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2020OEM機械設計技術研討會云會議
機器視覺

先進的檢測技術是現代平板顯示器生產的關鍵要素

  2020年05月26日  

  消費者在選擇電子產品時,更注重清晰逼真的畫質顯示器的質量是消費者在購買電視、電腦、平板電腦和智能手機時的重要考量因素。為了提高競爭力,營銷這些產品的公司需提供各種尺寸的尖端顯示器,同時制造商還需要高精度的檢測工具來滿足極度嚴格的公差要求。

每個像素都很重要

  智能手機和大型電視的屏幕尺寸和參數差異很大,消費者對其畫質和美觀度要求也越來越高。智能手機屏幕的分辨率通常為1920 x 1080至2560 x 1440像素,密度高達500 ppi。其中,每個微小像素都需要進行高分辨率的在線檢測和亞微米分辨率的離線檢測。同樣的,像素高達3840 x 2160的大型4K UHD電視屏幕也需要進行單獨檢測,即使是最微小的缺陷,如表面微?;虬己鄣?,也必須進行檢測。

  Excelitas可提供多種機器視覺鏡頭,以滿足平板生產中的各種需求:從適用于大型傳感器的中分辨率任務的高性價比LINOS Rodagon鏡頭,到支持最先進的線掃描傳感器及低至1.5μm的物體分辨率的新型LINOS d¤fine HR鏡頭。Excelitas的mag.x? system 125及其OPTEM?Fusion系統可實現亞微米檢測和高倍率測量,通常用于平板檢查。

檢查每個生產環節

  在整個制造過程中,每進行到下一個生產步驟之前都需要檢查組件是否有缺陷,而且每個階段使用的檢查方法有所不同。例如,面板通常使用線掃描相機進行檢測,這種方法可以提供更高的大面積檢測能力。有時會采用兩步檢查策略,在第一道工序中檢測出缺陷,并在第二道工序中使用專門的“復查相機”來確定缺陷的性質。這種復核相機通常使用Optem Fusion產品組合中的鏡頭——一種靈活的顯微鏡系統,可提供小視場的高分辨率。在2019年,Excelitas還推出了Optem Fusion系統的短波紅外型號(SWIR)版本,即使在應用硅結構的情況下也能進行檢測,因為硅在1100nm以上會變透明。

  最終的屏幕測試通常使用區域掃描相機來完成,它具有像素高達1.55億的超大傳感器,可檢測到任意類型顯示技術中數百萬像素的每個像素的瑕疵。這種極高分辨率必不可少,因為它能通過多個有效攝像機像素捕捉每個顯示像素,并獲得非??煽康臋z測結果。Excelitas可提供多種鏡頭,以支持這類大型像素。所有這些鏡頭都屬于LINOS inspec.x L系列,可支持不同尺寸的傳感器和不同的顯示器類型。

確保光學質量

  為了盡可能實現最快的檢查量,將檢測攝像頭與先進的鏡頭相配合,能提供充足的放大倍數和分辨率來進行有效檢測,同時還能提供足夠的視野。OLED顯示器,尤其是AMOLED(有源矩陣OLED)顯示器需通過非常精細的結構來控制每個像素。

  對于在線和離線檢測,要達到可接受的觸控時間,目標分辨率需要在幾微米范圍內。全新的LINOS d.fine HR 2.4/128mm現在將目標分辨率的閾值降至1.5μm,并支持成像圈高達82mm的線掃描相機,和最新的16k/5μm CMOS相機一樣,它可提供200 kHz以上的超高線率。d.fine HR鏡頭經設計可與分束棱鏡,實現同軸明場照明,而不會犧牲成像性能。

  mag.x system 125是Excelitas旗下Qioptiq團隊為滿足更高分辨率的應用需求而開發,它融合了機器視覺和顯微鏡技術。這套檢測系統可通過大視場實現亞微米級分辨率,它采用了長達57毫米的現代線掃描傳感器,同時集成了最先進的同軸照明和自動對焦技術。

  在檢測最終的顯示器時,紅、綠、藍三色像素必須分別進行相同精度的檢測。對于光學元件而言,必須進行高度的色彩校正,以避免測量誤差。明顯的縱向色彩不規則性會使圖像模糊,因為它導致一種顏色的焦點偏移,而另兩種顏色的圖像卻保持在焦點上。要改善色彩校正效果,需要正確選擇光學玻璃材料,并結合專業的光學設計。所有的Qioptiq機器視覺鏡頭都能提供出色的色彩校正,能在不對任何顏色進行重新聚焦的情況下對顯示器進行測試。

節省時間和成本

  現代化高分辨率攝像機與針對各個屏幕尺寸設計的機器視覺鏡頭配合使用,只需在一次拍攝中完成任意尺寸顯示器的最終測試。 這加快了檢測通量,有助于降低設備成本。機器視覺鏡頭必須從圖像中心到其外部邊緣提供相等的對比度,這樣鏡頭才可以與大型高分辨率相機配合使用。每個鏡片需要精確地制造以達到非常嚴格的公差,同時還需密切關注鏡片安裝在鏡筒內情況。

  制造商需要靈活的制造和檢測解決方案,以便生產各種屏幕尺寸的顯示器。當使用可支持大的放大倍率范圍的鏡頭時,可以在不影響產品性能的情況下實現這一目標。

  Qioptiq利用其專利技術生產出業界性能最高的大畫幅鏡頭,它們常用于高分辨率相機來進行最終的顯示器測試。例如,新的 inspec.x L 5.6/120mm浮動鏡頭的放大倍率范圍為0.06至0.5,支持傳感器對角線高達82mm。該鏡頭專為檢測各種尺寸的顯示器而設計,并提供自動放大和光圈設置的齒輪環。

  在許多情況下,現成的解決方案無法滿足檢測機器制造商的需求,例如需要特殊涂層,或在狹小空間內將攝像頭與光學元件及照明系統集成在一起。在這種情況下,應考慮定制化解決方案,包括從現有的標準產品到完全定制的交鑰匙的子模塊。Excelitas在照明、光學、攝像機和應用領域擁有專業技術,并在開發此類解決方案方面擁有良好的業績記錄。Excelitas在所有所需領域專業技術的獨特組合,將檢測解決方案提升到一個全新高度,因為它不僅僅是將照明、鏡頭和攝像機結合在一起,而是開發出整個檢測系統,以達到理想的性能,并滿足特定的應用需求。

  關于作者

  Thomas Schaeffler是位于德國慕尼黑的Excelitas Technologies公司工業光學和系統部門的高級總監,負責領導全球機器視覺業務和技術研發,以滿足前沿檢測和機器視覺客戶的需求。作為一名在光學行業工作了18年的資深人士,他擁有德國拉文斯堡-魏加頓應用技術大學應用物理學博士(FH)學位。

標簽:Excelitas Technologies 檢測技術我要反饋
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