先进的检测技术为现代平板显示器生产保驾护

文/ThomasSchaeffler，ExcelitasTechnologies

显示器的质量是消费者在购买电视、电脑、平板电脑和智能手机时的重要考量因素。为了提高竞争力，营销这些产品的公司需提供各种尺寸的尖端显示器，同时制造商还需要高精度的检测工具，来满足极度严格的公差要求。

图1：智能手机在人们的生活中已经必不可少，目前全球约有25亿智能手机用户。

每个像素都很重要

智能手机和大型电视的屏幕尺寸和参数差异很大，消费者对其画质和美观度要求也越来越高。智能手机屏幕的分辨率通常从×到×像素，密度高达ppi。其中，每个微小像素都需要进行高分辨率在线检测和亚微米级分辨率的离线检测。同样，像素高达×的大型4KUHD电视屏幕也需要单独检测，即使是最微小的缺陷，如表面微粒或凹痕等，也必须要检测出来。

Excelitas可提供多种机器视觉镜头，以满足平板显示器生产中的各种需求：从适用于大型传感器的中分辨率、高性价比LINOSRodagon镜头，到支持最先进的线扫传感器及低至1.5μm的物体分辨率的新型LINOSd.fineHR镜头。Excelitas的mag.xsystem及其OPTEM?Fusion系统，可以实现亚微米级的检测和高倍率测量，通常用于平板显示器的检测。

图2：高分辨率显示屏制造正转向更严格的公差，这也需要更先进的检测技术，通过几个步骤来检测亚微米范围内的微小瑕疵。

检查每个生产环节

在平板显示器的整个制造过程中，每进行到下一个生产步骤之前，都需要检查组件是否有缺陷，而且每个阶段使用的检查方法也有所不同。

例如，面板通常使用线扫相机进行检测，这种方法可以提供更高的大面积检测能力。有时会采用两步检查策略，在第一道工序中检测出缺陷，并在第二道工序中使用专门的“复查相机”来确定缺陷的性质。

这种复查相机通常使用OptemFusion产品组合中的镜头——一种灵活的显微镜系统，可以在小视场下提供高分辨率。Excelitas还于年推出了OptemFusion系统的短波红外（SWIR）版本，即使在应用硅结构的情况下也能进行检测，因为硅在nm以上会变透明。

最终的屏幕测试通常使用面阵相机来完成，它具有像素高达1.55亿的超大传感器，可以检测到任意类型显示技术中数百万像素的每个像素的瑕疵。这种极高分辨率必不可少，因为它能通过多个有效相机像素捕捉每个显示像素，并获得非常可靠的检测结果。Excelitas可提供多种镜头，以支持这类大型像素。所有这些镜头都属于LINOSinspec.xL系列，可以支持不同尺寸的传感器和不同的显示器类型。

图3：Qioptiq的inspec.xL线扫透镜可以通过配备分光棱镜来实现同轴照明，用于各个制造阶段检测高反射率物体，如显示面板的基板等。

确保光学质量

为了尽可能实现最快的检查量，将检测相机与先进的镜头相配合，能提供充足的放大倍率和分辨率来进行有效检测，同时还能提供足够的视野。OLED显示器，尤其是AMOLED（有源矩阵OLED）显示器，需要通过非常精细的结构来控制每个像素。

对于在线和离线检测，要达到可接受的触控时间，目标分辨率需要在几微米范围内。全新的LINOSd.fineHR2.4/mm现在将目标分辨率的阈值降至1.5μm，并支持成像圈高达82mm的线扫相机，和最新的16k/5μmCMOS

相机一样，它可提供kHz以上的超高线率。d.fineHR镜头经设计可与分束棱镜实现同轴明场照明，而不会牺牲成像性能。

mag.xsystem是Excelitas旗下Qioptiq团队为满足更高分辨率的应用需求而开发，它融合了机器视觉和显微镜技术。这套检测系统可以通过大视场实现亚微米级分辨率，它采用了长达57mm的现代线扫传感器，同时集成了最先进的同轴照明和自动对焦技术。

在检测最终的显示器时，红、绿、蓝三色像素必须分别进行相同精度的检测。对于光学元件而言，必须进行高度的色彩校正，以避免测量误差。明显的纵向色彩不规则性会使图像模糊，因为它导致一种颜色的焦点偏移，而另两种颜色的图像却保持在焦点上。要改善色彩校正效果，需要正确选择光学玻璃材料，并结合专业的光学设计。所有的Qioptiq机器视觉镜头都能提供出色的色彩校正，能在不对任何颜色进行重新聚焦的情况下，对显示器进行测试。

图4：在主面板基板经过完全加工处理并通过所有检测阶段后，再将其切成小块，以集成到终端产品中——尺寸为6英寸或更小的智能手机，或尺寸高达80英寸的大电视。

节省时间和成本

现代化高分辨率相机与针对各个屏幕尺寸设计的机器视觉镜头配合使用，只需在一次拍摄中完成任意尺寸显示器的最终测试。这加快了检测吞吐量，有助于降低设备成本。机器视觉镜头必须从图像中心到其外部边缘提供相等的对比度，这样镜头才可以与大型高分辨率相机配合使用。每个镜片需要精确地制造，以达到非常严格的公差，同时还需密切

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