先進(jìn)的檢測技術(shù)是現(xiàn)代平板顯示器生產(chǎn)的關(guān)鍵要素

消費者在選擇電子產(chǎn)品時，更注重清晰逼真的畫質(zhì)

顯示器的質(zhì)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(chǎn)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(yán)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(shù)差異很大，消費者對其畫質(zhì)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(dá)500 ppi。其中，每個微小像素都需要進(jìn)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(dá)3840 x 2160的大型4K UHD電視屏幕也需要進(jìn)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(jìn)行檢測。

Excelitas可提供多種機器視覺鏡頭，以滿足平板生產(chǎn)中的各種需求：從適用于大型傳感器的中分辨率任務(wù)的高性價比LINOS Rodagon鏡頭，到支持最先進(jìn)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(tǒng)可實現(xiàn)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(chǎn)環(huán)節(jié)

在整個制造過程中，每進(jìn)行到下一個生產(chǎn)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(jìn)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(fù)查相機”來確定缺陷的性質(zhì)。這種復(fù)核相機通常使用Optem Fusion產(chǎn)品組合中的鏡頭——一種靈活的顯微鏡系統(tǒng)，可提供小視場的高分辨率。在2019年，Excelitas還推出了Optem Fusion系統(tǒng)的短波紅外型號（SWIR）版本，即使在應(yīng)用硅結(jié)構(gòu)的情況下也能進(jìn)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(qū)域掃描相機來完成，它具有像素高達(dá)1.55億的超大傳感器，可檢測到任意類型顯示技術(shù)中數(shù)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(jié)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(xué)質(zhì)量

為了盡可能實現(xiàn)最快的檢查量，將檢測攝像頭與先進(jìn)的鏡頭相配合，能提供充足的放大倍數(shù)和分辨率來進(jìn)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(xì)的結(jié)構(gòu)來控制每個像素。

對于在線和離線檢測，要達(dá)到可接受的觸控時間，目標(biāo)分辨率需要在幾微米范圍內(nèi)。全新的LINOS d.fine HR 2.4/128mm現(xiàn)在將目標(biāo)分辨率的閾值降至1.5μm，并支持成像圈高達(dá)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(jīng)設(shè)計可與分束棱鏡，實現(xiàn)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(yīng)用需求而開發(fā)，它融合了機器視覺和顯微鏡技術(shù)。這套檢測系統(tǒng)可通過大視場實現(xiàn)亞微米級分辨率，它采用了長達(dá)57毫米的現(xiàn)代線掃描傳感器，同時集成了最先進(jìn)的同軸照明和自動對焦技術(shù)。

在檢測最終的顯示器時，紅、綠、藍(lán)三色像素必須分別進(jìn)行相同精度的檢測。對于光學(xué)元件而言，必須進(jìn)行高度的色彩校正，以避免測量誤差。明顯的縱向色彩不規(guī)則性會使圖像模糊，因為它導(dǎo)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(xué)玻璃材料，并結(jié)合專業(yè)的光學(xué)設(shè)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(jìn)行重新聚焦的情況下對顯示器進(jìn)行測試。

節(jié)省時間和成本

現(xiàn)代化高分辨率攝像機與針對各個屏幕尺寸設(shè)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(shè)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(dá)到非常嚴(yán)格的公差，同時還需密切關(guān)注鏡片安裝在鏡筒內(nèi)情況。

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

Qioptiq利用其專利技術(shù)生產(chǎn)出業(yè)界性能最高的大畫幅鏡頭，它們常用于高分辨率相機來進(jìn)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(dá)82mm。該鏡頭專為檢測各種尺寸的顯示器而設(shè)計，并提供自動放大和光圈設(shè)置的齒輪環(huán)。

在許多情況下，現(xiàn)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(nèi)將攝像頭與光學(xué)元件及照明系統(tǒng)集成在一起。在這種情況下，應(yīng)考慮定制化解決方案，包括從現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品到完全定制的交鑰匙的子模塊。Excelitas在照明、光學(xué)、攝像機和應(yīng)用領(lǐng)域擁有專業(yè)技術(shù)，并在開發(fā)此類解決方案方面擁有良好的業(yè)績記錄。Excelitas在所有所需領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)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(jié)合在一起，而是開發(fā)出整個檢測系統(tǒng)，以達(dá)到理想的性能，并滿足特定的應(yīng)用需求。

關(guān)于作者

Thomas Schaeffler是位于德國慕尼黑的Excelitas Technologies公司工業(yè)光學(xué)和系統(tǒng)部門的高級總監(jiān)，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)全球機器視覺業(yè)務(wù)和技術(shù)研發(fā)，以滿足前沿檢測和機器視覺客戶的需求。作為一名在光學(xué)行業(yè)工作了18年的資深人士，他擁有德國拉文斯堡-魏加頓應(yīng)用技術(shù)大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)博士（FH）學(xué)位。