CN101672804B - 液晶显示器基板检测装置及缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示器基板检测装置及缺陷检测方法，其中装置包括：光学成像模块，用于形成透明基板上图形的图像，还包括反射镜，在检测时，所述反射镜、待检测透明基板与所述光学成像模块位于同一条光路上，并且所述反射镜设置在所述待检测透明基板的下方，所述光学成像模块通过所述反射镜，能够形成所述待检测透明基板上不透明膜层下表面的缺陷的像。本发明提供的液晶显示器基板检测装置及缺陷检测方法，不仅可以实现通过常规的俯视方式检测基板上不透明膜层上表面的缺陷，还可以实现借助于反射镜通过仰视方式检测基板上不透明膜层下表面的缺陷，提高了缺陷检测的覆盖率，避免了将缺陷引入后续工序。

Description

液晶显示器基板检测装置及缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种液晶显示器基板检测装置及缺陷检测方法。 

背景技术

在薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的阵列制造阶段，通过各掩膜工艺完成对玻璃基板上阵列图案(array pat tern)的制造加工。在阵列工序结束后，需要对产品进行检测和维修。检测就是测试产品有无缺陷以及缺陷位置的过程，维修就是通过激光切割、焊接等手段将不良品尽可能修复为良品的过程。 

为了实现高质量的维修，高质量的缺陷检查(Inspect ion)是前提。在缺陷检查中，需要使用有一定放大倍数的镜头进行仔细的搜索和判断。通常而言，囿于检测设备的地址准确定位能力，搜索时需要对所给地址的周边区域有一定的扩展范围，在找到缺陷的精确位置后，进行缺陷属性的判断，在修复阶段可以根据不同的检测结果选择合适的修复方式对缺陷进行修复。 

如图1所示为现有技术中液晶显示器基板检测装置结构示意图，该装置用于检测形成有阵列图形的透明基板是否存在缺陷，该装置包括光学成像模块和激光维修模块两大部分，这两大部分通常可以集成在一起，在图1中这两大部分统一用标号1标记，光学成像模块和激光维修模块共用一部分光路，光学成像模块主要用于完成缺陷检测，激光维修模块主要用于对检测到的缺陷进行修复。光学成像模块通常可以包括反射棱镜组、透镜组、自动对焦单元、照相单元等，激光维修模块可以包括激光发射器、激光控制器循环冷却单元、光束冷却单元、光束能量控制单元、光束孔径控制单元、反射棱镜组、 透镜组等。为了实现精确的检测和修复，该装置还包括承载台2、载入载出单元、移动控制单元3、减震单元4以及用于控制激光维修模块和光学成像模块的控制器5，控制器5和光学成像模块与激光维修模块1电气连接。 

在进行缺陷检查时，透明基板6被固定在承载台2上，光学成像模块和激光维修模块1在移动控制单元3的控制下在透明基板的上表面上方的整个平面内移动，如图2所示为现有技术中液晶显示器基板检测装置加载透明基板之后的示意图。背光模块7随着光学成像模块和激光维修模块1一起移动，在需要时可以提供从透明基板下方入射的背光。通过调整焦距，在光学成像模块中可以看到清晰的透明基板上阵列图形的图像，如图3所示为现有技术中通过液晶显示器基板检测装置检测到的图形的成像示意图，图3中8为源漏电极层，是不透明膜层，9为透明电极层。 

尽管在缺陷检测时已进行了尽可能仔细的搜索，但是仍然有一部分缺陷无法找到，其中一个主要原因就在于：缺陷处于特殊位置，依照现有的缺陷检测方式无法检测到；例如，透明基板上沉积有栅电极层、源漏电极层等不透明膜层，对于存在于这些膜层上表面的一些微小颗粒(Particle)，按照现有的检测方式，通过俯视的方式检测透明基板可以检测到，但是对于存在于这些不透明膜层下表面的一些微小颗粒，通过这种俯视检测透明基板的方式则无法得到，从而会导致一部分缺陷引入在后工序中，造成良品率下降。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种液晶显示器基板检测装置，可以检测到透明基板上不透明膜层下表面上的缺陷，提高缺陷检测覆盖率。 

为实现上述目的，本发明提供了一种液晶显示器基板检测装置，包括：光学成像模块，用于形成透明基板上图形的图像，还包括反射镜，在检测时，所述反射镜、待检测透明基板与所述光学成像模块位于同一条光路上，并且所述反射镜设置在所述待检测透明基板的下方，通过所述光学成像模块中的第一物镜检测所述待检测透明基板上表面的缺陷，将所述光学成像模块中的所述第一物镜下降d的距离或通过与所述第一物镜相比下降了距离d的第二物镜，通过所述反射镜形成所述待检测透明基板上不透明膜层下表面的缺陷的像。 

在以上技术方案的基础上，还可以包括：基板承载模块，用于承载所述待检测透明基板； 

检测时，所述待检测透明基板与所述反射镜之间相隔一层空气膜。 

具体地，所述承载模块可以是为放置在所述反射镜上的一个透明平板，在检测时，所述待检测透明基板放置于所述透明平板上。 

还可以包括背光模块，设置在所述反射镜的下方，当所述光学成像模块移动时，所述背光模块同步移动； 

并且所述反射镜上设置有多个孔，孔的开口面积小于所述光学成像模块的物镜开口面积。 

所述反射镜可以固定在所述背光模块上表面。 

上述的反射镜上的反射膜可以是为半反半透膜。 

为了实现上述目的，本发明还提供了一种液晶显示器基板缺陷检测方法，包括： 

步骤1、载入待检测透明基板； 

步骤2、通过光学成像模块中的第一物镜检测所述待检测透明基板上表面的缺陷； 

步骤3、将光学成像模块中的所述第一物镜下降d的距离或通过与所述第一物镜相比下降了距离d的第二物镜，通过设置在所述待检测透明基板下方且与所述待检测透明基板位于一条光路上的反射镜，检测所述待检测透明基板下表面的缺陷； 

所述 

k₁和n₁分别为所述待检测透明基板的厚度和折射率，k₂和n₂分别为所述反射镜的厚度和折射率，h和n₃分别为所述待检测透明基板和所述反射镜之间的介质的厚度和折射率，n₀为空气的折射率。 

本发明提供的液晶显示器基板检测装置及缺陷检测方法，通过在承载模块上的透明基板下方，设置一个与光学成像模块在同一条光路上的反射镜，不仅可以实现通过常规的俯视方式检测基板上不透明膜层上表面的缺陷，还可以实现借助于反射镜通过仰视方式检测基板上不透明膜层下表面的缺陷，提高了缺陷检测的覆盖率，避免了将缺陷引入后续工序。 

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

图1所示为现有技术中液晶显示器基板检测装置结构示意图； 

图2所示为现有技术中液晶显示器基板检测装置加载透明基板之后的示意图； 

图3所示为现有技术中通过液晶显示器基板检测装置检测到的图形的成像示意图； 

图4所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例一结构示意图； 

图5所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例一光路示意图； 

图6所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例二结构示意图； 

图7所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例三结构示意图； 

图8所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例四结构示意图； 

图9所示为图8中C部分放大图。 

具体实施方式

本发明液晶显示器基板检测装置包括：光学成像模块和反射镜，在检测时，该反射镜与光学成像模块位于同一条光路上，并且该反射镜设置在待检测透明基板的下方，光学成像模块通过反射镜可以形成待检测透明基板上不透明膜层下表面的缺陷的像。反射镜可以通过一个反射镜承载模块来承载。 

如图4所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例一结构示意图，该 装置包括：光学成像模块11、基板承载模块14和反射镜13，光学成像模块11和反射镜13在一条光路上，基板承载模块14用于承载待检测透明基板a。在该实施例中，增加了基板承载模块14，可以承载待检测透明基板a，在检测时，待检测透明基板a与反射镜13之间相隔有一层空气膜。 

当然，实施例一中的液晶显示器基板检测装置还可以包括激光维修模块、移动控制单元、减震单元等现有技术中液晶显示器基板检测装置中包括的各个单元，实施例一与现有技术中的液晶显示器基板检测装置的区别之一在于：在待检测透明基板的下方设有一反射镜，该反射镜与光学成像模块位于同一条光路，并且可以形成待检测透明基板上不透明膜层下表面的缺陷的像。 

下面以实施例一为例详细说明本发明液晶显示器基板检测装置的原理。如图5所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例一光路示意图。图5中，待检测透明基板a和反射镜13之间隔有一层空气，待检测透明基板a的厚度为k₁，折射率为n；反射镜13的厚度为k₂，折射率为n，二者之间的空气层厚度为k₃，空气层折射率为1。在待检测透明基板a上沉积有阵列图形，该阵列图形包括一部分透光区域，即光线可以透过待检测透明基板a入射到反射镜13上，还包括一部分不透光区域，例如沉积有栅电极层、源漏电极层等不透明膜层的区域，图5中21为沉积在透明基板a上的不透明膜层。 

对于不透明膜层21上表面的一个微粒P₁(假设该微粒P₁是一个缺陷，是在液晶显示器制作工艺中不应该有的)来说，实施例一中的液晶显示器基板检测装置可以通过在该不透明膜层21上方移动搜索到，因为只要有光线入射到P₁上，经过P₁反射之后的光线入射到光学成像模块中就可以检测到P₁的存在。对于不透明膜层21下表面的一个微粒P₂来说，通常很难有光线能够入射到P₂上，并且即使有光线入射到P₂上，从P₂反射的光也很难入射到光学成像模块中，这样就造成了P₂不容易被检测到。如果采用实施例一中的液晶显示器基板检测装置结构，由于在透明基板的下方设置有反射镜，这样就可以使光线通过多次反射入射到P₂，并且经过P₂反射的光纤也可以入射到光学成像 模块中。 

图5中，假设有一束光，从A点入射，入射角为α，折射角为β，从透明基板a中出射后经过空气层入射到反射镜13中，在反射镜13中镀有反射膜的一面发生反射后出射到空气层，后又入射到待检测透明基板a中，从而入射到微粒P₂上，经过P₂反射的光线从待检测透明基板a中出射，通过空气层入射到反射镜13，然后又从反射镜13中反射出经过空气层入射到待检测透明基板a，后从待检测透明基板a上的透光区域输出，出射点为B。假设有另一束光从B点入射，入射角为α，折射角为β，将从A点入射的光经过的光路称为AB，将从B点入射的光经过的光路称为BA，可以知道AB和BA路径相同，方向相反，从B点入射的光线也会如射到P₂上并经过P₂反射。根据如图5所示的光路图，可以知道，将从A点入射的光线和从B点入射的光线反向延长可以得到P₂的像P₃。如果说P₁到光学成像模块的物距就是P₁到光学成像模块中物镜的距离的话，那么P₂到光学成像模块的物距应当是P₃到光学成像模块中物镜的距离。也就是说，在通过反射镜反射光的方式检测到待检测透明基板a上不透明膜层下表面的微粒时，光学成像模块需要向下调整一定距离，具体的距离如图5中d所示，应当是不透明膜层a的上表面到微粒P₂所成的像P₃的距离，由于通常情况下不透明膜层a的厚度相对于待检测透明基板a以及反射镜的厚度来说很小，可以忽略不计，所以d的距离近似可以是待检测a透明基板上表面到微粒P₂所成的像P₃的距离。 

根据光学基本原理以及几何学基本原理，可以知道，A点距离P₂的距离R为： 

R＝2(k₁tgβ+k₃tgα+k₂tgβ)                  (1) 

而  $d=\frac{R}{\mathrm{tg\α}}---\left(2\right)$

将(1)式代入(2)式可以得到 

$d=\frac{2(k_1\mathrm{tg\β}+k_3\mathrm{tg\α}+k_2\mathrm{tg\β})}{\mathrm{tg\α}}---\left(3\right)$

根据光学中的菲涅尔折射定律，有： 

sinα＝nsinβ                                           (4) 

将式(4)代入(3)式可以得到： 

$d=\frac{2(k_1+k_2)}{n}\×\frac{\cos \mathrm{\α}}{\cos \mathrm{\β}}+2k_3---\left(5\right)$

由于通常情况下，光学成像模块中物镜镜头的直径相对于物镜镜头到待检测透明基板a之间的距离来说小得多，所以入射角α可以看作接近于零，所以，式(5)可以近似为： 

$d=\frac{2(k_1+k_2)}{n}+2k_3---\left(6\right)$

采用本发明实施例一所提供的液晶显示器基板检测装置检测基板缺陷的过程如下：首先将待检测透明基板载入承载模块，相关的控制模块在读取透明基板的信息后，将光学成像模块移至可能有缺陷存在的区域上方，调整好焦距，然后在可能有缺陷存在的区域上方移动并检测缺陷，本发明中将这种利用常规的方式在透明基板上方检测缺陷的方式称为俯视方式；通常情况下需要检测光学成像模块中的物镜镜头所在像素的周围八个像素的区域。如果检测到了缺陷，则进行后续的缺陷确定和维修操作，如果通过俯视方式检测不到缺陷，则将光学成像模块中的物镜镜头下移如公式(6)所示的d的距离，这时需要借助于设置在待检测透明基板下方的反射镜来实现检测，本发明中将这种检测方式称为仰视方式，然后在仰视方式下，在俯视方式下检测过范围内，重新进行检测，这样通过俯视和仰视相结合的方式，分别能够检测到待检测透明基板上不透明膜层上表面的缺陷和下表面的缺陷，提高了缺陷检测的覆盖率，避免了将缺陷引入后续工序。 

由于通常基板上栅电极层、源漏电极层等不透明膜层所占用的区域比较小，剩余的部分是一些透明电极或透光区域，所以对于不透明膜层下表面的缺陷，基本上可以根据如图5所示的原理，将缺陷检测到。 

在俯视方式检测时，光学成像模块的物镜采用的是俯视焦距，在光学成 像模块中可以看到的是俯视视野。在仰视方式时，光学成像模块的物镜需要下移d的距离，采用的是仰视焦距，在光学成像中可以看到的是仰视视野。通过将物镜下移d的距离可以实现俯视方式到仰视方式的切换。可选地，也可以在光学成像模块中设置两个物镜，分别是俯视物镜和仰视物镜，在俯视方式时采用俯视物镜，俯视物镜预先设置好的焦距为俯视焦距，在仰视方式时，切换到仰视物镜，仰视物镜预先设置好的焦距为仰视焦距。仰视物镜相比于俯视物镜下移了d的距离。 

根据不同的待检测透明基板和反射镜的尺寸和折射率、待检测透明基板和反射镜之间的空气层的厚度，d的大小是不同的。例如，设待检测透明基板的厚度k₁为0.7mm，反射镜的厚度k₂为1.3mm，待检测透明基板和反射镜之间的厚度k₃为0.3mm，待检测透明基板和反射镜的折射率n均为1.68，则将这些数据代入到公式(6)，可以计算出d为2.98mm。 

在检测时，待检测透明基板可以直接放置在反射镜上，将反射镜当作一个承载装置来承载待检测透明基板，这样，在计算切换到仰视方式下光学成像模块中物镜需要下移的距离d的计算公式(参见公式(6))中，k₃的取值近似为0，由于待检测透明基板和反射镜之间的空气层非常薄，所以忽略该层空气层的厚度。 

待检测透明基板除可以通过如图4中所示的承载模块或者通过反射镜来承载之外，还可以通过一个透明平板来承载。如图6所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例二结构示意图，该实施例中设置了一个放置在反射镜上的透明平板15(图中阴影所示的平板，该平板应当是透明的，为了便于区分，图中用阴影标识)，该透明平板15用于承载待检测透明基板a。 

前述在推导公式(6)时，认为透明阵列基板与反射镜的折射率相等，是一种比较简单的情况，这样便于以一种较为简单的光路说明推导公式(6)的过程。通常情况下，透明阵列基板和反射镜的折射率可能不同，这样会导致从待检测透明基板射出的光穿过空气层再次入射到反射镜中时，入射角不 等于α。对于实施例二中，设空气的折射率为n₀，待检测透明基板的厚度为k₁，折射率为n₁；反射镜的厚度为k₂，折射率为n₂，透明平板的厚度为h，折射率为n₃，按照与前述推导公式(6)类似的方法，可以得到： 

$d=\frac{2k_1{n}_0}{n_1}+\frac{2h{n}_0}{n_3}+\frac{2k_2{n}_0}{n_2}---\left(7\right)$

这样，对于实施例二中的液晶显示器基板检测装置，在切换到仰视方式时，光学成像模块中的物镜下移的距离需要按照公式(7)来计算。 

如图7所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例三结构示意图，图7与图4所示实施例的区别在于：在图7所示的实施例中，在反射镜13的下方设置有一个背光模块16，并且在反射镜13上还开设有多个孔。对于液晶显示器基板检测装置来说，有时是需要一个背光模块来为光学成像模块提供背光源的，在检测时，该背光模块16与光学成像模块11位于同一光路上，同步移动，开设在反射镜13上的孔可以使背光模块16发出的光射出，并且为了可以充分利用反射镜13实现仰视方式的检测，可以使开设在反射镜上的孔的开口面积小于光学成像模块11中物镜的开口面积。孔的形状可以是圆形、方形等各种形状。 

如图8所示为本发明液晶显示器基板检测装置实施例四结构示意图，如图9所示为图8中C部分放大图，图8与图7所示实施例的区别在于：图7所示的实施例中，反射镜13是通过单独的反射镜承载模块12承载的，并且反射镜13的面积大于或等于待检测透明基板a的面积；图8所示的实施例中，反射镜13是固定在背光模块16上的，反射镜13上开设有多个孔，同样地，孔的开口面积应当小于光学成像模块的物镜开口面积，反射镜13、背光模块16和光学成像模块11在同一条光路上，当光学成像模块移动时，背光模块16和反射镜13同步移动，反射镜13的面积可以等于或大于背光模块16的用于承载反射镜13的一侧的表面面积。 

实施例二、三、四中液晶显示器基板检测装置的检测方法与实施例一类 似，不再赘述。另外，实施例一、二中的液晶显示器基板检测装置也可以包括如图7中所示的背光模块，同时反射镜上需要开设多个孔，使得背光模块发出的光可以透过。 

可选地，以上各实施例中，反射镜的反射膜可以是全反膜(即反射率接近100％)，也可以是半反半透膜，即能够反射一部分光同时能够透射一部分光，可以实现将从透明基板下表面射出的光进行反射，并能将背光模块发出的光进行透射。如果反射镜的反射膜选用半反半透膜，则如果液晶显示器检测装置中包括背光模块，那么反射镜上可以不比开设孔，因为背光模块发出的光可以通过反射镜上的半反半透膜透过一部分。 

本发明还提供一种液晶显示器基板缺陷检测方法，可以包括如下的步骤： 

步骤1、载入待检测透明基板； 

步骤2、通过光学成像模块中的第一物镜检测待检测透明基板上表面的缺陷。该步骤中检测待检测透明基板上表面缺陷的过程可以通过现有技术实现，此处不再赘述。 

步骤3、在检测完待检测透明基板上表面的缺陷后，将光学成像模块中的第一物镜下降d的距离，通过设置在待检测透明基板下方且与待检测透明基板位于一条光路上的反射镜，检测待检测透明基板下表面的缺陷。 

其中，d的公式可以如公式(7)所示，对于实施例一，h为待检测透明基板和反射镜之间的空气层的厚度，对于实施例二，h为检测透明基板和反射镜之间的透明平板的厚度，空气层和透明平板可以看作是待检测透明基板和反射镜之间间隔的介质。 

或者也可以在光学成像模块中设置两个物镜来分别用于检测待检测透明基板上表面的缺陷和下表面的缺陷，检测上表面的缺陷时可以用第一物镜，检测下表面的缺陷时可以用第二物镜，第二物镜与第一物镜相比，下降了d的距离。 

本发明提供的液晶显示器基板检测装置以及缺陷检测方法，通过在承载 模块上的透明基板下方，设置一个与光学成像模块在同一条光路上的反射镜，不仅可以实现通过常规的俯视方式检测基板上不透明膜层上表面的缺陷，还可以实现借助于反射镜通过仰视方式检测基板上不透明膜层下表面的缺陷，提高了缺陷检测的覆盖率，避免了将缺陷引入后续工序。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液晶显示器基板检测装置，包括：光学成像模块，用于形成透明基板上图形的图像，其特征在于，还包括反射镜，在检测时，所述反射镜、待检测透明基板与所述光学成像模块位于同一条光路上，并且所述反射镜设置在所述待检测透明基板的下方，通过所述光学成像模块中的第一物镜检测所述待检测透明基板上表面的缺陷，将所述光学成像模块中的所述第一物镜下降d的距离或通过与所述第一物镜相比下降了距离d的第二物镜，通过所述反射镜形成所述待检测透明基板上不透明膜层下表面的缺陷的像。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器基板检测装置，其特征在于，还包括：基板承载模块，用于承载所述待检测透明基板；

检测时，所述待检测透明基板与所述反射镜之间相隔一层空气膜。

3.根据权利要求2所述的液晶显示器基板检测装置，其特征在于，所述承载模块具体为放置在所述反射镜上的一个透明平板，在检测时，所述待检测透明基板放置于所述透明平板上。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器基板检测装置，其特征在于，在检测时，所述待检测透明基板放置于所述反射镜上，所述反射镜作为一个承载装置承载所述待检测透明基板。

5.根据权利要求2-4中任一权利要求所述的液晶显示器基板检测装置，其特征在于，还包括背光模块，设置在所述反射镜的下方，当所述光学成像模块移动时，所述背光模块同步移动；

并且所述反射镜上设置有多个孔，孔的开口面积小于所述光学成像模块的物镜开口面积。

6.根据权利要求2-4中任一权利要求所述的液晶显示器基板检测装置，其特征在于，还包括背光模块，设置在所述反射镜的下方，当所述光学成像模块移动时，所述背光模块同步移动；

并且所述反射镜上的反射膜为半反半透膜。

7.根据权利要求1所述的液晶显示器基板检测装置，其特征在于，还包括背光模块，设置在所述反射镜的下方，当所述光学成像模块移动时，所述背光模块同步移动；

并且所述反射镜上设置有多个孔，孔的开口面积小于所述光学成像模块的物镜开口面积。

8.根据权利要求1所述的液晶显示器基板检测装置，其特征在于，还包括背光模块，设置在所述反射镜的下方，当所述光学成像模块移动时，所述背光模块同步移动；

并且所述反射镜上的反射膜为半反半透膜。

9.根据权利要求7或8所述的液晶显示器基板检测装置，其特征在于，所述反射镜固定在所述背光模块上表面。

10.一种液晶显示器基板缺陷检测方法，其特征在于，包括：

步骤1、载入待检测透明基板；

步骤2、通过光学成像模块中的第一物镜检测所述待检测透明基板上表面的缺陷；

步骤3、将光学成像模块中的所述第一物镜下降d的距离或通过与所述第一物镜相比下降了距离d的第二物镜，通过设置在所述待检测透明基板下方且与所述待检测透明基板位于一条光路上的反射镜，检测所述待检测透明基板下表面的缺陷；

所述 

k₁和n₁分别为所述待检测透明基板的厚度和折射率，k₂和n₂分别为所述反射镜的厚度和折射率，h和n₃分别为所述待检测透明基板和所述反射镜之间的介质的厚度和折射率，n₀为空气的折射率。

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