元
Claims (5)
- 一種自動檢測系統，係檢測因染色不均所產生之偏光片瑕疵，其包括：一光源；一檢測單元，配置於該光源前方，且包括至少兩片偏光軸相互平行之參考偏光板、以及一位於該些參考偏光板間之目標偏光片或目標偏光板，其中該目標偏光片或目標偏光板的偏光軸係與該參考偏光板的偏光軸垂直；一影像單元，拍攝該檢測單元以收集影像資料；以及一運算單元，分析該些由該影像單元收集之影像資料，以決定出該目標偏光片或目標偏光板是否屬劣質品，其中該影像分析係於該運算單元中執行，且包括：自沿著該目標偏光片或目標偏光板橫向(TD)上等距之影像資料中，取出亮度資料；將該些亮度資料量化成初步資料；自該些初步資料中獲得一參考曲線；以及計算出用於參考曲線之初步資料的標準差，且其中，該參考曲線可使用以下方程式1，藉由曲線擬合(curve-fitting)初步資料而獲得，
- 如申請專利範圍第1項所述之自動檢測系統，其中，該影像單元包括一CCD相機。
- 如申請專利範圍第1項所述之自動檢測系統，更包括一顯示單元，顯示該運算單元所計算的標準差資訊，或顯示該目標偏光片或目標偏光板是否為劣質品。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之自動檢測系統，其中，該自動檢測系統係設置於一偏光板生產線上。
- 一種自動檢測方法，係檢測因染色不均所產生之偏光片瑕疵，該方法包括：以光線照射一檢測單元，該檢測單元包括至少兩片參考偏光板、以及一位於該些參考偏光板間之目標偏光片或目標偏光板；藉由拍攝該檢測單元所獲得之影像資料傳送至一運算單元；自沿著該目標偏光片或目標偏光板橫向上等距之影像資料中，取出亮度資料，並將該些亮度資料量化成初步資料；自該些初步資料中計算出一參考曲線；計算出用於參考曲線之初步資料的標準差；以及透過比對該標準差以及一預定參考值，決定該目標偏光片或目標偏光板是否為劣質品，其中，該參考曲線可使用以下方程式1，藉由曲線擬合(curve-fitting)初步資料而獲得，
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