淺談彩色濾光片生產(chǎn)中自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

黃晨

【摘 要】彩色濾光片（Color Filter，簡(jiǎn)稱CF）在LCD的材料中占有相當(dāng)重要的比例（約占20%-30%），因此在彩色濾光片的生產(chǎn)過(guò)程中需要進(jìn)行一系列的檢驗(yàn)工作，從而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)在彩色濾光片生產(chǎn)中的微觀檢查應(yīng)用較為廣泛。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)采用周期性比較和邏輯運(yùn)算的方法獲取缺陷點(diǎn)的信息，為彩色濾光片的后段生產(chǎn)提供有效的異常缺陷信息，以達(dá)到對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)的管控。

【關(guān)鍵詞】彩色濾光片；自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)；五點(diǎn)周期比較；線性方程；誤檢

0 引言

在LCD的材料中，彩色濾光片（Color Filter，簡(jiǎn)稱CF）占有相當(dāng)重要的比例（約占20%-30%），也因?yàn)椴噬珵V光片的重要性，在生產(chǎn)過(guò)程中需要進(jìn)行一系列的檢驗(yàn)工作，從而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。彩色濾光片生產(chǎn)中多采用自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)（Automatic Optical Inspection System）進(jìn)行工程微觀檢查，進(jìn)行缺陷的檢出，監(jiān)控產(chǎn)品的品質(zhì)及良率，及早發(fā)現(xiàn)制程的缺陷，避免將不良品流入下游工序，造成成本的浪費(fèi)，并為后續(xù)的修補(bǔ)制程提供缺陷信息，修補(bǔ)不良缺陷，以提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低最終產(chǎn)品的廢品率，從而降低生產(chǎn)成本。

1 彩色濾光片的工藝簡(jiǎn)介

一般的彩色濾光片生產(chǎn)過(guò)程分為BM、R、G、B、ITO、PS，這6道制程工藝，以及最終檢查構(gòu)成。

BM（Black Matrix）工序：是玻璃基板上最初形成的層，其作用是隱藏TFT的配線，遮蔽光線，防止RGB的混色。

RGB（Red/Green/Blue）工序：是BM的下一個(gè)工程，但RGB三道的順序根據(jù)各廠家的要求有不同的排列，其主要作用是利用光的三原色原理達(dá)到Full Color顯示。

ITO（Indium Tin Oxide）工序：RGB工序后通過(guò)Sputtering成膜，用氧化Indium和氧化錫燒結(jié)體，形成TFT對(duì)偶電極的透明薄膜。

PS（Photo Spacer）工序：其作用是用來(lái)維持CF和TFT的Gap的柱子，向由這些形成的空間內(nèi)注入液晶。

每一道制程工序中都包含有相應(yīng)的微觀缺陷檢查（MURA、AOI檢測(cè)），宏觀缺陷檢查以及特性值檢測(cè)，以保證每一道工序生產(chǎn)完的產(chǎn)品品質(zhì)。并且最終產(chǎn)品在出貨給客戶前還需進(jìn)行最后一次微觀缺陷檢查，及宏觀缺陷檢查，以保證出貨給客戶的產(chǎn)品品質(zhì)，稱為最終檢查。所以說(shuō)彩色濾光片的品質(zhì)檢測(cè)在其生產(chǎn)制造過(guò)程中扮演著十分重要且不可缺失的角色。

2 自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)原理

自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)常用在工程微觀檢查或離線微觀抽檢中，其利用光學(xué)形式獲得產(chǎn)品的表面狀態(tài)，通過(guò)影像處理和計(jì)算檢出異物或異常圖案。AOI系統(tǒng)通常有運(yùn)動(dòng)工作平臺(tái)、電氣控制、照明光源系統(tǒng)、CCD成像系統(tǒng)、圖像采集與處理系統(tǒng)等模塊組成。

在彩色濾光片生產(chǎn)中使用的AOI多采用獨(dú)立的反射光源檢查和透射光源檢查，配合反射光源與透射光源所對(duì)應(yīng)的CCD組成光電檢測(cè)機(jī)構(gòu)。CCD的半導(dǎo)體感光元件無(wú)法反映光線的顏色只能感應(yīng)光強(qiáng)，其工作原理是采用當(dāng)CCD傳感器感應(yīng)到光亮?xí)r，CCD的光電器件產(chǎn)生負(fù)電荷的方式實(shí)現(xiàn)的。所以CCD通過(guò)掃描的工作方式最終產(chǎn)生一張灰白圖片，形成的圖像的每個(gè)像素都有一個(gè)介于0-255的灰階值。此時(shí)通過(guò)五點(diǎn)周期比較的計(jì)算方式將異常的像素篩選出來(lái)，將相鄰的像素組合成一個(gè)異常的塊，通過(guò)像素的位置、個(gè)數(shù)及排布最終獲得異常塊的相對(duì)坐標(biāo)、橫豎方向的長(zhǎng)度、面積、黑白類型等數(shù)據(jù)，并通過(guò)檢查所用的CCD反射或透射機(jī)構(gòu)，確定異常塊是屬于反射異常還是透射異常。

3 自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)檢出準(zhǔn)確率改善

彩色濾光片是逐工序作業(yè)的，當(dāng)完成BM的制作后進(jìn)行AOI的檢查，這時(shí)候?qū)Σ誓さ某休d體玻璃來(lái)說(shuō)其本身只有黑色和白色的成分；而制作R/G/B任意一種工藝后進(jìn)行AOI檢測(cè)時(shí)，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)黑色、白色和灰色（R/G/B層在CCD影像中會(huì)呈現(xiàn)出灰色）。在AOI對(duì)某些產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)誤檢（正常區(qū)域認(rèn)為異常區(qū)域）。誤檢率的上升給產(chǎn)線帶來(lái)了較多的虛假信息，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)諸多影響：

（1）產(chǎn)量降低：生產(chǎn)擔(dān)當(dāng)在遇到有異常信息時(shí)不得不進(jìn)行確認(rèn)，使生產(chǎn)斷斷續(xù)續(xù)，在節(jié)拍時(shí)間為35s左右的彩膜生產(chǎn)中會(huì)明顯使產(chǎn)量降低。

（2）品質(zhì)影響：在較多的虛假信息中，生產(chǎn)擔(dān)當(dāng)無(wú)法一一確認(rèn)，這就會(huì)使真正的異常點(diǎn)混在虛假點(diǎn)中，雖然最終會(huì)被發(fā)現(xiàn)，但是仍然會(huì)影響一批次產(chǎn)品的品質(zhì)。

（3）成本升高：在彩膜的生產(chǎn)中，AOI檢查出的異常點(diǎn)，修補(bǔ)設(shè)備需要一一確認(rèn)，對(duì)需要修補(bǔ)的點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)作業(yè)；對(duì)于虛假信息，修補(bǔ)設(shè)備依然需要逐一確認(rèn)，這樣將占用大量的人力和物力。

故提高AOI的檢測(cè)準(zhǔn)確率對(duì)于彩膜生產(chǎn)的意義重大。

3.1 五點(diǎn)周期比對(duì)及分區(qū)檢測(cè)

為了提高AOI檢測(cè)彩膜質(zhì)量的準(zhǔn)確率，降低誤判，通過(guò)分析由紅綠藍(lán)三色組成矩陣結(jié)構(gòu)和Line CCD獲取的彩膜圖像特征，在五點(diǎn)周期比較檢測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)彩膜的機(jī)械與光學(xué)對(duì)位后，運(yùn)用五點(diǎn)比對(duì)進(jìn)行缺陷的檢測(cè)。Line CCD從紅綠藍(lán)3個(gè)不同的區(qū)域獲取不同的灰階值，分別設(shè)置3個(gè)區(qū)域的灰階值范圍和該區(qū)域的判定閾值；最后根據(jù)缺陷與正常點(diǎn)灰階差值的不同對(duì)缺陷進(jìn)行分類，賦予相應(yīng)的缺陷代碼?；谝陨?個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)整張彩膜的缺陷檢測(cè)。實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，采用五點(diǎn)比較、分區(qū)檢測(cè)和缺陷分類相結(jié)合的方法，缺陷檢出的準(zhǔn)確率可以提高至99.6%以上。

3.2 兩點(diǎn)一線原理及線性方程應(yīng)用

自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)采用周期性比較和邏輯運(yùn)算的方法獲取缺陷點(diǎn)的信息。彩色濾光片不同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)由子像素大小決定的最小周期比較Pitch存在小數(shù)，會(huì)造成比較對(duì)象的非正確選取。利用兩點(diǎn)一線原理，可以構(gòu)建一次線性方程使原來(lái)斷點(diǎn)模擬成連續(xù)的點(diǎn)，達(dá)到無(wú)論比較距離是會(huì)否為整數(shù)，都能找到相對(duì)應(yīng)的灰度值的效果。在待檢測(cè)點(diǎn)在邊緣或角落的情況下，會(huì)出現(xiàn)2倍比較距離的情況出現(xiàn)，比較距離越大，檢測(cè)的準(zhǔn)確率越難保證，一次線性方程解決誤檢的方法將更有效。利用此方法可以提高異常點(diǎn)檢出的準(zhǔn)確度，同時(shí)會(huì)避免對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì)及成本的不利影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從彩色濾光片的生產(chǎn)工藝過(guò)程中的產(chǎn)品品質(zhì)監(jiān)控出發(fā)，從自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)原理簡(jiǎn)述了自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)在彩色濾光片生產(chǎn)中的應(yīng)用，簡(jiǎn)述了五點(diǎn)比較、分區(qū)檢測(cè)和缺陷分類相結(jié)合的檢測(cè)方法，在邏輯運(yùn)算中如何運(yùn)用兩點(diǎn)一線原理及線性方程來(lái)解決誤檢，提高缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確率。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)在彩色濾光片生產(chǎn)中的普遍運(yùn)用，能夠保證產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的品質(zhì)能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免產(chǎn)品的批量不良，降低生產(chǎn)成本。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：張濤]endprint