TWI567427B - Automatic Repair Method of Color Filter - Google Patents

Description

彩色濾光片的自動修補方法

本創作是關於一種彩色濾光片的自動修補方法，將彩色濾光片上的色塊缺陷處進行修補。

彩色濾光片是顯示器的其中一個組成元件，其包含有一透明基板以及形成在該透明基板表面的複數色塊層與遮蔽層(Black Matrix, BM)，該等色塊層即包含有三原色的紅色色塊層、綠色色塊層與藍色色塊層，相鄰的色塊層之間係被遮蔽層所隔開。為了確保彩色濾光片之產品品質，在出貨前，作業員係手動操作一彩色濾光片修補機，以目視方式檢查彩色濾光片是否有異物或色塊層不完整等缺陷，並在發現有缺陷時手動操作彩色濾光片修補機，先透過雷射光束移除缺陷處後，再把對應的色塊層或遮蔽層填補上去。

然而，傳統以作業員人工作業方式不僅增加人力成本，作業員的細心程度也是影響產品品質的因素，若彩色濾光片上有缺陷但未被作業員發現，或者有色塊層填補不良之情況，都會造成彩色濾光片不良品的產出。

有鑒於此，因此本創作的主要目的是提供一種彩色濾光片的自動修補方法，可自動檢知彩色濾光片上的缺陷處，並自動對該缺陷處進行修補。

本創作彩色濾光片的自動修補方法，係在一修補機執行，該彩色濾光片的自動修補方法包含： 建立一移除資料庫與一修補資料庫，分別儲存有複數移除點資料與複數修補點資料，各該移除點資料包含有一移除座標與一移除範圍，各該修補點資料包含有一修補座標與一修補範圍，該等移除點資料與該等修補點資料的分布係根據一基準視野影像中的複數基準色塊與遮蔽單元而定義； 建立該彩色濾光片的一待測物視野影像，該待測物視野影像包含有複數待測色塊，該等待測色塊的形狀與排列結構對應於該基準視野影像的該等基準色塊； 判斷該待測物視野影像是否存在一缺陷區域，若是，則在該待測物視野影像中定義一搜尋區域，並產生該搜尋區域與該缺陷區域的一相對位置資料； 根據該搜尋區域中的影像內容在該基準視野影像取得至少一定位區域，使該至少一定位區域中的影像內容對應於該搜尋區域中的影像內容； 根據該至少一定位區域與該相對位置資料在該基準視野影像定義一修補參考區域，該修補參考區域的大小對應於該缺陷區域的大小； 根據與該修補參考區域重疊的移除點資料在該彩色濾光片進行移除，接著根據與該修補參考區域重疊的修補點資料在該彩色濾光片進行色塊層填補。

本創作係根據一彩色濾光片的樣本建立該基準視野影像，因此該基準視野影像所呈現的基準色塊是完整而無缺陷的。基於該基準視野影像，當根據一待測之彩色濾光片產品所建立的該待測物視野影像存在缺陷時，例如其色塊有不完整或有異物之狀況，本創作可透過影像處理方式，先檢測出該缺陷區域，然後在該基準視野影像找到對應位置的該修補參考區域，並進一步利用該修補參考區域的色塊內容對該彩色濾光片進行自動修補。

綜上所述，和先前技術相比，本創作不需透過作業員以人力檢測彩色濾光片產品是否存在缺陷，也不需讓作業員手動操作修補機以執行修補動作，故能有效克服人為疏失產生的產品問題，並有效提升彩色濾光片產品的良率及效率。

彩色濾光片修補機主要包含有一控制主機、一載台以及設置在該載台上方的一影像擷取裝置、一雷射產生裝置與一色墨填補裝置，該影像擷取裝置、該雷射產生裝置與該色墨填補裝置可設置在一傳動裝置上。請參考圖1，該控制主機10電性連接該傳動裝置11、該影像擷取裝置12、該雷射產生裝置13與該色墨填補裝置14，該控制主機10為可供使用者操作的電腦系統。該載台供置放一彩色濾光片之產品，該彩色濾光片包含有一透光基板與形成在該透光基板之一表面的複數色塊色與遮蔽層(Black Matrix, BM)，舉例來說，該等色塊層可包含有依序排列的紅色色塊層、綠色色塊層與藍色色塊層，相鄰的色塊層由遮蔽層隔開，此為常見的彩色濾光片色塊結構；該控制主機10可根據座標資訊操控該傳動裝置11，以移動並定位該影像擷取裝置12、該雷射產生裝置13與該色墨填補裝置14的位置；該影像擷取裝置12係例如相機或攝影機，其拍攝該彩色濾光片的一視野(Field Of View, FOV)影像，並由該控制主機10接收該視野影像；該雷射產生裝置13根據該控制主機10的控制指令對該彩色濾光片的表面之局部區域投射一雷射光束，由該雷射光束移除該局部區域的色塊層及/或遮蔽層；該色墨填補裝置14根據該控制主機10的控制指令對該彩色濾光片上被移除的局部區域進行色塊層或遮蔽層的填補。前述內容係市面上彩色濾光片修補機的一般操作狀態與功能。

請參考圖1與圖2，本創作方法係由該控制主機10執行，本創作首先建立一移除資料庫101與一修補資料庫102(S1)，其中，該移除資料庫101儲存有複數移除點資料，各該移除點資料包含有一移除座標與一移除範圍，該雷射產生裝置13所產生之該雷射光束的光型(pattern)對應於該移除範圍的形狀，該修補資料庫儲存複數修補點資料，各該修補點資料包含有一修補座標與一修補範圍，該色墨填補裝置14所產生填補物形狀對應於該移除範圍的形狀，該等移除點資料與該等修補點資料的分布係根據一基準視野影像中的複數基準色塊而定義。

關於該基準視野影像的產生，使用者可先置放一彩色濾光片的樣本在該載台上，其中該樣本是一良品而且沒有缺陷。當該控制主機10根據使用者的操作而將該影像擷取裝置12被定位在任一位置後，此時該影像擷取裝置12所拍攝到的視野影像即為該基準視野影像，該基準視野影像呈現整面彩色濾光片當中之局部部位。從圖3可見，該基準視野影像20包含有複數基準色塊，該等基準色塊可包含有依序排列的複數紅色基準色塊21、複數綠色基準色塊22與複數藍色基準色塊23，相鄰的基準色塊由遮蔽單元24隔開，該控制主機10可以影像辨識方式，分辨出紅色基準色塊21、綠色基準色塊22、藍色基準色塊23與遮蔽單元24的形狀與分布位置，並分別在該等基準色塊21、22、23與遮蔽單元24上定義所述移除點資料與修補點資料。

請參考圖4所示，以藍色基準色塊23為例，移除點資料的移除範圍30與修補點資料的修補範圍31分布在該藍色基準色塊23上且彼此重疊，且本創作可以該基準視野影像20的像素(pixel)座標為基礎，所述移除範圍30與修補範圍31的形狀、位置與大小是可依據像素座標而設定與調整，其中，分布在藍色基準色塊23上的移除範圍30與修補範圍31可完全重疊於藍色基準色塊23，但不會重疊於紅色基準色塊21與綠色基準色塊22。分布在綠色基準色塊22與紅色基準色塊21的移除點子資料與修補點資料可依此類推；另一方面，請參考圖5，移除點資料的移除範圍30與修補點資料的修補範圍31亦沿著遮蔽單元24而分布。請參考圖6，即為該等移除範圍30與該等修補範圍31分布在該等基準色21、22、23塊與遮蔽單元24的態樣。

該控制裝置10儲存有該移除資料庫101與該修補資料庫102後，使用者可將一待測的彩色濾光片產品置放在該載台上，請參考圖7，此時該影像擷取裝置12所拍攝到的影像為一待測物視野影像40(S2)，該待測物視野影像40包含有複數紅色待測色塊41、綠色待測色塊42、藍色待測色塊43與遮蔽單元44，該等紅色待測色塊41、綠色待測色塊42、藍色待測色塊43與遮蔽單元44的形狀與排列結構對應於圖3之該基準視野影像20的該等基準色塊21、22、23與遮蔽單元24，故其像素座標位置也相互對應，再者，依據該基準視野影像20所定義的移除點資料與修補點資料的分布結構也能完全對應於該待測物視野影像40。

於建立該待測物視野影像40後，該控制主機10判斷該待測物視野影像40是否存在一缺陷區域(S3)；如圖7所示，若判斷出該待測物視野影像40存在該缺陷區域45，請參考圖8，則可根據已建立之設置內容在該待測物視野影像40中定義一搜尋區域46(即：該搜尋區域46是的座標位置與大小是預設在該控制主機10中)，並產生該搜尋區域46與該缺陷區域45的一相對位置資料(S4)。其中，透過影像處理方式在該待測物視野影像40檢測缺陷區域45是已知技術，例如可採用增強型缺陷檢測(Enhanced Defect Detection)，該缺陷區域45為一方形區域，彩色濾光片之實際的缺陷450(例如異物)位於該缺陷區域45的範圍內。另一方面，該搜尋區域46的位置與大小可依據該待測物視野影像40的像素座標而設定與調整。

於產生該搜尋區域46以及該相對位置資料後，請參考圖9，該控制主機10根據該搜尋區域46中的影像內容在該基準視野影像20取得至少一定位區域50，請配合參考圖8與圖9，使該至少一定位區域50中的影像內容對應於該待測物視野影像40之搜尋區域46中的影像內容(S5)。需說明的是，若在該基準視野影像20取得複數定位區域50，則該控制主機10係直接選用最接近該搜尋區域46的定位區域50。

該控制主機10在該基準視野影像20定義出該定位區域50後，如圖9所示，根據該定位區域50與該相對位置資料在該基準視野影像20定義一修補參考區域51，請配合參考圖8與圖9，該修補參考區域51的大小即對應於該待測物視野影像40的該缺陷區域45的大小(S6)。

接著，請參考圖10，該控制主機10可判斷出與該修補參考區域51重疊的所有移除範圍30與修補範圍31，該控制主機10根據與該修補參考區域51重疊的移除點資料，在該彩色濾光片的產品進行移除，接著根據與該修補參考區域51重疊的修補點資料在該彩色濾光片的產品進行色塊填補(S7)。在本步驟中，若缺陷區域45同時涵蓋待測色塊與遮蔽單元，則彩色濾光片上的遮蔽單元定義為優先修補，而待測色塊的修補順序可供使用者設定調整。請參考圖7為例，該缺陷區域45涵蓋綠色待測色塊42、藍色待測色塊43與遮蔽單元44，再此情況下，係以該彩色濾光片的遮蔽單元44為優先修補。

圖11是彩色濾光片產品的局部俯視示意圖，即為有具體構造的缺陷處61、綠色色塊層62、藍色色塊層63與遮蔽層64。請配合參考圖10，該控制主機10係根據圖10所示與該修補參考區域51重疊且位在遮蔽單元24上的移除範圍30，在圖11之彩色濾光片上之對應位置投射一雷射光束，以移除該區域上的綠色色塊層62、藍色色塊層63與遮蔽層64而形成一移除區域600；接著該控制主機10係根據圖10所示與該修補參考區域51重疊且位在遮蔽單元24上的修補範圍31，在圖12之彩色濾光片上之對應位置進行遮蔽層的填補而形成一遮蔽填補塊601。

在遮蔽填補塊601完成填補後，若該控制主機10設定為藍色待測色塊43的修補優先順序優先於綠色待測色塊42，該控制單元10可先根據圖10所示與該修補參考區域51重疊且位在藍色基準色塊23上的移除範圍30，在圖13之彩色濾光片上之對應位置投射一雷射光束，以移除該區域上的藍色色塊層63而形成一移除區域602；接著該控制主機10係根據圖10所示與該修補參考區域51重疊且位在藍色基準色塊23上的修補範圍31，在圖14之彩色濾光片上之對應位置進行色塊層填補而形成一藍色填補塊603。

在藍色填補塊603完成後，該控制單元10可先根據圖10所示與該修補參考區域51重疊且位在綠色基準色塊22上的移除範圍30，在圖15之彩色濾光片上之對應位置投射一雷射光束，以移除該區域上的綠色色塊層62而形成一移除區域604；接著該控制主機10係根據圖10所示與該修補參考區域51重疊且位在綠色基準色塊22上的修補範圍31，在圖16之彩色濾光片上之對應位置進行色塊層填補而形成一綠色填補塊605。根據本創作的方法修補後，請參考圖17，已將缺陷處61移除，讓該彩色濾光片有完整的色塊層呈現。

另一方面，各該移除點資料可進一步包含該移除範圍30相對於一基準軸向的一傾斜角度。請參考圖3，如前所述，所述移除範圍30的形狀、位置與大小是可依據該基準視野影像20的像素座標而設定與調整，請配合參考圖3與圖18，該基準視野影像20呈矩形影像，該等基準色塊21、22、23為長方形，其長邊延伸方向平行於該基準視野影像20的寬邊延伸方向。如圖18所示，該基準視野影像20的寬邊延伸方向可為X軸向，若該基準軸向即為平行於X軸向，則該等移除範圍30沿著X軸向分布，故該等移除範圍30的傾斜角度為0度。

再者，當該等基準色塊21、22、23的長邊延伸方向傾斜於該基準視野影像20的寬邊延伸方向，則該等移除範圍30的傾斜角度可對應設定為該等基準色塊21、22、23的長邊延伸方向，如圖19所示的45度，此傾斜角度係配合基準視野影像20之該等基準色塊21、22、23的形態，基於該傾斜角度的設定，讓兩相接的移除範圍30之整體輪廓為沿著該等基準色塊21、22、23形態而分布的連續式平滑輪廓，不會產生階梯狀的輪廓，以利雷射光束移除彩色濾光片的缺陷處61。

10‧‧‧控制主機
101‧‧‧移除資料庫
102‧‧‧修補資料庫
11‧‧‧傳動裝置
12‧‧‧影像擷取裝置
13‧‧‧雷射產生裝置
14‧‧‧色墨填補裝置
20‧‧‧基準視野影像
21‧‧‧紅色基準色塊
22‧‧‧綠色基準色塊
23‧‧‧藍色基準色塊
24‧‧‧遮蔽單元
30‧‧‧移除範圍
31‧‧‧修補範圍
40‧‧‧待測物視野影像
41‧‧‧紅色待測色塊
42‧‧‧綠色待測色塊
43‧‧‧藍色待測色塊
44‧‧‧遮蔽單元
45‧‧‧缺陷區域
450‧‧‧缺陷
46‧‧‧搜尋區域
50‧‧‧定位區域
51‧‧‧修補參考區域
61‧‧‧缺陷處
62‧‧‧綠色色塊層
63‧‧‧藍色色塊層
64‧‧‧遮蔽層
600‧‧‧移除區域
601‧‧‧遮蔽填補塊
602‧‧‧移除區域
603‧‧‧藍色填補塊
604‧‧‧移除區域
605‧‧‧綠色填補塊

圖1：執行本創作自動修補方法的修補機的電路方塊示意圖。 圖2：本創作自動修補方法的流程示意圖。 圖3：本創作所建立之基準視野影像的示意圖。 圖4：本創作之移除範圍與修補範圍在複數基準色塊的分布示意圖。 圖5：本創作之移除範圍與修補範圍在遮蔽單元的分布示意圖。 圖6：本創作之移除範圍與修補範圍在複數基準色塊以及遮蔽單元的分布示意圖。 圖7：本創作所建立之待測視野影像的示意圖。 圖8：在本創作所建立之待測視野影像定義一搜尋區域的示意圖。 圖9：在本創作所建立之基準視野影像定義一定位區域與一修補參考區域的示意圖。 圖10：：在本創作所建立之基準視野影像中，與修補參考區域重疊之移除範圍與修補範圍的示意圖。 圖11：本創作中移除彩色濾光片的遮蔽單元的示意圖。 圖12：本創作中在圖11的移除區域形成遮蔽填補塊的示意圖。 圖13：本創作中移除彩色濾光片的藍色色塊層的示意圖。 圖14：本創作中在圖13的移除區域形成藍色填補塊的示意圖。 圖15：本創作中移除彩色濾光片的綠色色塊層的示意圖。 圖16：本創作中在圖15的移除區域形成綠色填補塊的示意圖。 圖17：本創作中經修補後的彩色濾光片的示意圖。 圖18：本創作中移除範圍的分布示意圖。 圖19：本創作中移除範圍的另一分布示意圖。

Claims (4)

1. 一種彩色濾光片的自動修補方法，係在一修補機執行，該彩色濾光片的自動修補方法包含：建立一移除資料庫與一修補資料庫，分別儲存有複數移除點資料與複數修補點資料，各該移除點資料包含有一移除座標與一移除範圍，各該修補點資料包含有一修補座標與一修補範圍，該等移除點資料與該等修補點資料的分布係根據一基準視野影像中的複數基準色塊與遮蔽單元而定義；建立該彩色濾光片的一待測物視野影像，該待測物視野影像包含有複數待測色塊，該等待測色塊的形狀與排列結構對應於該基準視野影像的該等基準色塊；判斷該待測物視野影像是否存在一缺陷區域，若是，則在該待測物視野影像中定義一搜尋區域，並產生該搜尋區域與該缺陷區域的一相對位置資料；根據該搜尋區域中的影像內容在該基準視野影像取得至少一定位區域，使該至少一定位區域中的影像內容對應於該搜尋區域中的影像內容，其中，當取得有複數所述定位區域，則直接選用最接近該搜尋區域的定位區域；根據所選用的所述定位區域與該相對位置資料在該基準視野影像定義一修補參考區域，該修補參考區域的大小對應於該缺陷區域的大小；根據與該修補參考區域重疊的移除點資料在該彩色濾光片進行移除，接著根據與該修補參考區域重疊的修補點資料在該彩色濾光片進行色塊層填補。
2. 如請求項1所述之彩色濾光片的自動修補方法，各該移除點資料的該移除範圍為一矩形範圍，各該移除點資料包含該移除範圍相對於一基準軸的一傾斜角度。
3. 如請求項2所述之彩色濾光片的自動修補方法，各該修補點資料的該修補範圍為一圓形範圍。
4. 如請求項1至3中任一項所述之彩色濾光片的自動修補方法，當該缺陷區域同時涵蓋所述待測色塊與所述遮蔽單元，則優先修補該彩色濾光片上的遮蔽單元。