TWM457889U - 面板瑕疵檢測之裝置 - Google Patents

Description

面板瑕疵檢測之裝置

    本創作係關於一種面板瑕疵檢測之裝置，尤指使用線型電荷耦合元件(CCD)或互補式金屬氧化物半導體（CMOS）等作為影像擷取單元而偵測面板瑕疵所產生之散射光，進而在生產線上取代人工檢測之面板瑕疵檢測之裝置。

    面板在生產的過程中，無論是數十吋的顯示面板，或是精密的光學鏡面，其製程上所面臨的最大問題就是容易產生瑕疵，因此檢測就是生產流程中相當重要的一道關卡，若沒有在品質上做好把關，其在更後續經與其他零件進行組裝後，形成劣質品所造成的損失將更為巨大。

    由於面板的範疇相當廣，其在不同應用領域的製程上具有不同的變量，且在尺寸與解析度需求不斷改變之下，瑕疵檢測的複雜程度也隨著提高，一般的檢測設備無法應付所有的情況，因而相當容易產生誤判，故目前廠商對於面板之瑕疵檢測仍多為依賴人工的方式進行。

    然而，現階段觸控面板廠商所提出的檢測標準為檢測出寬度為15微米以上之擦痕、刮痕。但由於面板尺寸可達數公分或二十公分以上，而檢測速度則依待測面板尺寸不同而分別要求為每片3~15秒，可謂相當緊迫。如前所述，目前相關廠商的生產線均是以人工進行檢測，也就是利用反射或透射的光源，讓操作人員的眼睛目視檢測產品缺陷以及汙染物，但這種人工檢測方式常會因為檢測人員的長時間重複性的檢測而造成疲勞、精神不振、情緒等諸多人為因素，影響了檢測效率；再者，人工難免在判斷上具有主觀，並在量測精度上也有其極限，使得檢測品質受到影響。此外，當檢測的項目與產品數量愈多時，所要依賴的勞工就更多，如此大量人力的操作，對廠商而言也是極大的人事成本。

    因此，是否有透過自動化方法對面板進行檢測，使其瑕疵可在出貨前就被確實發現，即是相關產業在良率上的一大考驗。

    中華民國專利公告號I321650曾揭示了一種液晶面板檢查裝置，其係使用攝影裝置來檢查液晶面板，以區別附著於液晶面板兩側之表面的灰塵影像與液晶面板內部之缺陷。究其技術手段，其係使用背光照射液晶面板，然後使用面型電荷耦合元件作為攝影機作拍攝，以找出其正面或背面之灰塵所在。

    然而，此種檢查裝置僅是將人工檢視的流程交由面型電荷耦合元件作比對，其對於製程的瑕疵檢測提升仍嫌不足，特別是其需要從側向、正面以及背面等方向進行反覆之光線照射，僅係用於將單一面板挑出做仔細的反覆檢測，程序繁瑣且無法套用於現有製程線上檢測使用。另外，此種檢測方法也無法應用於非透明材質所構成之面板，在應用範疇上也稍嫌狹窄。

    因此，如何提出一種能夠廣泛通用於透明或非透明材質所製備之面板，以及將此技術直接應用於線上生產，完全取代人工，並且具有高辨識能力之面板瑕疵檢測之裝置，即是需要克服的一道課題。

    本創作之主要目的，係提供一種面板瑕疵檢測之裝置，其透過光線在透明或非透明面板表面之瑕疵處，基於其瑕疵所具有之不平滑、粗糙結構而產生散射之機制，利用影像擷取單元做偵測，以是否有散射之產生而判斷瑕疵的尺寸以及位置。

    本創作之次要目的，係提供一種面板瑕疵檢測之裝置，其使用高像素之線型CCD為影像擷取單元，反應迅速且精確，可在自動化生產線上做直接應用，排除人工檢測所存在的低效率問題。

    本創作之另一目的，係提供一種面板瑕疵檢測之裝置，其可針對待檢測之面板為透明或非透明等態樣，進一步以附加反射層做調整手段，得以強化影像擷取單元所能接收到散射光之強度，因而提升檢測的靈敏度。

    本創作之再一目的，係提供一種面板瑕疵檢測之裝置，其可調整照明單元所提供光源的位置、排列方式，進而獲得較佳之散射效果，以因應不同瑕疵的走向，強化影像擷取單元的偵測結果，具有靈活性。

    為了達到上述之目的，本創作揭示了一種面板瑕疵檢測之裝置，其係包含：一影像擷取單元，其包含至少一組線型感光元件；一承載平台，其位於該影像擷取單元之下方，其相對於該影像擷取單元而具有一輸送方向；以及一照明單元，其係包含至少一組光源，其位於該承載平台之至少一側上方，且其側向發射一光線至該承載平台；其中，於該承載平台上放置一待測面板時，該光線接觸該待測面板因而產生一反射光，使該影像擷取單元接收到該瑕疵之反射光。如此，即可在待測面板受承載平台輸送而行進的同時，透過光線照射，利用光線照射到瑕疵結構時所產生的散射，讓影像擷取單元偵測到散射光而順利地將瑕疵找尋出，提升產品的良率。

1‧‧‧承載平台
2‧‧‧影像擷取單元
21‧‧‧線型感光元件
3‧‧‧照明單元
31‧‧‧光源
4‧‧‧待測面板
41‧‧‧瑕疵處
5‧‧‧玻璃鏡
51‧‧‧透明玻璃層
52‧‧‧硝酸銀層
53‧‧‧保護漆層
6‧‧‧反射層
7‧‧‧散射光
D‧‧‧輸送方向

第一圖：其係為本創作之結構示意圖；
第二圖：其係為本創作應用時之結構示意圖；
第三圖：其係為本創作應用時之結構俯視示意圖；
第四圖：其係為玻璃鏡之結構示意圖；
第五圖：其係為本創作中，光源照射到瑕疵處之示意圖；
第六圖：其係為本創作中，反射層之示意圖；以及
第七圖：其係為本創作中，影像擷取單元組成陣列之俯視示意圖。

    為使本創作之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

    首先，請參考第一圖，其係為本創作一較佳實施例之結構示意圖，其主要結構係在於包含了：一承載平台1、一影像擷取單元2以及一照明單元3；其中，承載平台1係位於影像擷取單元2之下方，以偵測自承載平台1方向行進至影像擷取單元2的光線；而照明單元3則是由至少一光源31所組成，此些照明單元3或是光源31位於該承載平台1之至少一側方，其係為具有高亮度、均勻度之LED燈。

    本創作之應用範疇是在於偵測面板的瑕疵，因此在實際操作時，如第二圖或第三圖所示，承載平台1上會放置有一待測面板4，此待測面板4可為透明材質或是非透明材質所構成，並無限定，其也可以是透明材質與非透明材質之組合，例如一般的玻璃鏡。而本創作的關鍵技術特徵即是在於透過照明單元3所具有的光源31由側向的方式從側方向下照射在待測面板4的表面上；此時，若待測面板4的表面有存在瑕疵，例如裂痕、刮痕、凸點、凹槽，或是其反射鍍膜的破損，則入射光在接觸到此些瑕疵後，其反射的路徑就會因此而受到偏移，這些偏移的光線即是本創作中的垂直向下之影像擷取單元2所要捕捉的標的，藉以反推出待測面板4瑕疵的所在區域、走向以及尺寸大小。

    本創作中所採用的影像擷取單元2是線型電荷耦合元件(Charge-Coupled Device, CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)等感光元件，其係將感光元件排列在一條直線上，具有很高的線密度，因此有極高像素而可提供超高分辨率，以適用於捕捉待測面板4的微小瑕疵所反射的微弱光線。

    以檢測玻璃鏡為例，請參考第四圖；如圖所示，玻璃鏡5的結構是由透明的玻璃以及其背面之反射鍍膜所組成，以圖中習知之結構而言，由上至下依序為透明玻璃層51、硝酸銀層52以及保護漆層53。當使用者將此玻璃鏡5面放置於承載平台上後，在沒有瑕疵的狀況下，光源所發出的光會先接觸到透明玻璃層51，經穿透透明玻璃層51後被硝酸銀層52反射，再次穿透透明玻璃層51，然後依入射角等於反射角之光學原理由另一方向離去。

    於本創作中，由於影像擷取單元2是設置於承載平台1的上方，垂直向下地線掃描待測面板4，因此在沒有瑕疵的狀況下，所有被光源側向入射的光線經玻璃鏡5反射後，都不會被影像擷取單元2所偵測到，因此影像擷取單元2的觀測結果會呈完全黑色之背景。然而，請參考第五圖，若有瑕疵處41存在，則光線在接觸到這些瑕疵處41時，基於瑕疵處41本身的微觀結構係為不平滑，因此其不會再依循原本整體光線所要反射的方向前進（虛線），而是依循瑕疵處41的不平滑結構做其他方向的反射（實線），形成散射光7。於是乎，這些往其他方向反射的散射光7就會部分被影像擷取單元2偵測到，因此在影像觀測分離背景與瑕疵之下得到瑕疵的位置與尺寸。

    如前所述，本創作中所採用的影像擷取單元2是線型CCD或CMOS等，其線型感光元件21雖然是排列在一條直線上而僅能做極高像素之線分辨，但本創作中的承載平台1是生產線的輸送裝置，或是檢測機台上以高精度平行移動之輸送系統，其在實際應用的過程中係承載著待測面板4行進，具有如第三圖所示之輸送方向D，並讓影像擷取單元2受輸送裝置之馬達訊號同步觸發，使影像擷取單元2可適切地以線掃描的方式偵測瑕疵所產生之散射光線，並經數據整合後產生待測面板4之特徵影像。

    本創作中的光源31在配置時，基本上是以直交的方式做兩方向投射測向光，此機制是考量到瑕疵的走向可能會平行於入射光，這會使得散射光非常微弱而不易被觀測到，因為此時光線與瑕疵的接觸面積來到最小。因此為了能夠順利觀測到不同走向的瑕疵影像，至少要將光源31排列成直交的兩個方向，才能確保在此特殊巧合發生時不至於會有疏漏。另外，本創作也可以進一步依待測面板4的瑕疵狀況，將光源31設計為L型或U型之排列方式，由側向或是角隅方向進行補光，確保檢測效率。

    除了前述玻璃鏡之實施例，若待測面板4如觸控面板以純透明材質所構成時，則此時光源31大部分的投射出的光線將不是被反射，而是直接穿透待測面板4，這會使得由瑕疵所產生的散射光線幾乎不會進行至影像擷取單元2。此時，在影像擷取單元2所偵測到的光線過於稀少之下，即便是待測面板4存在瑕疵，本創作也很難確認結果。在這種狀況下，一種解決方式是由待測面板4的下方做照光，但機構複雜而不切實際；另一種方式則是讓待測面板4與承載平台1之間具有一反射層，請參考第六圖，使其具有如玻璃鏡5的結構。在這種方法中，具有高反射性的反射層6可直接塗佈在承載平台1的表面，或是以外加元件的方式鋪設反射層在承載平台1之上。

    最後，若待測面板的寬度較大，致使規格大小有限之單一影像擷取單元2沒有辦法對待測面板4做完整的線型偵測時，請參考第七圖，本創作容許使用複數個影像擷取單元2結合組成檢測陣列，讓整體陣列的感光寬度能夠大於待測面板4的寬度。在配合增加圖形處理器（Graphics Processing Units, GPU）的數量和結合平形處理的技術之下，即便是檢測大面積的面板，本創作也可以此方式做相對應的結構組裝和調整強化，充分滿足產業在生產線上的高速檢測需求。

    綜上所述，本創作以線型CCD或CMOS等做為影像擷取單元，其以線掃描的方式檢測在輸送裝置上移動之待測面板，透過光線在面板表面有不平滑結構之瑕疵處產生散射之機制，因而讓CCD或CMOS接收到原本散射光而得知該處有瑕疵存在，並可以取得該瑕疵的尺寸大小以及走向。在現行生產線多以人工作檢測之際，本創作不但可無縫接軌地直接結合現有自動化生產線而做應用，而且適用於各式面板的瑕疵檢測，無論是在瑕疵檢出率或是安裝、調整、控制上的靈活性和簡便性都有突出的表現，無疑具有經濟和實用上之價值。

    惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍，舉凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。

1‧‧‧承載平台

2‧‧‧影像擷取單元

31‧‧‧光源

4‧‧‧待測面板

Claims (5)

1. 一種面板瑕疵檢測之裝置，其係包含：
   一影像擷取單元，其包含至少一組線型感光元件；
   一承載平台，其位於該影像擷取單元之下方，其相對於該影像擷取單元而具有一輸送方向；以及
   一照明單元，其係包含至少一光源，其位於該承載平台之至少一側方，且其由該側方向下發射一光線至該承載平台；
   其中，該面板瑕疵檢測之裝置之運作方法係包含步驟：
   放置一待測面板於該承載平台之上；
   發射該光線至該待測面板，該光線於該待測面板之一瑕疵處產生一散射光；
   該影像擷取單元線掃描該待測面板而偵測該散射光；以及
   整合該散射光之數據而定位該瑕疵處。
2. 如申請專利範圍第1項所述之面板瑕疵檢測之裝置，其中該影像擷取單元係包括一電荷耦合元件（CCD）或一互補式金屬氧化物半導體（CMOS）等感光元件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之面板瑕疵檢測之裝置，其中該照明單元之該些光源係呈L型或U型之排列。
4. 如申請專利範圍第1項所述之面板瑕疵檢測之裝置，其中於該待測面板為透明材質時，該承載平台與該待測面板之間可增設置一反射層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之面板瑕疵檢測之裝置，其中該待測面板之寬度大於該影像擷取單元之感光寬度時，更設置複數個影像擷取單元以組成陣列。