【技术实现步骤摘要】
一种用于显示器件喷印制造全过程质量检测的系统与方法
本专利技术属于喷墨印刷制造技术相关领域，更具体地，涉及一种用于显示器件喷印制造全过程质量检测的系统与方法。
技术介绍
新型显示器件正朝着超高分辨率、大尺寸、轻薄柔性和低成本方向发展，传统的基于真空镀膜的显示器制造技术存在制备工艺复杂、高成本、高能耗等问题，而以按需压电喷墨及新兴的电流体喷印技术为主流的印刷显示技术，不仅是高精度的图案化制造技术，而且具有低成本、柔性化、可大面积生产等显著特点，因此是未来新型显示产业的重要发展方向之一。目前喷墨印刷技术用于显示器件制造所面临的一个关键问题是如何减少打印缺陷，提高显示器件的良品率。具体而言，在喷印制造各类显示器件尤其是新型显示器件的过程中，空基板缺陷、喷孔缺陷、墨滴异常等多个技术问题都可能导致喷墨印刷的器件在液膜、固化膜阶段出现缺陷，最终形成显示器件产品的缺陷。相应地，有必要对喷墨制造的各个环节进行全面质量检测，并通过闭环反馈控制提高喷墨印刷质量。现有技术已经提出了一些涉及喷墨印刷过程中缺陷检测的技术方案，但基本上都是关注于其中某一个环节来进行检测未形成系统化的综合设计，并未充分考虑环节之间的关联，或是检测对象和实现技术尚不够完善，因而无法从整个喷墨印刷过程层面给出妥当的缺陷整体控制方案。例如，现有技术中关于玻璃基板缺陷检测的技术方案，侧重于基板本身的检测却未考虑基板缺陷对后续喷墨印刷质量的影响；现有技术对于喷孔的检测仅关注了喷孔定位问题，却未对喷孔制造缺陷、墨液残留等问题进行检测，更没提出根据喷墨印刷缺陷...
【技术保护点】
1.一种用于显示器件喷印制造全过程质量检测的系统，其特征在于，该系统包括基板检测模块、喷孔检测模块、墨滴检测模块、膜厚检测模块以及控制模块，其中：/n该基板检测模块包括大视野下视单元(12)、高倍数下视单元(13)和高分辨率视觉单元(11)，其中所述大视野下视单元(12)、高倍数下视单元(13)均设置在具有Y
【技术特征摘要】
1.一种用于显示器件喷印制造全过程质量检测的系统，其特征在于，该系统包括基板检测模块、喷孔检测模块、墨滴检测模块、膜厚检测模块以及控制模块，其中：
该基板检测模块包括大视野下视单元(12)、高倍数下视单元(13)和高分辨率视觉单元(11)，其中所述大视野下视单元(12)、高倍数下视单元(13)均设置在具有Y2、Z2自由度也即第二水平纵向自由度、第二竖直方向自由度的运动部件上，并分别用于对喷墨印刷前的空基板进行粗定位检测和精定位检测；所述高分辨率视觉单元(11)设置在具有Y1、Z1自由度也即第一水平纵向自由度、第一竖直方向自由度的运动组件上，并用于对喷墨印刷前的空基板、喷射至基板上的液膜或者固化膜进行视觉质量检测；
该喷孔检测模块包括大视野上视单元(21)和高倍数上视单元(22)，其中所述大视野上视单元(21)、高倍数上视单元(22)均设置在具有X1自由度也即第一水平横向自由度的运动部件上，并分别用于对执行喷墨印刷的喷头喷孔进行定位检测和视觉质量检测；
该墨滴检测模块包括呈夹角α布置的两套水平视觉单元，这两套水平视觉单元同步工作以构成双目视觉系统，其设置在具有X2自由度也即第二水平横向自由度的运动部件上，并用于对喷头所喷射的飞行墨滴进行包括体积、速度、角度和形状在内的实时视觉检测；
该膜厚检测模块包括一套白光干涉视觉单元，其同所述高分辨率视觉单元(11)一样设置在具有Y1、Z1自由度也即第一水平纵向自由度、第一竖直方向自由度的运动组件上，并用于对喷射至基板上的墨水在固化前后分别进行包括膜厚、体积和均匀性在内的实时视觉检测；
该控制模块包括实时处理控制器(32)、运动控制器(31)、同步触发控制卡(33)和喷头控制卡(34)，其中所述运动控制器(31)分别与所述基板检测模块、喷孔检测模块、墨滴检测模块和膜厚检测模块信号相连，并对这些模块控制其运动且获取位置反馈信息；所述喷头控制卡(34)用于控制喷头喷孔开闭及设置驱动波形，由此控制喷孔喷射并输出喷射触发信号至同步触发控制卡(33)；所述同步触发控制卡(33)接收喷射触发信号，并延时触发所述墨滴检测模块工作，由此对飞行墨滴进行包括体积、速度、角度和形状在内的实时检测；所述实时处理控制器(32)分别与所述基板检测模块、喷孔检测模块、墨滴检测模块和膜厚检测模块信号相连，用于控制其工作并获取对应的图像数据进行处理以获得包括空基板缺陷、喷孔缺陷、液膜缺陷和固化膜缺陷在内的多个检测结果；此外，该实时处理控制器(32)还分别与所述运动控制器(31)、同步触发控制卡(33)和喷头控制卡(34)信号相连，并根据检测结果对整个显示器件喷印制造过程形成闭环控制。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，对于所述基板检测模块而言，它的大视野下视单元(12)、高倍数下视单元(13)均配置有相机、镜头和同轴点光源，并且该大视野下视单元(12)优选设置在喷墨印刷设备的喷头模组上；
对于所述喷孔检测模块而言，它的大视野上视单元(21)、高倍数上视单元(22)均配置有相机、镜头和同轴点光源，并且该喷孔检测模块优选设置在基板吸附平台处。
对于所述墨滴检测模块而言，它的两套水平视觉单元各自优选配置有同轴布置的相机、镜头、准直透镜和光源，并可根据需求增设由四块反射镜共同形成潜望式光路的反射镜组；
对于所述膜厚检测模块而言，它的白光干涉视觉单元优选配置有相机、镜头、同轴点光源和干涉物镜，同时在Z1自由度也即第一竖直方向自由度上增设有优选为亚微米分辨率的光栅尺作为位置反馈装置。
3.一种采用如权利要求1或2所述的系统执行显示器件喷印制造全过程质量检测的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
(a)采用所述基板检测模块，对喷墨印刷前的空基板执行定位检测和视觉质量检测，并记录形成空基板缺陷特征库和分布图；
(b)采用所述喷孔检测模块，对执行喷墨印刷的喷头喷孔执行定位检测和视觉质量检测，并记录形成喷孔缺陷特征库；
(c)采用所述墨滴检测模块，对喷头所喷射的飞行墨滴执行包括体积、速度、角度和形状在内的实时视觉检测，并记录形成墨滴参数特征库；
(d)采用所述基板检测模块和所述膜厚检测模块，分别对喷射至基板上的液膜质量状况和液膜厚度执行视觉检测，并记录形成液膜缺陷特征库和分布图；
(e)再次采用所述基板检测模块和所述膜厚检测模块，分别对喷射至基板且完成固化后的固化膜质量状况和固化膜厚度执行视觉检测，并记录形成固化膜缺陷特征库和分布图；
(f)预设空基板、喷孔、墨滴、液膜和固化膜的缺陷判定标准，并基于以上步骤所分别形成的多个缺陷特征库和参数特征库来形成所述喷孔与墨滴之间的检测闭环，以及所述空基板、喷孔、墨滴、液膜和固化膜之间的检测闭环；然后，基于固化膜缺陷来反推确定具体的缺陷来源并执行相应的优化调节，由此实现整个喷印制造过程的质量闭环反馈控制。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对于上述步骤(a)而言，其优选包括下列操作工序：
(a1)启动所述基板检测模块，首先采用所述大视野下视单元(12)找到空基板上的至少2个定位标记，切换至所述高倍数下视单元(13)进行定位标记的位置检测，由此计算出空基板的安装位置和倾斜角度；
(a2)空基板沿着X1方向也即第一水平横向方向依次运动至预设的标记位置，同时所述高分辨率视觉单元(11)对空基板进行采图，X1方向运动结束后，所述高分辨率视觉单元(11)沿着Y1方向也即第一水平纵向方向运动一段预设的距离，然后空基板沿X1反向运动，如此交替运动直至整块空基板采图完成，在此过程中保证各次采图所获得的相邻图像存在一定重叠区域；
(a3)对相邻图像进行拼接得到完整的空基板图像，对其进行图像处理并建立空基板缺陷特征库和分布图，然后依照以下公式(一)来计算空基板缺陷判断指标Cb，其中当Cb大于预设的允许值Cb0时则判断为缺陷基板：
在公式(一)中，N表示为空基板的缺陷种类数；Ti、Ni、bi分别为第i类缺陷的判断阈值、缺陷数量和加权系数，Dj表示测得的缺陷特征参数且Dj＞Ti；i、j表示分别取1～N、1～Ni的整数。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，对于上述步骤(b)而言，其优选进一步包括下列操作工序：
(b1)启动所述喷孔检测模块，首先采用所述大视野上视单元(21)找到喷头喷孔的至少2个定位标记，切换至所述高倍数上视单元(22)进行定位标记的位置检测，由此计算出喷孔的初始位置；
(b2)所述高倍数上视单元(22)对各喷孔区域进行采图并获得包括轮廓点在内的喷孔轮廓信息，接着测量喷孔尺寸并依照以下公式(二)来计算喷孔缺陷指标Cn，其中当Cn大于预设的允许值Cn0则判断喷孔存在缺陷：
在公式(二)中，N表示轮廓点数量，xi、yi分别表示编号为i的轮廓点的位置坐标，并且i取从1到N的整数；γ1、γ2分别为预设的加权系数；x0、y0分别表示喷孔圆心点的位置坐标；x、y分别表示多个轮廓点中任一点的位置坐标；r表示喷孔所对应圆的半径。
6.如权利要求3-5任意一项所述的方法，其特征在于，对于上述步骤(c)而言，其优选包括下列操作工序：
(c1)启动所述墨滴检测模块，同步触发所述两套水平视觉单元以频闪方式采集多个时刻的飞行墨滴图像，直至完成全部喷孔的飞行墨滴检测；
(c2)对所述飞行墨滴图像进行双目标定和图像处理，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建魁，刘强强，尹周平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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