TWI500919B - 相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測裝置與方法 - Google Patents

Description

相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測裝置與方法

本發明係關於一種二互相疊合光學元件之干涉應用的技術；更明確說來，本發明係關於一種二互相疊合之具有週期性結構之光學元件之疊紋的檢測裝置及方法。

某些光學元件具有週期性圖案之光柵結構，其藉由每公分數百條或數千條細線或點所組成時，肉眼通常無法分辨其細節。一旦將兩組不同週期的光柵相互疊合，使得光線穿透兩個有週期性或規則性的光柵會形成波強度上的干涉現象，一種干擾條紋的圖形現象便產生，稱之為疊紋。

如今，疊紋技術已經是最基本的一種分析條紋干涉的實驗技術，它的實驗方法很簡單，只要藉由影像擷取裝置拍下疊紋發生區域，再經過圖像計算機係統進行分析，便可以得到條紋資訊，例如物體形變量、光柵結構週期等物理特性。欲充分利用疊紋技術分析疊紋對人眼感官的干擾影響，最重要的是讓疊紋的條紋對比高、且均勻而連續分佈，同時保持適當的密度，以讓量測時具有更高的量測靈敏度。

此種疊紋技術常應用在二相互疊合並具週期性結構之光學元件上，顯示面板即為此種應用之一，可用以測知顯示面板中二疊合光柵結構之間距、相對疊合角度、及光柵製程之穩定性等。

在一般液晶顯示面板設計與製造過程中，時常藉由分析面板發光均勻性來評估製程改善效果，此時得以觀察面板上疊紋干擾現象之方式得知面板上發光不均勻之處。可能引起疊紋與發光不均勻之原因包含顯示面板光學設計、稜鏡片或增光膜與其它元件間引起的相互干擾等。

近來，陸續有各種改善疊紋與發光不均勻之製程技術被提出，以下舉出三種常見的改善方法。

第一種為旋轉以得到較佳之兩組具有週期性結構之光學元件的相對疊合角度，此時將其中一組週期性光學元件沿水平軸旋轉，通常可消除不同程度之疊紋現象，且亦不改變其亮度。第二種為使用霧面光學膜，此時在面板顯示面上層貼覆霧面光學膜，以降低畫素週期結構特性，可減少疊紋現象產生，但也會降低發光亮度，因此較少被採用。第三種為調整該兩組週期性光學元件之間距的差異，透過計算設計出兩者互不匹配週期結構的間距設計，但缺點是必須針對每一組的疊紋特別規劃設計，因此不容易應用在現實中。

至於疊紋干擾分析，可透過數位影像處理技巧進行成條紋資訊的分析，主要是分析疊紋的條紋變化、取得受測光學元件的表面形貌、形變量和振動幅度，或可在光學元件或顯示設備上濾除額外產生的疊紋資訊。

然而，目前仍無分析疊紋效應與人眼感官之感受比較的研究，如此之比較可應用在對檢測員對光學元件呈現之疊紋之觀察的校正上，以讓檢測光學元件上疊紋的判知更準確，以更確切了解發生疊紋之處與作為之後改善該等光學光元件之參考依據，故亦能節省檢測員對光學元件之檢測時間，並能擁有對光學元件的一致性檢測標準。

鑑於上述，習用檢測光學元件上疊紋之技術仍有其待提升之處，故本發明提出一種相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測裝置與方法，藉以讓對疊紋 之觀察結果更具實用性。

鑑於上述，本發明之主要目的即在於提出一種對相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋提供清楚正確疊紋量化指示的檢測裝置，以能對檢查員之感官檢測結果做出正確校正，具有標準一致性與可靠性。

本發明之次要目的在於提出一種對相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋取得疊紋之特定空間頻率資訊、並獲取疊紋組成成份、以控制濾除雜訊與低疊紋密度區的檢測裝置。

本發明之第三目的在於提出一種對相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋提供以最低疊紋結果之最佳光學元件疊合角度組合及其它最適合之元件疊合參數的檢測裝置，具有快速操作及客觀性評估等優點。

本發明之相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測裝置包含一背光源單元、一角度調整單元、一影像擷取單元、及一分析比較單元，其中該背光源單元用以在該相互疊合之上下光學元件需要時提供以一均勻光源照射；該角度調整單元，用以調整該相互疊合之上下光學元件之一相對疊合角度，以得到複數個干涉狀態；該影像擷取單元用以擷取該上光學元件上的影像，以對各該複數個干涉狀態得到一干涉狀態影像；該分析比較單元則用以對該複數個干涉狀態的干涉狀態影像分別加以分析比較出至少一高亮度區與至少一低亮度區，並以該低亮度區當作該疊紋出現之區域。

本發明之相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測方法包含下列步驟在該相互疊合之上下光學元件需要時提供以一均勻光源照射；調整該相互疊合之上下光學元件之一相對疊合角度，以得到複數個干涉狀態； 擷取該上光學元件上的影像，以對各該複數個干涉狀態得到一干涉狀態影像；及對該複數個干涉狀態的干涉狀態影像分別加以分析比較出至少一高亮度區與至少一低亮度區，並以該低亮度區當作該疊紋出現之區域。

在較佳實施例中，一選擇/濾除單元更被提供以利用一傅立葉轉換得到一頻域空間資訊，之後再濾除該頻域空間資訊之一雜訊源部份與一低疊紋密度部份，並再將該經濾除之頻域空間資訊轉換回一經處理之干涉狀態影像。

在較佳實施例中，至少一疊紋促進光學元件更被提供置於該上光學元件上，用以強化該干涉狀態影像之疊紋使更清楚明確，並令該分析比較單元更易於判定出該高亮度區與該低亮度區，且該疊紋促進光學元件係選自於下列群組之一或多者：複數種偏振片及複數種彩色光學濾波片。

在較佳實施例中，該高亮度區與該低亮度區被用以與一檢測員對該疊紋之判斷做比較，並被提供作為改善該互相疊合之上下光學元件的參考。

藉由本發明之裝置及方法，相對於習知技術，本發明至少具有提供清楚正確疊紋量化指示以校正檢測員之人眼視覺檢測結果、並同時能讓光學元件產品得到更正確之可改善研發之參考的優點。

100‧‧‧光學元件組合

101‧‧‧上光學元件

102‧‧‧下光學元件

103‧‧‧條狀結構

104‧‧‧條狀結構

200‧‧‧檢測裝置

201‧‧‧背光源單元

202‧‧‧角度調整單元

203‧‧‧影像擷取單元

204‧‧‧分析比較單元

205‧‧‧選擇/濾除單元

206‧‧‧疊紋促進光學元件

S301‧‧‧在該相互疊合之上下光學元件需要時提供以一均勻光源照射

S302‧‧‧調整該相互疊合之上下光學元件之一相對疊合角度，以得到複數個干涉狀態

S303‧‧‧擷取該上光學元件上的影像，以對各該複數個干涉狀態得到一干涉狀態影像

S304‧‧‧對該複數個干涉狀態的干涉狀態影像分別加以分析比較出至少一高亮度區與至少一低亮度區，並以該低亮度區當作該疊紋出現之區域

以下圖式用以配合本發明之詳細說明，以令熟習該項技術者更得以了解本發明之特點與精神，其中：第1圖為本發明中上下疊合之上下光學元件之組合的示意圖；第2圖為本發明之相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測裝置的方塊示意圖；及第3圖為本發明之相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測方法的流程圖。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之特徵與實施方式，內容足以使任何熟習相關技藝者能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段並據以實施，藉此實現本發明可達成的功效。

本發明提出一種相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測裝置與方法。

請參閱「第1圖」與「第2圖」，其中第1圖為用於本發明之相互疊合之上下光學元件之組合的示意圖，其中該光學元件組合100之上光學元件的標號為101，下光學元件的標號則為102，該上光學元件101、下光學元件102各具有一週期性結構，如圖中之條狀結構103與104(僅為範圍，不限定本發明之範圍)所示，且上光學元件101、下光學元件102之週期性可為相同或不同。「第2圖」為本發明之相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的檢測裝置200的功能方塊示意圖，其包含一背光源單元201、一角度調整單元202、一影像擷取單元203、及一分析比較單元204。

該背光源單元201提供該相互疊合之上光學元件101、下光學元件102以一均勻光源照射，且該上光學單元101為直接受照射者，但當上光學元件101、下光學元件102為顯示面板(未顯示)之元件時，不需背光源單元的開啟照射，因顯示面板可由其本身之背光源(未顯示)提供照射。

該角度調整單元202用以調整上光學元件101、下光學元件102之一相對疊合角度，以自上光學元件101上觀察時有複數個干涉狀態的出現，其中該相對疊合角度可從0度至180度。

該影像擷取單元203用以擷取該上光學元件上的影像，以對該複數個干涉狀態各得到一干涉狀態影像。

該分析比較單元204用以對該複數個干涉狀態的 干涉狀態影像分別加以分析比較出至少一高亮度區與至少一低亮度區。由於干涉區之亮度必然較低，而干涉區以外處在此被稱為背景區，此時該低亮度區當作該疊紋出現之區域，而高亮度區則為背景區。此時，分析比較單元204已先將相對亮度較低之亮度指定為一低亮度，並將相對亮度較高之亮度指定一高亮度，如此之高低量化值即直接應清楚指出有與無疊紋出現之處。

藉由本發明之裝置，上光學元件101、下光學元件102上是否有疊紋出現及其出現之處自能得到一直接清楚的量化指示，故檢測員利用人眼感官的測試結果自能得到校正，甚至得以被取代，節省了檢測時間與正確性。此外，經過清楚量化指示之疊紋區指出了上光學元件101、下光學元件102的不均勻性處，得以作為之後製程研發上之改善的參考依據。

在較佳實施例中，該裝置200更包含一選擇/濾除單元205，用以對該等所得到的干涉狀態影像資訊利用傅立葉轉換各得到一頻域空間資訊，之後再濾除該頻域空間資訊之一雜訊源部份與一低疊紋密度部份，並再將該經濾除之頻域空間資訊轉換回一經處理之干涉狀態影像。亦即，該選擇/濾除單元205對所得到的干涉狀態影像資訊濾除掉一些雜訊，以令疊紋之干涉條紋更加清楚；並因低疊紋密度部份易與背景區之亮度相仿而致分析比較單元204誤判成高亮度、或低疊紋密度區對應於一得以忽略之低不均勻性光學元件101,102結構而濾除掉低疊紋密度部份。之後，經選擇和濾除頻率成份之頻域資訊再轉換成更合所需之干涉狀態影像。藉此，分析比較單元204在高低亮度上的判斷更具準確性。

在較佳實施例中，該裝置200更包含至少一疊紋促進光學元件206，置於該上光學元件101上，用以強化該干涉狀態影像之疊紋使更清楚明確，並令該分析比較單元204 更易於判定出究為高亮度區或低亮度區。疊紋促進光學元件206可為各種偏振片及各種彩色光學濾波片(僅為範例，不限定本發明之範圍)等，以可達成強化疊紋為原則。

現請參閱「第3圖」，用以配合說明本發明之檢測相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的方法，其包含下列步驟。

首先，在該相互疊合之上下光學元件需要時提供以一均勻光源照射(S301)。其次，調整該相互疊合之上下光學元件之一相對疊合角度，以得到複數個干涉狀態(S302)。接著，擷取該上光學元件上的影像，以對各該複數個干涉狀態得到一干涉狀態影像(S303)。最後，對該複數個干涉狀態的干涉狀態影像分別加以分析比較出至少一高亮度區與至少一低亮度區，並以該低亮度區當作該疊紋出現之區域(S304)。本發明之方法的細節說明與前文對本發明之裝置所述者相當，在此省略。

本發明之方法的較佳實施例與上述對本發明之裝置200所描述之較佳實施例相當，吾人可再參閱對裝置200之較佳實施例而得知，在申請專利範圍中亦有直接的定義描述。

本發明之已詳述於上，相較於習用技術，其至少具有提供清楚正確疊紋量化指示以校正檢測員之人眼視覺檢測結果、並同時能讓光學元件產品得到更正確之可改善研發之參考的優點與效能。

本發明已詳細說明如上，熟習該項技術者已可利用較佳實施例與圖式之配合說明據以實施本發明，然須聲明的是所有在精神上屬於本發明之簡易推衍與變體者，皆當按申請專利範圍之載述視為本發明之範圍。

200‧‧‧檢測裝置

201‧‧‧背光源單元

202‧‧‧角度調整單元

203‧‧‧影像擷取單元

204‧‧‧分析比較單元

205‧‧‧選擇/濾除單元

206‧‧‧疊紋促進光學元件

Claims (8)

1. 一種檢測相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的裝置，包含：一背光源單元，用以在該相互疊合上下光學元件需要時提供以一均勻光源照射；一角度調整單元，用以調整該相互疊合上下光學元件之一沿水平軸旋轉相對疊合角度，以得到複數個干涉狀態；至少一疊紋促進光學元件，置於該上光學元件上；一影像擷取單元，用以擷取該上光學元件上的影像，以對各該複數個干涉狀態得到經強化過具清楚明確疊紋的一干涉狀態影像；及一分析比較單元，用以對該複數個干涉狀態的干涉狀態影像分別以相對亮度方式加以分析比較出至少一高亮度區與至少一低亮度區，並以該低亮度區當作該疊紋出現之區域。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置，更包含一選擇/濾除單元，用以利用一傅立葉轉換得到一頻域空間資訊，之後再濾除該頻域空間資訊之一雜訊源部份與一低疊紋密度部份，並再將該經濾除之頻域空間資訊轉換回一經處理之干涉狀態影像。
3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該疊紋促進光學元件係選自於下列群組之一或多者：複數種偏振片及複數種彩色光學濾波片。
4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該高亮度區與該低亮度區被用以與一檢測員對該疊紋之判斷做比較，並被提供為一改善該相互疊合之上下光學元件的參考。
5. 一種檢測相互疊合之具有週期性結構之上下光學元件之疊紋的方法，包含下列步驟： 在該相互疊合之上下光學元件需要時提供以一均勻光源照射；調整該相互疊合之上下光學元件之一沿水平軸旋轉相對疊合角度，以得到複數個干涉狀態；疊置至少一疊紋促進光學元件於該上光學元件上；擷取該上光學元件上的影像，以對各該複數個干涉狀態得到經強化過具清楚明確疊紋的一干涉狀態影像；及對該複數個干涉狀態的干涉狀態影像分別以相對亮度方式加以分析比較出至少一高亮度區與至少一低亮度區，並以該低亮度區當作該疊紋出現之區域。
6. 如申請專利範圍第5項之方法，更包含下列步驟：利用一傅立葉轉換得到一頻域空間資訊；濾除該頻域空間資訊之一雜訊源部份與一低疊紋密度部份；及將該經濾除之頻域空間資訊轉換回一經處理之干涉狀態影像。
7. 如申請專利範圍5項之方法，其中該疊紋促進光學元件係選自於下列群組之一或多者：複數種偏振片及複數種彩色光學濾波片。
8. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該對該複數個干涉狀態的干涉狀態影像分別加以分析比較出至少一高亮度區與至少一低亮度區、並以該低亮度區當作該疊紋出現之區域的步驟更包含提供該高亮度區與該低亮度區以與一檢測員對該疊紋之判斷做比較、與被提供為一改善該相互疊合之上下光學元件之參考的步驟。