TWI465711B - 板玻璃缺陷檢測裝置、板玻璃製造方法、板玻璃物品、板玻璃良否判斷裝置以及板玻璃檢查方法 - Google Patents
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Description
本發明是關於一種對熔融玻璃所成形的板玻璃、尤其搭載在液晶顯示裝置或電漿顯示器中的板玻璃的缺陷進行檢測的缺陷檢測裝置,使用該缺陷檢測裝置的板玻璃製造方法,藉由該製造方法而得的板玻璃物品,以及對板玻璃缺陷評估後進行良否判斷的良否判定裝置。
隨著顯示裝置技術日新月異的發展,液晶顯示器或電漿顯示器等的各式圖像顯示裝置的相關技術亦大幅進步。尤其大型且能夠實現高精細顯示的圖像顯示裝置等,為降低其製造價格與提高圖像品質而不斷開創尖端的技術革新。對於搭載於此類各種裝置中用於顯示圖像的板玻璃,亦要求優於先前的高尺寸品質與高精度表面性狀。顯示裝置用途等的板玻璃製造中,使用各種製造裝置使板玻璃成形,但一般均需加熱熔解無機玻璃原料,使熔融玻璃均質化後成形為預定形狀。此時,有時會因玻璃原料熔融不足或在製造過程中意外混入異物、或者成形裝置老化或成形條件暫時欠佳等各種原因,使板玻璃中產生表面品質異常等缺陷。目前為止實施過各種對策來抑制此類板玻璃缺陷的產生,但均難以完全抑制缺陷的產生,又,即便可一定程度上抑制缺陷的產生,若不具備能夠明確地辨識有缺陷的板玻璃的技術,則亦會導致原本應認定為不合格的缺陷品混入到判定為合格品的板玻璃中。因此,高精度地檢測
玻璃缺陷的技術十分重要。
於上述狀況下,目前為止提出了大量致力於檢測板玻璃缺陷的技術。例如,在專利文獻1中揭示了如下檢查方法來作為對液晶顯示裝置中搭載的板玻璃進行氫氟酸處理後所得的粗糙面狀態的板玻璃基板的檢查方法,自板玻璃基板的斜向方向照射檢查光,並將透射該基板的光投影至被投影面上,根據對該被投影面的投影圖像,來檢查板玻璃基板的光學特性。又,在專利文獻2中,利用如下系統來檢測玻璃平板等的透明基板的缺陷,該系統使用對光的相位差進行檢測的透鏡,可檢測小於100 nm的光徑長度變化。
專利文獻1:日本專利特開2003-42738號公報
專利文獻2:日本專利特表2006-522934號公報
專利文獻1的檢查方法中,亦拍攝到來自被投影面的散射光,故光量不足,又因亦有來自被投影面的雜訊,因此無法實現高精度的檢查。進而,亦存在板玻璃基板兩端附近的投影圖像產生畸變而無法獲得所需精度的缺點。又,專利文獻2的系統雖具備相對應的性能,但由於是對垂直於玻璃平板的方向上照射光線,因此對於厚度尤其薄的玻璃平板,有時無法充分獲得缺陷的相關資訊。又,存在如下問題,即:檢查時需要時間,故具體檢查大面積的顯示器用板玻璃時,因檢查耗時而導致製造速度受限。人們要求更大面積尺寸的顯示器搭載用的各種板玻璃,此類
大面積板玻璃,大多必須進行比先前更嚴格的管理。另一方面,由於檢查時間變長等因素,則不能使製造成本高於先前。又,隨著圖像顯示裝置的高精細化,對於板玻璃中所產生的缺陷品質而言,成為必須注意更精密尺寸的缺陷或者先前未重視的尺寸缺陷的狀況。
本發明的目的在是相關狀況下高速生產大面積板玻璃時,可以高精度快速且有效地檢測板玻璃內部或者表面上所產生的各種缺陷,又,可以高再現性來判定板玻璃合格‧不合格。
亦即,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置之特徵在於,其是自光源對具有於厚度方向上相對向的透光面的板玻璃照射光線,並由受光裝置接受來自板玻璃的光線而檢測板玻璃缺陷的裝置,且,光源與受光裝置以夾持板玻璃之方式而配置著,板玻璃的透光面相對於自光源至受光裝置為止的光學系統的光軸成傾斜,在該光軸上,受光裝置的透鏡系統的焦距,小於受光裝置的受光元件到板玻璃為止的距離,自光源朝向板玻璃透光面而照射光線,通過受光裝置的透鏡系統,於受光元件中接受透射板玻璃的光線。
此處,所謂光軸是指於該裝置的光學系統中,以光學方式連結受光裝置與光源的軸,且是經過該裝置的光學系統中心的假設性的對稱軸。具體而言,光軸是將構成自光源至受光裝置為止的光學系統的一系列光學元件的中心連接起來的線條。
存在於板玻璃表面(透光面)或者內部的缺陷,不僅
包括板玻璃中的異物或熔融不足等引起之節疤、條紋(或者亦稱為起筋)、氣泡(亦稱為seed或者blister),而且板玻璃表面上的***、接縫、開口、凹凸、進而劃痕等均為缺陷對象。另一方面,若板玻璃自身的影像成像於受光裝置的受光元件中,則對於板玻璃品質原本不成問題的例如板玻璃表面上附著的細微異物或灰塵、板玻璃表面上極其細微的***等的性狀亦會被受光裝置辨識出來,該等資訊成為雜訊,導致缺陷檢測精度下降,或者使其後的資料處理變得複雜。因此,本發明是於光軸上,將受光裝置透鏡系統的焦距設為小於受光裝置的受光元件至板玻璃為止的距離,以使板玻璃自身的影像不成像於受光裝置的受光元件中而防止產生上述不良情形。又,以使板玻璃的透光面相對於光軸而傾斜之方式來設置板玻璃、光源以及受光裝置,藉此使透射板玻璃內部的光線的光徑長度相對延長,使透射板玻璃的光束的每一單位面積的資訊量增多,由此即使對厚度尤其薄的板玻璃,亦可充分獲得與缺陷相關的資訊。
再者,可一方面以任意速度搖動板玻璃,於預定範圍內改變透光面與光軸所成的傾斜角度,一方面檢測缺陷。或者,亦可一方面以固定速度使板玻璃在平行於透光面的方向上移動,一方面檢測缺陷。
於本發明中,光源的波長可任意使用自紫外線至可見光線為止的區域中的各種波長。由此,既可為單色光源,亦可為某一波長範圍內的光線。當然,既可為螢光燈或白
熾燈等普通光源,亦可為水銀燈、鈉燈、金屬鹵化物燈等HTD燈(High Intensity Discharge Lamps,高強度放電燈)或鹵素燈、氙氣燈、LED (light-emitting diode,發光二極體)燈、EL(electro luminescent,電致發光)燈、無電極燈等。
可由本發明的板玻璃缺陷檢測裝置來檢查的板玻璃為液晶顯示裝置中搭載的板玻璃或各種濾光片用板玻璃、進而CCD(charge coupled device,電荷耦合裝置)或CMOS(complementary metal oxide semiconductor,互補金氧半導體)等固體攝像元件的防護玻璃、繼而電射二極體的窗板玻璃、建材用窗板玻璃、強化板玻璃或者結晶化板玻璃之類的片狀成形的各種板玻璃。該板玻璃的尺寸不受限制,尤其成型時面積越大越能有效應用本發明。
又,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,可視需要併用各種附帶設備。可併用使來自光源的光線加以適當聚光用的反射鏡或聚光透鏡,進而可併用狹縫或繞射光柵以及濾光片等。
又,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,若板玻璃的透光面與光軸所成的傾斜角度處於5∘至40∘的範圍內,則可以高靈敏度來檢測板玻璃內部或表面上的缺陷,以進行穩定的檢查。
當板玻璃的透光面與光軸所成的傾斜角度未達5∘時,透射板玻璃內部的光線的光徑長度將變得過長,使透射板玻璃的光束的每一單位面積中的資訊量過多,因此必
需以高解析度來解析所得的資訊,有時難以充分解析。相反地,若板玻璃的透光面與光軸所成的傾斜角度超過40∘,則透射板玻璃內部的光線的光徑長度將變得過短,使透射板玻璃的光束的每一單位面積中的資訊量變少,且使板玻璃表面形狀所引起的光線強度的變化量變小,因此,有時難以檢測板玻璃表面或內部的細微缺陷。板玻璃的透光面相對於光軸的傾斜角度的下限值較好的是6∘,更好的是7∘,進而好的是8∘,最好的是10∘,上限值較好的是30∘,更好的是26∘,進而好的是25∘,最好的是20∘。亦即,板玻璃的透光面與光軸所成的傾斜角度的最佳範圍為大於等於10∘且小於等於20∘的範圍內。
又,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,可藉由配設多組上述光源與受光裝置而同時獲得兩個或兩個以上的資訊。例如,當配設兩組光源與受光裝置時,第1組光源與受光裝置可以板玻璃的透光面與光軸所成的傾斜角度始終為10∘之方式而配設著,第2組光源與受光裝置可以板玻璃的透光面與光軸所成的傾斜角度始終為200
之方式而配設著。又,於配設著一組或者多組光源與受光裝置時,亦可為光源與受光裝置為協調動作的系統,以使射入至板玻璃的光線的射入角度成為各種角度。
又,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,除如上所述以外,亦可為使裝置緊密構成,而將各種反射鏡或濾光片等多個各種光學部件配設於裝置內光線行進的光學系統內的適當位置上。由此,不僅可使裝置整體緊密,而且可使裝置輕
量化、提高測定精度,或者提高測定時的動作速度或測量響應等。
又,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,除如上所述以外,受光裝置亦可搭載固體攝像元件或者光電管以作為受光元件,從而可實現具有高檢測能力且動作穩定之裝置,故而較佳。
又,固體攝像元件為例如CCD或CMOS等影像感測器,光電管為例如光電子倍增管、真空光電管或充氣放電管等。
又,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,因構成為可藉由來自光源的光線,而於與缺陷排列方向交叉的方向上掃描板玻璃上的被檢查部位,故對於具有沿特定方向上排列的形狀的缺陷,尤其可發揮高檢測能力。
對於與缺陷排列方向交叉的方向上掃描板玻璃上的被檢查部位的情形,根據圖1加以詳細說明。圖1中,於板玻璃G的透光面中,存在沿特定方向T上排列的缺陷S。該缺陷S為玻璃中因輕微均質性的差異而產生的條紋、或者玻璃表面凹凸而引起的***或接縫等。當藉由來自光源的光線而掃描該缺陷S時,若沿與缺陷S排列方向T相同的方向、亦即D4
所示的方向進行掃描,則將無法檢測正確的資訊(圖1中符號G1
表示板玻璃G於光軸上的位置)。因此,較好的是,沿光線的掃描方向為圖1中的D1
、或者D2
、D3
方向,亦即,在與缺陷排列的方向交叉的方向中進行掃描。其中,當光線的掃描方向為D2
、D3
方向時,必
須根據掃描角度來計算出缺陷位置,故而更好的是D1
方向,亦即,較好的是沿與缺陷排列方向大致垂直的方向進行掃描。亦即,較好的是,於相對於缺陷排列方向成3∘至90∘的範圍內對板玻璃的被檢查部位進行掃描,更好的是80∘至90∘的範圍內。當以相對於缺陷排列方向未達3∘的角度進行掃描時,與0∘,亦即平行於缺陷排列方向而進行掃描的情況,無較大差異下,亦有時無法可靠地獲得準確檢測。再者,排列狀缺陷未必為連續連接,亦有時為於特定方向上斷續地相連。80∘至90∘範圍較佳的原因在於,板玻璃中產生的各種排列狀缺陷亦有時未必是直線狀,故為了此時能可靠檢查,而於80∘至90∘的範圍內進行掃描,則有益於提高精度。
繼而,使用本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,於板玻璃成形後立即一方面連續抽出板玻璃,一方面檢測該板玻璃上的排列狀缺陷時,重要的是沿與板玻璃的抽出方向不同的方向掃描被檢查部位並獲取缺陷資訊。其原因在於,藉由此類連續成形而抽出板玻璃時,板玻璃中產生的缺陷將於板玻璃的抽出方向上伸長的狀態下分佈著。亦即,於板玻璃成形後立即連續抽出板玻璃以進行缺陷檢測時,「沿與缺陷排列方向交叉的方向進行掃描」可又稱為「沿與板玻璃的抽出成形方向不同的方向進行掃描」。更好的是,以與板玻璃的抽出成形方向垂直之方式進行掃描。
於藉由本發明的板玻璃缺陷檢測裝置而掃描板玻璃時,既可僅移動板玻璃,亦可僅移動裝置的光源等,或者
同時移動兩者。
又,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,除如上所述以外,若具有對受光裝置接受到的光線有相關的資訊進行記憶的記憶裝置、將上述資訊顯示於顯示器中的資料顯示部,則亦可記錄經檢測的資訊,並將該資訊顯示於顯示器中,由此可確實掌握板玻璃的性狀。
此處,記憶裝置為例如硬碟或DVD(digital versatile disc,數位化多功能光碟)、記憶體等,顯示器為例如液晶顯示裝置等。
又,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,尤其適於對顯示裝置搭載用的薄板玻璃進行檢查。
此處,上述顯示裝置為液晶顯示裝置或電漿顯示器、或者SED(Surface conduction electron-emitter,表面傳導電子發射)顯示器或FED(Field Emission Display,場發射)顯示器等。
本發明的板玻璃的製造方法之特徵在於,使用上述板玻璃缺陷檢測裝置,對加熱熔融後由成形裝置成形並經冷卻的板玻璃的表面及/或內部的缺陷進行檢查,並分別選出良否。
配設板玻璃缺陷檢測裝置的位置既可為緊靠板玻璃成形過程後的位置,亦可為粗切割過程後的位置,又亦可為最終過程中進行包裝前的位置,進而亦可配置於一系列過程中的任意多處位置上。又,當於搬運板玻璃途中進行測量時,可沿搬運路徑等配設板玻璃缺陷檢測裝置。
作為上述成形裝置,可採用下拉成形裝置或者浮動式成形裝置。於下拉成形裝置中,包含開口下拉成形裝置、延伸(roll out)下拉成形裝置、溢流下拉成形裝置。浮式成形裝置是於如金屬錫般熔融金屬上使熔融玻璃流動而成形的裝置。
又,本發明的板玻璃的製造方法尤其適於製造液晶顯示器用的板玻璃或者電漿顯示器用的板玻璃。
本發明的板玻璃物品之特徵在於,其由上述板玻璃製造方法來製造,且含有無鹼玻璃,板厚小於等於0.7 mm,最大缺陷尺寸未達0.1 μm。
此處所謂無鹼玻璃為實質上具有無鹼玻璃成分的玻璃。亦即,該無鹼玻璃是玻璃原料的雜質中容許玻璃成分中含有鹼金屬元素,但規定其含有值以質量百分率表示未達0.1%的玻璃。
本發明的板玻璃物品例如以如下方式獲得。亦即,準備板厚小於等於0.7 mm且最大缺陷尺寸未達0.1 μm之無鹼玻璃板作為試件(test piece),並且準備板厚小於等於0.7 mm且最大缺陷尺寸為0.1 μm近似值(例如0.09 μm或0.11 μm等)多個無鹼玻璃板作為試件,於板玻璃缺陷檢測裝置中測量該等試件,並保存其測量值。繼而,根據該保存的資料,將最大缺陷尺寸的臨限值定為規定值,並可藉由將由板玻璃缺陷檢測裝置所測量的缺陷的最大缺陷尺寸超過上述臨限值的板玻璃作為不合格品而排除,而獲得本發明的板玻璃物品。
又,本發明的板玻璃物品,較好的是最大缺陷尺寸未達0.08 μm,進而更好的是最大缺陷尺寸未達0.05 μm。
缺陷尺寸可定義為沿光線的掃描方向上的缺陷尺寸,而最大缺陷尺寸為缺陷中的最大缺陷的尺寸。該最大缺陷尺寸,亦可藉由使用其它檢查方法,例如使用具備經校正的微計測器(micro-gauge)的光學顯微鏡或電子顯微鏡等來進行測量,而保證該測定值的精度。
本發明的板玻璃良否判定裝置之特徵在於具有:測量機構,自光源對板玻璃照射光線,並由受光裝置接受來自該板玻璃的光線;圖表獲取機構,對測量機構所得的圖像的亮度分佈(profile)進行傅立葉轉換或者小波(wavelet)轉換,獲得處理結果圖表;以及演算法處理系統,基於該處理結果圖表,對板玻璃的缺陷進行評估,實施良否判斷。
具體而言,藉由對由測量機構所得的亮度分佈的測量值來進行傅立葉轉換或者小波轉換,而施行成分擷取處理,進而進行逆傅立葉轉換或者逆小波轉換,繼而,使透射光的亮度值的變化狀態清晰可視,以對表示亮度變化的圖表"是否超出預設的上限值或者下限值”進行評定,當超出預設的值時判斷為不合格,未超出預設的值時則判斷為合格,藉此進行良否判斷。
此處,傅立葉轉換簡單而言是指將具有複雜形狀的波形圖分解為簡化的正弦波的轉換處理,此處,傅立葉轉換用於藉由自作為測量結果所得的亮度分佈中可確認的複雜形狀的圖表中以任意的擷取寬度進行擷取,而獲得一種資
訊,該資訊表示轉換前的亮度分佈中可確認的複雜形狀的圖中存在多少量的有意義的波形形狀。繼而,可藉由對轉換處理後的圖表預設上下限值而進行分別選出。
又,小波轉換可對週期性低於傅立葉轉換的情形時,亦即經局部化的波形,有效地應用於轉換處理,且對玻璃透光面上呈現的各種缺陷中無法確認大週期性的情形尤為有效。
傅立葉轉換或者小波轉換的取樣頻率可任意規定,亦可一方面將由轉換程式處理的值保存為處理資料,且一方面加以顯示,又,亦可於顯示器上或記錄紙中以圖像顯示。
經傅立葉轉換或者小波轉換後最終所得的處理結果圖表的上限值或者下限值,亦可由如下所得的缺陷種類的尺寸或產生位置等來預先設定,亦即由根據目視檢查等所得的外觀檢查水準與其它細微缺陷等的檢查方法或者分析微觀範圍內的變化的檢查機構所得,又,亦可根據所用板玻璃的要求性能來規定最佳設定值。
又,為特別指定特定尺寸的缺陷種類,而可事先檢查存在著特定尺寸缺陷的板玻璃,並保存其測量值,藉由該測量值圖案來檢測預期的缺陷。例如,需要設定最大缺陷尺寸為未達0.1 μm時,可保存具有0.09 μm或0.11 μm等的近似0.1 μm缺陷尺寸的板玻璃的測量值,並根據該經測量的資訊來規定設定值,以應對需要進行實際判定的測定時。
又,本發明的良否判定裝量,可與其它處理程式聯動
動作,故可同時進行板玻璃的表面性狀或板玻璃的透射率的測量等各種測定動作與該測量值的解析。又,關於良否判定,亦可進一步細化良否判定的基準,以分別選出用作玻璃屑(cullet)的品質乃至可用作細微尺寸的骨材等的製品所採用的品質。
又,上述演算法處理系統,可組合兩個或兩個以上的處理結果圖表,並根據各個處理結果圖表的上下限值所得的良否結果,以施行最終的良否判斷。由此,可進行更詳細的判定,故可根據用途或類別等來進行最佳判定。
可藉由本發明的良否判定裝置,而對例如顯示器搭載用板玻璃的透光面品質進行檢查。
上述檢查,既可與人力的目視檢查相組合來進行,亦可藉由與使用本發明板玻璃缺陷檢測裝置的檢查來併用實施。又,既可僅對板玻璃進行檢查,亦可於板玻璃表面上被覆著薄膜等之狀態、或者板玻璃端面上載置著保護框或搬運框的狀態下進行檢查。
又,亦可視需要,於積層著多片板玻璃的狀態下進行評估。該情形時,亦可對用於積層狀態的***層所引起的缺陷資訊進行檢測。
(1)如上所述,本發明的板玻璃缺陷檢測裝置,以板玻璃的透光面相對光軸傾斜的方式而配置著板玻璃、光源以及受光裝置,並且於光軸上,設定受光裝置的透鏡系統的焦距,使此焦距小於受光裝置的受光元件至板玻璃為止
的距離,由此即使對厚度尤其薄的板玻璃,亦可獲取充分的缺陷相關資訊,又,因進入受光裝置中的雜訊變少,故可實現高精度、快速的檢查缺陷。
(2)又,由於構成為藉由來自光源的光線而沿與缺陷排列方向交叉的方向上對板玻璃上的被檢查部位進行掃描,故可對微弱條紋或無法目視的接縫,或者排列狀異物或氣泡、以及表面***等缺陷,發揮高精度的檢測能力。
(3)又,由於具備可對受光裝置接受的光線有相關的資訊予以記憶的記憶裝置、以及將上述資訊顯示於顯示器中的資料顯示部,故成為資訊的再利用性優異、目視性亦優異的裝置,因此,當作為過程內的異常檢測機構以要求快速應對時、或對製造方法的問題進行解析時等可發揮極大作用。
(4)本發明的板玻璃的製造方法,由於使用上述板玻璃缺陷檢測裝置,對加熱熔融後於成形裝置中成形並經冷卻的板玻璃的表面及/或內部的缺陷進行檢查,並分別選出良否,因此,便可於早期決定板玻璃製品是否合格,從而提高製造效率。
(5)本發明的板玻璃物品含有無鹼玻璃,且板厚小於等於0.7 mm,最大缺陷尺寸未達0.1 μm,因此適於例如要求高清晰度的40吋或40吋以上的液晶顯示裝置等大型圖像顯示裝置中搭載的板玻璃。本發明之板玻璃物品是具有相對應的優異均質性的玻璃材料。
(6)本發明的板玻璃良否判定裝置具有:測量機構,
自光源來對板玻璃照射光線,並由受光裝置接受來自該板玻璃的光線;圖表獲取機構,對測量機構所得圖像的亮度分佈進行傅立葉轉換或者小波轉換,以獲得處理結果圖表;以及演算法處理系統,基於上述處理結果圖表,對板玻璃的缺陷進行評估,以實施良否判斷,因此可容易且確實地實施與板玻璃缺陷相關的良否判別,又,可視需要來改變處理結果圖表中的缺陷基準值,容易地建立與需求品質相對應的製造體制。
(7)可藉由使用本發明的板玻璃良否判定裝置,對顯示器搭載用板玻璃的透光面品質進行檢查,而實現與顯示器搭載用板玻璃透光面品質的品質水準相對應的檢查,縮短顯示器搭載用板玻璃的檢查時間,並且達成高檢查水準。
以下,根據實施例,就本發明的板玻璃缺陷檢測裝置、板玻璃的製造方法、藉由板玻璃的製造方法而得的板玻璃物品、板玻璃缺陷檢測判定程式以及板玻璃的檢查方法加以說明。
圖2(A)以及圖2(B)中,概念性地表示實施例1中的板玻璃缺陷檢測裝置10。該板玻璃缺陷檢測裝置10具備夾持板玻璃G且配置於對向位置上的光源20與受光裝置30。板玻璃G具有於厚度方向上相對向的透光面Ga、Gb,透光面Ga、Gb以相對該板玻璃缺陷檢測裝置10的光學系統的光軸Lx(將構成自光源20至受光裝置30為止
的光學系統的一系列光學元件的中心連接起來的線條)傾斜成預定角度α的方式,配置於光源20與受光裝置30之間。又,受光裝置30與板玻璃G以如下的位置關係而配置著:於光軸Lx上,受光裝置30的透鏡系統31的焦距F,小於受光裝置30的受光元件(線感測器等)至板玻璃G為止的距離Z(G1表示板玻璃G於光軸Lx上的位置)。
以具體例所示,作為檢測對象之板玻璃G是使用搭載於液晶顯示裝置中的薄板玻璃,並使用200 W金屬鹵化物燈作為光源20,配備2000像素線感測器作為受光裝置30的受光元件,以透光面Ga、Gb與光軸Lx所成的角度α成15∘的方式,將板玻璃G配置於光源20與受光裝置30之間。由作為光源20的金屬鹵化物燈照射的光線L,自相對於光軸Lx成傾斜角度15∘且較薄的一個透光面Ga,射入至板玻璃G內部中,並透射板玻璃G的內部,自與光軸Lx所成的傾斜角度為15∘的另一透光面Gb,射出至板玻璃G的外部。這樣,透射過板玻璃G的光線L,成為包含與板玻璃G的內部或透光面Ga、Gb的性狀相關的資訊的透射光線後,射入至受光裝置30的線感測器中。
如圖3所示,該實施例的板玻璃缺陷檢測裝置10,以所需頻率將來自受光裝置30(線感測器)的亮度值輸入至亮度測量系統S1,並自亮度測量系統S1將資料傳送至資料保存系統S2、資料顯示系統S3以及板玻璃缺陷判定系統S4之4個演算法處理系統,藉此,可藉由各系統的程式間的資料輸出輸入而實現各種動作。
亦即,板玻璃缺陷檢測裝置10,可將射入至受光裝置30(線感測器)中的光線L的亮度值,儲存於可使數位資料暫時保存於測量裝置內的RAM(random-access memory,隨機存取記憶體),以及進而將RAM中暫時保存的資料儲存於由資料保存系統S2驅動的HDD(hard-disk drive,硬碟驅動器)記憶裝置中,可永久保存並再利用亮度測量值。又,射入至受光裝置30(線感測器)中的光線L的亮度值,亦可藉由資料顯示系統S3的動作,而於液晶顯示裝置等顯示器上,以其它多個變數或者常數值等作為參數,以進行二維或三維圖表顯示,或者進行數值資料顯示。可藉由該資料顯示系統S3而顯示者為例如時序資料、每種缺陷產生頻率資料、每種缺陷產生位置的分佈顯示、進而與亮度資料的比較圖表等。又,該亮度資料,可藉由與其它感測器類或計時器等而聯動,而與板玻璃的透射率或時間資料、溫度、濕度或灰渣測量資料等相組合而儲存。繼而,射入至受光裝置30(線感測器)中的光線L的亮度值之規格為可藉由具有進行小波轉換的程式的運算系統來進行轉換處理後,與原先的亮度資料等一併保存,或者亦可進行顯示。
其次,關於藉由組裝板玻璃缺陷檢測裝置10來製造板玻璃的方法,就搭載於液晶顯示裝置的圖像顯示部中且具有無鹼玻璃成分的薄板玻璃的製造方法、與藉由該方法而得之玻璃物品,加以具體說明。
首先,稱量預先準備的多個玻璃原料並進行均勻混
合,以使無鹼玻璃成分適於搭載於液晶顯示裝置中,並於混合原料保管容器中加以保管。其次,藉由批式加料機將該混合完畢的玻璃原料投入至玻璃熔融爐內。投入至玻璃熔融爐內的玻璃原料,加熱至大於等於1000℃的高溫狀態後,產生高溫玻璃化反應,成為粗熔融狀態,其後藉由攪拌裝置等的均質化機構,製成均質狀態的熔融玻璃。
將經均質化處理的熔融玻璃,供給至板玻璃成形裝置中。該板玻璃成形裝置具備一種成形體,該成形體於頂部具有上部開口的溝形熔融玻璃供給槽,並將該玻璃供給槽的兩側壁頂部製成溢流堰,且兩側壁的外表面部以剖面形狀為大致楔形的方式使兩側壁的外表面向下彼此相互接近而於下端處交匯。熔融爐內經均質化處理的熔融玻璃,自玻璃供給槽的一端連續供給,且自兩側壁頂部脊線形成溢流,並沿成形體的兩側壁外表面流下,於大致楔形的下端合流,形成1片板玻璃的狀態。
經如此成形的薄板狀板玻璃,成形之初為高溫狀態,於由成形輥等依序傳送的途中被空冷而自熱板狀態進入冷卻狀態。經過如此成形、冷卻、一定程度冷卻後,使用斷裂切割裝置,進行劃線(scribe)切割,獲得具有預定長度尺寸的板玻璃物品G。其後,板玻璃物品G由搬運裝置一片一片地搬運至貯藏庫中,但至該貯藏庫的搬運路徑的中途,以光軸Lx與板玻璃物品G的透光面Ga、Gb成15∘角度的方式,來配設板玻璃缺陷檢測裝置10,藉此,於與缺陷長度方向(排列方向)成90∘的垂直方向上對板玻璃G
的被檢查部位進行掃描,對板玻璃物品G的表面(透光面Ga、Gb)以及內部進行連續測量,以確認有無缺陷。
例如,當選擇最大缺陷尺寸未達0.1 μm者作為合格品時,準備多個具有0.09 μm或0.11 μm等近似0.1 μm的缺陷尺寸且厚度0.7 mm的無鹼玻璃板作為試件,並藉由板玻璃缺陷檢測裝置10來對該等試件進行測量後,儲存著測量值,並將根據該資料來分別選出合格品‧不合格品時用的臨限值定為規定值。
繼而,板玻璃物品G經測量後輸入至受光裝置30(線感測器)中的亮度測量結果逐個進行小波轉換處理後,由判定缺陷的演算法處理系統,根據預先經上述處理而設定的上限、下限(臨限值)的規定值來實施判定操作。判定結果不符規定的板玻璃物品G,亦即最大缺陷尺寸大於等於0.1 μm的板玻璃物品G,無需保管於合格品保管用貯藏庫中,而被送至玻璃屑保管庫中,經判定無問題的板玻璃物品G依序被搬運至貯藏庫中,作為成品化的板玻璃物品而排列保管。
如上所述般由板玻璃的製造方法製造的板玻璃物品,經有效檢測出板玻璃的內部或表面中存在的缺陷後進行判別,並準確地判定良否,因此,搭載於顯示器或電視等中使用的超過40吋的大型液晶顯示裝置中後,無疑可發揮高精細液晶顯示裝置的性能,實現具備高均質性與表面精度的品質狀態。
其次,參照圖4中的流程圖,就使用板玻璃缺陷檢測
裝置10,對例如液晶顯示裝置或電漿顯示器中搭載的薄板玻璃的缺陷檢測時使用的板玻璃缺陷檢測判定程式進行說明。
板玻璃缺陷檢測程式,由「測量開始」開始進行測定,經由視需要藉由濾光片來對亮度值的分佈去除明確的電雜訊等的狀態下進行輸入的製程1,進入製程2。製程2則由上述資料保管系統S2,以預定頻率使來自RAM的所需資料保存於HDD中。進而在製程3中,對經輸入的亮度值,施行傅立葉轉換或者小波轉換處理,並執行相當於板玻璃缺陷判定系統S4的動作。
首先,製程3-1中實施傅立葉轉換或者小波轉換處理,其次,於製程3-2中實施成分擷取處理,摒除雜訊等,實施傅立葉逆轉換或者小波逆轉換處理,繼而,於製程3-3中,計算出對最窄寬度處窗函數所進行的轉換處理結果圖表。所得的轉換處理結果圖由資料保存系統S2保管,又,由資料顯示系統S3以圖表圖像來顯示。繼而,該對最窄寬度處窗函數進行的轉換處理結果圖表,將判定是否超出預設的良否的上下限值(臨限值)。如此當超出臨限值時,將該測量相關的板玻璃判定為「否」,並視作玻璃屑,或者轉為其它用途。其次,當判定為「良」時,如製程3-4所示,根據亮度值分佈與轉換處理結果圖表,以決定窗函數的寬度值。根據由該製程3-4決定的窗函數寬度值,製程3-5中將再次計算出轉換處理結果圖表。對如此獲得的第2次轉換處理結果圖表,再進行良否判定,且當判定為「否」
時,與上述相同,將此類板玻璃視作玻璃屑,或者轉為其它用途。繼而當判定為「良」時,於製程3-6中對亮度分佈與再次轉換處理結果圖表進行比較,進而,判定是否需要繼續進行轉換處理。若該結果進而判定為需要繼續進行轉換處理,則再次實施製程3-4中的處理。又,當無需繼續轉換處理而判斷結束時,即結束分析,可判定板玻璃為合格品。
圖5表示上述所得的亮度資料的處理圖等。圖5中自受光裝置30所得的「亮度分佈」中去除「電雜訊」成分而獲取「亮度資料」。其次,將亮度資料進行傅立葉轉換後所得的頻率低的成分示於「圖表1」中。此處,根據「圖表1」的上下限值來檢測出不合格部分1a、1b、1c。又,以相同方式,將頻率高的成分示於「圖表2」中。根據「圖表2」的上下限值來檢測出不合格部分2a。
又,表1中例示判定合格品與不合格品時的判定基準,如該表1所示,設定多個窗函數,根據各自的判定結果的組合來進行綜合判斷,從而決定良否,藉此進而詳細進行合格、不合格判定。
再者,上述板玻璃缺陷檢測程式可由HDD、DVD或CD-ROM(compact disk read only memory,唯讀光碟記憶體)、快閃記憶體等適當媒體來保管,若需要與其它系統聯動,則可更改程式的動作。又,上述板玻璃缺陷檢測程式,可使用C++或C等適當程式語言來記述。
其次,關於本發明的板玻璃的檢查方法,以液晶顯示裝置搭載用的板玻璃的檢查方法為例,加以說明。
液晶顯示裝置的透光面,搭載於液晶顯示裝置中,則相當於顯示圖像的面,因此,關於該表面,不容許存在可目視確認到的缺陷。因此,作為此類檢查,重要的是以目視檢查為主,然而該實施例的板玻璃的檢查方法,可代替目視檢查,又,亦可用於補充目視的檢查。
當與檢查相關的液晶用薄板玻璃進行搬運時,如上所述,一方面使薄板玻璃於平行於透光面的方向上動作,一方面由受光裝置30(線感測器)接受來自光源20(金屬鹵化物燈)的光線L,藉此進行檢查,對於板玻璃的寬度方向上2000 mm的長度,當接受來自光源20的光線L時,較好的是,使取樣頻率與板玻璃的搬運速度聯動。由此,可形成附屬有藉由板玻璃的成形速度而改變檢查取樣的處理系統的系統。
又,亦可用於在板玻璃表面上設置著預定薄膜之狀態下的最終檢查,因此電漿顯示器用的板玻璃等可實現對附膜產品的高檢查品質。
如上所述,該實施例的板玻璃缺陷檢測裝置、板玻璃
的製造方法、板玻璃缺陷檢測判定程式以及板玻璃的檢查方法,均可提供如下較大的益處,即:於製造性能優異的板玻璃時,可於過程內適當判定該板玻璃的品質且製造各種板玻璃。
其次,參照圖6,對實施例2中的板玻璃缺陷檢測裝置11,加以具體說明。該板玻璃檢測裝置11之構成用於節約空間且連續測量例如搭載於TFT(thin film transistor,薄膜電晶體)液晶顯示裝置中且寬度尺寸為1500 mm厚度為0.65 mm的薄板玻璃G。於圖6中,概略性地表示板玻璃缺陷檢測裝置11的主要構成部件,並表示板玻璃G自上而下由玻璃熔融爐成形後,藉由耐熱性輥(省略圖示)而向下方連續抽出之狀態。該圖中W表示板玻璃G的移動方向。
該板玻璃缺陷檢測裝置11,具備配置於夾持著板玻璃G的位置處的光源20與受光裝置30a以及反射鏡40。例如,將金屬鹵化物燈用作光源20,且受光裝置30a搭載著固體攝像元件。光源20與受光裝置30a以及反射鏡40於該圖中安裝於V方向上可動之檢查台50中,自光源20照射的光線L透射板玻璃G後入射至反射鏡40中,並由反射鏡40反射而射入至受光裝置30a中。板玻璃G具有於厚度方向上相對向的透光面Ga、Gb,透光面Ga、Gb,以相對於該板玻璃缺陷檢測裝置11的光學系統的光軸Lx(將光源20至受光裝置30a為止構成光學系統的一系列光學元
件的中心連結起來的線條)傾斜成預定角度α的方式,配置於光源20與受光裝置30a之間。於光軸Lx上,光源20至板玻璃G的位置G1為止的距離設為1000mm,板玻璃G的位置G1至反射鏡40為止的距離設為500mm,反射鏡40至受光裝置30a的固體攝像元件為止的距離設為500mm。受光裝置30a的透鏡系統的焦距為700mm。因此,於光軸Lx上,受光裝置30a的透鏡系統的焦距700mm,小於受光裝置30a至板玻璃G的位置G1為止的距離1000mm(=500mm+500mm)。又,板玻璃G的透光面Ga、Gb與光Lx所成的角度α為20°。
該板玻璃缺陷檢測裝置11所進行的檢查中,使檢查台50平行於板玻璃G的透光面Ga、Gb,且朝向與板玻璃G的抽出成形方向(移動方向W)垂直(90°)的掃描方向V以500mm/s的動作速度移動,並對板玻璃G測量3秒鐘。板玻璃G的表面或內部中存在的條紋或表面凹凸所引起的***等各種缺陷S,大多於板玻璃成形時延伸,或者由接觸於玻璃表面的成形裝置等而導致沿與板玻璃的抽出成形方向(移動方向W)相同的方向T而排列分佈的狀態。因此,掃描板玻璃G的被檢查部位的方向D21
成為由板玻璃G的抽出成形速度(朝向移動方向W的移動速度)與向檢查台50的掃描方向V的掃描速度合成的方向,且於與缺陷排列方向T成例如80°至84°的範圍內進行掃描。例如,搭載於受光裝置30a中的固體攝像元件為2000像素的CMOS,受光裝置30的傳送速度為20MHz,由此像素選
取速度為10000次/秒,故可每隔0.05 mm,將30000個取樣資料用於板玻璃G的良否判定。
又,該板玻璃缺陷檢測裝置11為可使裝置整體形成緊密構成以便配設於狹窄的測定環境中而使用反射鏡40,藉此,於狹窄檢查環境中亦可發揮高的檢查能力。由此,若可確保環境有足夠空間,則可代替該受光裝置30a,而使用搭載有固體攝像元件的受光裝置30b,無需使用反射鏡40便可進行測量。該受光裝置30b配置於夾持著板玻璃G且與光源20對向的位置上。
進而於圖7中,表示其它結構的板玻璃缺陷檢測裝置的相關概念圖。該板玻璃缺陷檢測裝置設為於光軸Lx上,光源20至板玻璃G的位置G1為止的距離為1000 mm,板玻璃G的位置G1至受光裝置30a的固體攝像元件為止的距離為1000 mm。受光裝置30a的透鏡系統的焦距為700 mm。因此,於光軸Lx上,受光裝置30a的透鏡系統的焦距700mm,小於受光裝置30a至板玻璃G的位置G1為止的距離1000 mm。又,板玻璃G的透光面Ga、Gb與光軸Lx所成的角度α為20∘。
該板玻璃缺陷檢測裝置構成為使經切割後的板玻璃G一片一片地移動時進行測量。板玻璃G於圖7所示之H方向(水平方向)上移動,該移動方向H,與板玻璃G的表面缺陷等的排列方向T垂直。亦即,一方面使板玻璃G於與板玻璃G的缺陷排列方向T垂直的方向H上移動一方
面進行測量。因此,於掃描板玻璃G的被檢查部位的方向D11
,與排列的接縫狀表面缺陷S所配向的方向成89∘至90∘的範圍內,進行掃描。
可藉由如此的測量,而一片一片地對板玻璃G進行準確的良否判定,並以預先使最大缺陷尺寸未達0.1 μm的方式來進行分別選出,因此容易獲得價廉且品質穩定的板玻璃。
1a、1b、1c‧‧‧圖表1檢測出的不合格判定部分
2a‧‧‧圖表2檢測出的不合格判定部分
10、11‧‧‧板玻璃缺陷檢測裝置
20‧‧‧光源
21‧‧‧光源的位置
30、30a、30b‧‧‧受光裝置
31‧‧‧受光裝置的透鏡系統
40‧‧‧反射鏡
50‧‧‧檢查台
D1
、D11
、D2
、D3
、D21
‧‧‧掃描被檢查部位的方向
D4
‧‧‧不掃描被檢查部位的方向
F‧‧‧受光裝置的焦距
G‧‧‧板玻璃物品
G1‧‧‧板玻璃在光軸上的位置
Ga、Gb‧‧‧板玻璃透光面
L‧‧‧光線
Lx‧‧‧光軸
S‧‧‧板玻璃的缺陷
T‧‧‧排列狀缺陷的長度方向
V‧‧‧檢查台的移動方向
W、H‧‧‧板玻璃的移動方向
Z‧‧‧板玻璃至受光裝置為止的距離
α‧‧‧光軸與板玻璃透光面所成的角
圖1是關於本發明的板玻璃缺陷檢測裝置的掃描方向的概念說明圖。
圖2是實施例中板玻璃缺陷檢測裝置的說明圖,圖2(A)表示裝置的概略圖,圖2(B)表示有關光學系統的概念圖。
圖3是說明實施例中板玻璃缺陷檢測裝置的系統結構的概念圖。
圖4是用以說明實施例中板玻璃缺陷檢測判定程式的處理系統的流程圖。
圖5是由實施例中板玻璃缺陷檢測判定程式的亮度資料處理等所得的圖表。
圖6是其它實施例中板玻璃缺陷檢測裝置的系統結構的說明圖。
圖7是其它實施例中板玻璃缺陷檢測裝置的系統結構的說明圖。
10‧‧‧玻璃缺陷檢測裝置
20‧‧‧光源
21‧‧‧光源的位置
30‧‧‧受光裝置
31‧‧‧透鏡系統
F‧‧‧受光裝置的焦距
G‧‧‧板玻璃物品
G1‧‧‧板玻璃物品G於光軸上的位置
Ga、Gb‧‧‧透光面
L‧‧‧光線
Lx‧‧‧光軸
Z‧‧‧板玻璃至受光裝置為止的距離
α‧‧‧光軸與板玻璃透光面所成的角
Claims (9)
- 一種板玻璃缺陷檢測裝置,其是自光源對具有於厚度方向上相對向的透光面的板玻璃照射光線,並由受光裝置接受來自板玻璃的光線而檢測該板玻璃缺陷的裝置,其特徵在於,上述光源與上述受光裝置以夾持上述板玻璃之方式而配置著,上述板玻璃的透光面相對於上述光源至上述受光裝置為止的光學系統的光軸成傾斜狀,在該光軸上,上述受光裝置的透鏡系統的焦距,小於上述受光裝置的透鏡系統至上述板玻璃為止的距離,自上述光源朝向上述板玻璃的透光面照射光線,透射過該板玻璃的光線通過上述受光裝置的透鏡系統而由受光元件所接收,該板玻璃缺陷檢測裝置包括基於上述受光裝置所得到的圖像的亮度分佈而得到處理結果圖表的圖表獲取機構,以及包括根據上述處理結果圖表對板玻璃的缺陷進行評估,實施良否判斷的演算法處理系統,上述圖表獲取機構將上述亮度分佈進行傅立葉轉換或者小波轉換,在進行成分擷取處理後,進行逆傅立葉轉換或者逆小波轉換,並且,以規定的窗函數計算出上述處理結果圖表,上述演算法處理系統判斷上述圖表獲取機構所算出的上述處理結果圖表是否超過預先設定的閾值,首先,藉由上述圖表獲取機構算出在最窄寬度處的窗 函數的上述處理結果圖表,再藉由上述演算法處理系統判斷在最窄寬度處的窗函數的上述處理結果圖表是否超過預先設定的閾值,若超過則判定為不良品,若未超過,則:接著,決定來自於上述亮度分佈與在最窄寬度處的窗函數的上述處理結果圖表的窗函數的寬度值的增加量,並根據已決定上述寬度值的窗函數再次計算出上述處理結果圖表,並且藉由上述演算法處理系統判斷已再次計算出的上述處理結果圖表是否超過預先設定的閾值,若超過則判定為不良品,若未超過,則:接著,將上述亮度分佈與已再次算出的上述處理結果圖表進行比較,判定是否有繼續進行判斷處理的必要,若判定為沒有繼續進行判斷的必要,則結束判斷處理,若判定為有繼續進行判斷的必要,則返回決定上述窗函數的寬度值的處理,反覆進行上述窗函數的寬度值的決定、藉由上述圖表獲取機構對上述處理結果圖表的再次計算、以及藉由上述演算法處理系統進行的良否判斷,以進行最終的良否判斷。
- 如申請專利範圍第1項所述的板玻璃缺陷檢測裝置,其中上述板玻璃的透光面與上述光軸所成的傾斜角度為5°至40°的範圍內。
- 如申請專利範圍第1項所述的板玻璃缺陷檢測裝置,其中上述受光裝置搭載著固體攝像元件或者光電管作為受光元件。
- 如申請專利範圍第1項所述的板玻璃缺陷檢測裝 置,其中上述板玻璃的缺陷形成沿特定方向排列的形狀,以藉由來自上述光源的光線而於與上述缺陷排列方向交叉的方向上掃描上述板玻璃的被檢查部位。
- 如申請專利範圍第1項所述的板玻璃缺陷檢測裝置,其具有記憶上述受光裝置所接受的光線的相關資訊的記憶裝置、及將上述資訊顯示於顯示器中的資料顯示部。
- 如申請專利範圍第1項所述的板玻璃缺陷檢測裝置,其中上述板玻璃是顯示裝置搭載用的薄板玻璃。
- 一種板玻璃的製造方法,其特徵在於,使用申請專利範圍第1項中所述的板玻璃缺陷檢測裝置,對加熱熔融後由成形裝置成形並經冷卻的板玻璃的表面及/或內部的缺陷進行檢查,並分別選出良否。
- 如申請專利範圍第7項所述的板玻璃的製造方法,其中上述成形裝置是下拉成形裝置或者浮動式成形裝置。
- 如申請專利範圍第8項所述的板玻璃的製造方法,其中上述板玻璃是液晶顯示器用板玻璃或者電漿顯示器用板玻璃。
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