显示器检测装置及方法与流程

本发明涉及液晶显示器制造领域，尤其涉及显示器及内部结构层的检测。

背景技术：

在显示器件的制程中，需要量测或者检测一些器件或者图形的表面微结构轮廓、表面粗糙度、表面完整状况、表面反射率等特征。对于这一类缺陷的检测，目前通用的测试仪器分为接触式和非接触式两类检测方式。

对于接触式检测方式，通常采用的测试工具为探头检测，检测仪带动探头与被检测显示器的外表面接触，并将感应到的数据传回终端，由人工或者检测仪自动判定被检测显示器的缺陷情况。因为是接触式检测，在检测的过程中探头不可避免地与被测表面之间产生摩擦，极易造成显示器变形和磨损。而为了减轻摩擦带来的损害，还要保证一定的接触面积以保证数据有效，需要在探头的运动过程中严格控制探头与被测显示器的相对距离，公差带也需要严格限制，因此造成探头与被测显示器间的相对运动速度偏低，检测效率受限。

对于非接触式检测方式，通常采用光束、声波等定向能媒介进行检测，检测仪带动定向能发生器，与被测显示器表面呈一定的距离，并持续一边向被测显示器发射定向能媒介，一边将媒介对被测监视器表面产生的反馈信号进行收集整理，再转换成电信号以供人工或检测仪进行判定，这种方法对检测仪和被测显示器直接的相对运动速度、相对距离的检测要求相较于接触式检测来说相对更低，具备一定的包容度。但由于显示器中各结构层的高低、结构组合、包括各器件衔接处的细节差别，使得检测仪对微小图形进行量测时通常需要精确聚焦，如果焦距需要不停变换，增加了量测设备的复杂度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够实现主动对角的非接触式的显示器检测装置，提供如下技术方案：

一种显示器检测装置，包括光源和位于所述光源和被测显示器之间的聚光单元和分光单元，以及光电转换器；所述光源发出的检测光束依次经过所述聚光单元和所述分光单元，并投射至所述被测显示器；所述聚光单元包括透镜组和振动单元，所述振动单元用于为所述透镜组提供恒定频率的简谐振动，使得所述透镜组对所述检测光束变换聚焦点；所述被测显示器位于所述聚焦点的变换范围以内；所述分光单元用于接收所述被测显示器反射的所述检测光束，并将所述检测光束反射至所述光电转换器。

其中，所述聚光单元还包含动力源，所述动力源与所述振动单元固连，用于激励所述振动单元，保持所述振动单元的振幅和频率恒定。

其中，所述振动单元为音叉，所述透镜组包含第一振动镜片和第二振动镜片，所述音叉两叉脚分别连接所述第一振动镜片和所述第二振动镜片。

其中，所述聚光单元还包含浮动机构，所述浮动机构用于所述振动单元与连接的所述振动镜片之间的连接，以保证所述振动镜片在振动过程中保持水平姿态。

本发明还涉及一种显示器检测方法，包含以下步骤：

定义垂直于所述被测显示器平面的方向为第一方向，利用光源沿所述第一方向朝所述被测显示器投射检测光束；

利用聚光单元汇聚所述检测光束，所述聚光单元包含透镜组和振动单元，所述振动单元用于在检测过程中为所述透镜组提供恒定频率的简谐振动，使得所述透镜组在检测过程中持续对所述检测光束变换聚焦点，并保证所述被测显示器位于所述聚焦点的变换范围以内；

利用分光单元透过所述检测光束，所述检测光束经所述被测显示器反射后回到所述分光单元，所述分光单元对所述检测光束进行二次反射后投射到所述光电转换器，所述光电转换器将接收到的光信号转换为电信号用于检测判定。

其中，在检测过程中，对所述振动单元持续激励，保证所述振动单元的振幅和频率保持恒定。

其中，对所述被测显示器的检测为完成每一层结构的制作时，均进行一次针对该层的全面检测。

其中，对所述被测显示器的检测为完成所有结构层的制作后，再进行一次针对所有结构层的全面检测。

其中，将检测后的缺陷数据按特征进行归类，建立由所述缺陷数据组成的缺陷数据库；将当次检测所获得的检测数据与所述缺陷数据库内的所述缺陷数据的特征进行对比，并判断所述检测数据所对应的缺陷类型。

其中，将每次检测后的所述检测数据分析结果导入所述缺陷数据库内，并对所述缺陷数据库内的所述缺陷数据的特征进行持续修正和细分。

本发明显示器检测装置，通过在被测显示器外依次设置光源、聚光单元、分光单元和光电转换器，光源发出的检测光束依次通过聚光单元、分光单元后被被测显示器反射，经反射的检测光束受到分光单元的作用发生二次反射，最终被光电转换器接收并将被测显示器表面的情况转换为电信号供操作者判断。其中聚光单元对检测光束持续作用的等频率的激励，使得检测光束保持等频率的焦距变化，且检测光束的焦距变化范围始终包容被测显示器表面焦点，使得本发明检测装置具备了主动调焦的功能，对于被测显示器表面细微的焦距变化都可以主动适应，将后期对平滑曲线的分析变换为对高频简谐振动曲线的分析，在难度增加有限的前提下扩大了检测装置的可检测范围，简化了检测流程，相较于当前的检测手段都具备了更高的检测效率。

附图说明

图1是本发明显示器检测装置的检测对象结构示意图；

图2是本发明显示器检测装置常时工作示意图；

图3是本发明显示器检测装置聚焦成功的工作示意图；

图4是本发明显示器检测装置检测对象为良品的示意图；

图5是本发明显示器检测装置检测到缺陷的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～图5的显示器检测装置，在垂直于所述被测显示器100的第一方向001上依次设置光源200、聚光单元210、分光单元230和光电转换器240，其中所述光源200处于所述被测显示器100的最远端，所述光源200在检测过程中沿所述第一方向001朝所述被测显示器投射检测光束300，所述检测光束300经过所述聚光单元210聚焦后，穿透所述分光单元230，在到达所述被测显示器100的平面后反射回到所述分光单元230，所述分光单元230为半透半反分光镜组，经过反射的所述检测光束300在回到所述分光单元230后受到二次反射，传播路径发生改变，不再沿所述第一方向001转而向外发射，所述光电转换器240在改变后的传播路径上接收所述检测光束300，并将所获得的光信号转换为电信号，供检测人员分析判定所述被测显示器100的表面缺陷情况。

在本发明装置中起到聚焦作用的所述聚光单元210包括透镜组220和振动单元211，所述振动单元211与所述透镜组220中至少一枚振动镜片221连接，在检测过程中为所述振动镜片221提供频率不变的简谐振动，使得所述透镜组220在检测过程中持续对所述检测光束300变换聚焦点，该聚焦点的变换范围保持在所述被测显示器100与所述聚光单元210在所述第一方向001的距离以内，以保持所述检测光束300在每一次振动周期中都能在所述被测显示器表面形成聚焦点，所有光束汇聚于所述被测显示器100的表面，此时所述光电转换器240测得的信号最强。

换言之，本发明装置包括所述光源200，和位于所述光源200和所述被测显示器100之间的所述聚光单元210和所述分光单元230，以及所述光电转换器240，所述光源200发出所述检测光束300，所述检测光束300依次经过所述聚光单元210和所述分光单元230，并投射至所述被测显示器100。所述聚光单元210包括所述透镜组220和所述振动单元211，所述振动单元211用于为所述透镜组220提供恒定频率的简谐振动，使得所述透镜组220对所述检测光束300变换聚焦点，且所述被测显示器100位于所述检测光束300焦点的变换范围以内，所述分光单元230将被所述被测显示器反射的所述检测光束300二次反射至所述光电转换器240。

对于呈高频简谐形态的光信号是如何转换成为所述被测显示器表面质量电信号的过程，本案用“互补型薄膜晶体管结构”按照通常的驱动阵列基板制程来作具体说明：见图1，在玻璃或者柔性基底101上完成缓冲层110、半导体导电沟道120、栅极介电层130、栅极140、层间绝缘层150、源漏电极160、钝化层及平坦层170、像素电极180、像素定义层190及光阻(ps)柱191等结构层的制作。构成所述阵列基板101的薄膜晶体管可以是非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体薄膜晶体管或者有机薄膜晶体管中的一种。其中像素电极180即为本示例中的待测元件，像素电极180通常由氧化铟锡膜(ito)/银(ag)/氧化铟锡膜(ito)三层构成，在像素定义层190及ps柱191制作完成后，需要检测像素定义区(即后续oled蒸镀区)像素电极180上表面是否破损、是否有脏污及像素电极180本身是否破损等。

见图2，本发明检测装置位于所述驱动阵列基板101的上方，所述驱动阵列基板101相对于检测装置以均匀速度ν1运动并开始检测。所述光源200发出的所述检测光束300汇聚于被测像素电极180的表面，即光源200和所述检测光束300的焦点处于成像的共轭位置。所述振动单元211为音叉212，所述透镜组220由第一振动镜片221和第二振动镜片222组成，所述音叉212同时连接所述第一振动镜片221和所述第二振动镜片222，并给予所述第一振动镜片221和所述第二振动镜片222固定的频率激励，使得所述第一振动镜片221和所述第二振动镜片222在该频率下保持振动，所述第一振动镜片221和所述第二振动镜片222一直保持相向靠近或者远离的运动，进而使得所述检测光束300的焦点在所述被测像素电极180的表面呈简谐状态浮动。所述聚光单元210与所述驱动阵列基板101在所述第一方向001上保持距离不变，该距离在所述检测光束300的焦点浮动范围内总能找到某一位置，使得所述检测光束300的焦点刚好落在所述被测像素电极180的表面而发生反射，此时反射的所述检测光束300经过分光镜230投射到光电转换器240，测得此时电信号最强(见图3)。当所述被测像素电极180表面破损、沾染脏污、或者粗糙度过高时，进入所述光电转换器240的光信号会一定比例地衰减。

显而易见的，当所述检测光束300汇聚于所述被测像素电极180外的其他区域，如有机像素定义层190上时，反射光会大大减弱。由于所述音叉212的振动频率远高于所述被测像素电极180相对于本发明检测装置的移动速度，因此很容易区分出由移动引起的检测信号变化的频率，进而分辨检测信号中的有效反射信号、震动噪音及参考反射信号等的影响。图2标示的就是当所述透镜组220振动到某一非聚焦位置时，所述检测光束300的焦点偏离所述被测像素电极180表面，反射信号相对于最大值有一定比例下降的情况。

对于检测得到的信号，当所述被测像素电极180整个检测范围内的均匀性好、无明显破损及脏污或者反射率达到要求时，对应的检测输出电信号为稳定、均匀的近似方波400(见图4)，所述方波400的幅值与所述被测像素电极180的质量参数直接相关；反之，当所述被测像素电极180整个检测范围内(图5中间位置)有明显破损及脏污或者反射率达到要求时，对应位置的检测输出电信号会呈现出方波401所述相应的衰减，衰减的幅度与上述素电极180的质量参数也有强相关性。这样，所述被测像素电极180的表面情况就可以通过本装置得到很好的检测。

在一些实施例中，为了保证在检测过程中所述振动单元211的振幅和频率都不发生变化，所述聚光单元210还在所述振动单元211上设置了动力源213，所述动力源213与所述振动单元211固连，用于持续激励所述振动单元211。所述动力源213可以是电动马达，或电动的凸轮等器件。

而为了获得进一步的精确测量结果，所述聚光单元210还设置了浮动机构214，所述浮动机构214的设置目的在于在所述音叉212与所述振动镜片221之间建立一道缓冲装置，因为所述振动音叉212的两个支脚为悬臂梁结构，其振动过程中难免出现角度的偏移，不能完全保证所述检测光束300的垂直入射。在增加了所述浮动机构214以后，可以消除因所述音叉212的振动所带来的偏移情况，保证所述第一振动镜片221和所述第二振动镜片222相对于所述被测像素电极180的平行，即使得所述第一振动镜片221和所述第二振动镜片222保持水平姿态，从而获得更精确的检测信号。

一种实施例中，所述浮动机构214采用弹簧结构，另一些实施例中所述浮动机构213还可以采用浮动轴承来实现。

所述光源200可以是氙气灯、卤素灯等发光设备，也可以是激光发生器，当所述被测结构层需要的光量变化区间较大时，适合选用强激光发生器配衰减器来作为光源检测，可以最大限度的匹配所需的光线强度。

在一些实施例中，所述振动单元211还可以选用高频的振动马达，或者凸轮、涡轮、丝杠、曲柄连杆等等能够产生简谐运动的常用机构，本发明中不做特别规定。

检测的对象也可以是各种显示基板或器件中金属、半导体、无机及有机绝缘层的线宽、图形的结构、表面形貌以及oled蒸镀用的精细金属遮罩(fmm)的完整性等，并不局限于本实施例中的要求。

本发明还涉及一种显示器的检测方法，包含以下步骤：

定义垂直于所述被测显示器100平面的方向为第一方向001，利用光源200沿所述第一方001向朝所述被测显示器100投射检测光束300；

利用聚光单元200汇聚所述检测光束300，所述聚光单元200包含透镜组220和振动单元211，所述振动单元211与所述透镜组220连接，在检测过程中为所述振动镜片221提供频率不变的简谐振动，使得所述透镜组220在检测过程中持续对所述检测光束300变换聚焦点，该聚焦点的变换范围保持在所述被测显示器100与所述聚光单元210在所述第一方向001的距离以内，以保持所述检测光束300在每一次振动周期中都能在所述被测显示器表面形成聚焦点，所有光束汇聚于所述被测显示器100的表面，利用分光单元230透过所述检测光束300，所述检测光束300经所述被测显示器100的表面反射后回到所述分光单元230，所述分光单元230对所述检测光束300进行二次反射后分光向外发射，利用光电转换器240接收经由所述分光单元230分出的所述检测光束300，并将光信号转换为电信号用于检测判定。

整个检测过程的原理与本案上述的检测装置原理一致，包括对于所述振动单元211的持续激励以保证检测过程中所述透镜组220的振幅和频率始终保持一致等，此处不做再一次阐述。对于本方法，一些实施例中还有进一步细化。

对所述被测显示器100的检测，可以为完成每一层结构的制作时，均进行一次针对该层的全面检测，这样可以较为轻松的区分每一层或每一个结构的表面缺陷情况，缺点在于需要多次检测，较为繁琐。

因此，一些实施例中，选择在完成所有结构层的制作后，再对所述被测显示器100所有结构层进行一次性的全面检测。因为不同材质的结构层在遇到光源入射时的光谱不同，因此根据所述光电转换器240接收到的光谱的变化，可以分析出出现缺陷的所述被测显示器100具体缺陷位置在哪一层，这样虽然增加了分析的难度，但是可以节约检测次数，提高检测效率。

一些实施例中，检测人员可以将检测后的缺陷数据按特征进行归类，建立由所述缺陷数据组成的缺陷数据库。这样在每次检测过程中，通过检测所获得的检测数据与所述缺陷数据库内的所述缺陷数据的特征进行对比，就可以判断本次的所述被检显示器100中所述检测数据所对应的缺陷类型，了解本次检测的所述被检显示器100的表面质量情况。

在每次检测获得所述检测数据后，将当次的所述检测数据分析结果再导入所述缺陷数据库内，可以持续扩大所述缺陷数据库的样本量，当样本量达到一定数量时，可以对所述缺陷数据库内的所述缺陷数据的特征进行进一步的修正和细分，以获得更精确的检测结果。

本发明显示器检测装置，通过在被测显示器100外依次设置光源200、聚光单元210、分光单元230和光电转换器240，光源200发出的检测光束300依次通过聚光单元210、分光单元230后被被测显示器100反射，经分光单元230二次反射后由光电转换器240接收。其中聚光单元210对检测光束300持续作用的等频率激励，使得检测过程中检测光束300在被测显示器上保持等频率的焦距变化，为本发明检测装置加入了主动调焦的功能，对于被测显示器表100面细微的焦距变化都可以主动适应，将后期对平滑曲线的分析变换为对高频简谐振动曲线的分析，在难度增加有限的前提下扩大了检测装置的可检测范围，简化了检测流程，相较于当前的检测手段都具备了更高的检测效率。

而采用本装置的检测方法，既可以在单次制程中起到检测的作用，还可以在所有制程或一部分制程完成后再利用光谱差异进行统一检测，再一次提高了检测效率。在引入了缺陷数据库后，更是对之前的人工判定进行了优化，可以由终端辅助或直接代替人工进行缺陷的判定，相较于目前的普通检测方法大大提高了劳动生产率。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。