用于检测玻璃板中的缺陷的装置制造方法及图纸

用于检测透明材料中缺陷的装置包括射出光束的光源和在其上投射光束的屏幕。该装置还包括位于光源和屏幕之间以拦截投射到屏幕上的光束的光学元件。该光学元件配置成改变光束的至少一部分的光强度并在屏幕上形成基本均匀的亮度分布。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术一般地涉及用光对例如玻璃平板的平直透明材料中缺陷的检测。更具 体地，本技术涉及提供均勻亮度分布以检测例如玻璃平板的平直透明材料中的缺陷的直ο
技术介绍
液晶显示器(IXD)技术的新近发展已经对IXD面板的玻璃基板的质量提出了更为 严格的要求。玻璃基板表面异常，诸如表面不连续性、线状缺陷和条纹以及基板体的光学不 均质性，都属于造成IXD “mura”缺陷的因素。“mUra”( “不均”)是含义为“瑕疵”的日语词 汇，并已在LCD产业内采纳作为视觉面板缺陷的名称，表现为低对比度或非均勻亮度区域。 基板表面的不平直性造成IXD单元间隙的变化，而体不均质性(bulk inhomogeneities)造 成光波阵面的折射畸变，由此导致mura缺陷。表面不连续性一般源自嵌于玻璃内的夹杂 物。夹杂物可能由固态或气态材料构成。诸如线状缺陷和条纹等条痕型缺陷主要是由于熔 化的原材料缺乏均质性而产生。在这种玻璃薄板中，条纹和线状缺陷一般表现为沿玻璃拉 伸方向延伸的表面凸起或凹陷。条纹缺陷一般表现为一条条痕，而线状缺陷由相隔在毫米 范围内的多条线构成。在大块光学玻璃(bulk optical glass)中，光程长(OPL)变化超过 IOnm的条痕效应一般即不可忽视。IXD玻璃OPL变化的要求随着显示器产业的发展正变得 越来越严格，并且正在逼近大块光学玻璃在其容限水平内的严格要求。为了防止有缺陷的基板进入高成本的面板制造工序并将反馈提供给玻璃成形工 序控制系统，基板检查实为重要。历史上，检查是由检查人员使用阴影图法进行的。参见下 面的说明和例如美国专利US4，182，575 (Clark等人)和美国专利US6，433，353 (Okugawa)。 后来，实现了各种自动化方法来提高检查的一致性和可靠性。例如参见美国专利申请 2004/174519 (Gahagan)、国际专利申请公开WO 2006/108137 (Zoeller)以及美国专利申请 公开2008/0204741 (Hill)。手工检查由于阴影图法的高灵敏性、简易性和低设备成本仍然 广泛用于IXD基板生产。用来检查平板玻璃缺陷存在的阴影图法包括从诸如短弧放电灯等点式光源投射 光线，使之经过玻璃样本并投射到白色屏幕上。没有样本时，屏幕上的光照图由明亮区域构 成。当将玻璃样本放置在光源和屏幕之间的光束中时，条痕或其它缺陷调制透射光的照度， 由此改变屏幕上的亮度分布。由玻璃的缺陷所引起的屏幕上的亮度偏差可通过视觉观察到 或通过电荷耦合器件(CCD)照相机捕捉到。当光经过玻璃板或从玻璃板反射时，波阵面因 缺陷而畸变。术语“透镜效应”经常用来描述由介质的非均质性造成的此类微小干涉。干 涉的“聚焦”部分使屏幕相应部分中的亮度增加，而干涉的“散焦”部分导致屏幕相应部分的亮度减弱。用于检测表面不规则性的另一方法(例如参见美国专利US6，433，353，授予 Okugawa)包括将来自玻璃板的反射投射到屏幕上。通过选择适宜的光偏振在于和入射角， 可使来自诸玻璃板表面之一的作用减至最小，由此得以主要检查玻璃板的单个表面。使用小尺寸光源是检测小尺寸、点状缺陷和诸如线状缺陷和条纹等小宽度条痕时 获得高空间分辨率所必需的。尽管当前通常使用时间非相干性白光，但由于来自较远距离 的小尺寸(点状)光源的光的局部空间相干性，可能会观察到一些衍射效应。由尺寸为Rs 的光源射出的在玻璃上相隔间距Lcoh的各个点上光，将具有88%的空间相干性，其中Legh =-~(1)KS(参见M. Born和E. Wolf的《光学原理》(Principles of optics)，剑桥大学出版 社，1999，第X章，4.2节)，其中R是从光源至玻璃的距离，而λ是平均光波长。当表面干 扰尺寸w满足WS^I⑵时，空间相干性是显著的。由空间相干性造成的衍射会扩散 缺陷阴影的锐度，或在一些情形下会放大屏幕上的强度调制。为了仅仅检查玻璃中的条痕，可使用线性类光源。光源应当沿与条痕方向平行的 方向延伸。这可提高条痕沿该方向的对比度并扩散其它类型缺陷的锐度。由于光源和屏幕之间的距离和入射角的变化，检查人员感受到的由点状光源产生 并投射到屏幕上的亮度有其固有的不均一性。为了对检查结果做出一致性的解读，应当改 变由光源发出光的光强度分布，从而使检查人员所感受到的在屏幕检查区内的亮度(由局 部照度确定)是均勻的。在检查用于IXD制造的玻璃面板的情形中，这一点尤其重要，其中 要求大型玻璃面板须满足严格的标准。随着LCD业界所要求的玻璃基板尺寸的增加，提供 适宜的光强度分布成为一个课题。简单地按玻璃尺寸成正比地放大阴影图配置是不可能或 者不现实的。除了增加检查所需的空间和屏幕尺寸，灯的功率也必须与玻璃尺寸增加值的 平方成正比地增加。功率高的灯电弧有效尺寸也大。随着灯功率的增加，电弧亮度往往稳 定性变差，因为放电等离子体的规模增加会导致时间或空间不稳定性的产生。不稳定性将 表现为屏幕上的亮度波动和空间亮度不均一，由此使检查的一致性打折扣。灯泡的使用寿 命一般随功率缩短。另外，可能需要额外的眼睛防护措施以便在检查人员靠近强力光源的 情形下操作这种灯。
技术实现思路
在此描述本技术的若干方面。应当理解，这些方面可以彼此重叠，也可以不重 叠。因此，一个方面的组成部分可能落在另一方面的范围内，反之亦然。每一个方面通过若干实施方式来说明，而这些实施方式又可以包括一个或多个具体实施方式。应当理解，这些实施方式可彼此重叠，也可以不重叠。因此一个实施方式的 组成部分或其具体实施方式可以落在另一实施方式或其具体实施方式的范围内或不落在 其范围内，反之亦然。要解决的一个技术问题是如何从一个光源在屏幕上提供均勻的亮度分布，用于在 大面积玻璃板上的一致性检查的。要解决的另一个技术问题是如何使用相同或相似装置对 于不同尺寸的大玻璃板从一个光源在屏幕上提供均勻的亮度分布，以便在不同生产设备中在不同尺寸的不同玻璃板的整个面积上获得一致性的检查。在第一方面，提供一种用于检查透明材料中的缺陷的装置。该装置包括射出光束 的光源，将该光束投射至其上的屏幕，以及位于该光源和该屏幕之间以中途拦截投射到该 屏幕上的光束的光学元件。该光学元件配置成改变该光束中至少一部分的光强度并在屏幕 上形成基本均勻的亮度分布。本技术的一个或多个方面可具有一个或多个下列优点。依据本技术的一个或多个方面的光学元件从点状光源产生均勻的屏幕亮度 分布，使检查大尺寸透明材料，例如玻璃板材料成为可能。本技术的光学元件本质上消 除了光源和屏幕之间距离对屏幕检查区内的屏幕亮度分布的影响。由于这种消除作用，能 够在达到相同检查条件的同时用相同装置检查不同玻璃尺寸。其结果是，在每次测量之间、 在一个尺寸的玻璃板与另一个尺寸的玻璃板之间、以及在一个生产设施与另一个生产设施 之间，在玻璃高质量区域上的检查工序的一致性得到提高。这种提高是在不改变光学放大 率、从光源至屏幕的距离或光源的光强度(例如不改变光源的功率)的情况下取得的。其 结果是，即使所要检查的玻璃尺寸增大，也可以使用较小的检查空间。其结果是，在检查较 大的玻璃时可以使用在检查较小玻璃尺寸时有效的同一功率相对较低的光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测透明材料中缺陷的装置，包括：发射光束的光源；将所述光束投射在其上的屏幕；以及设置在所述光源和所述屏幕之间以拦截投射到所述屏幕上的光束的光学元件，所述光学元件配置成改变所述光束的至少一部分的光强度并在所述屏幕上形成基本均匀的亮度分布。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S波塔彭科，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]