TWI731658B - 金屬線柵偏光片之影像式判定裝置 - Google Patents

Abstract

一種金屬線柵偏光片之影像式判定裝置，其包含載台、偏光片試片、背光源、中空馬達以及影像截取裝置。載台具有透光部，透光部貫穿載台。偏光片試片放置於透光部上。背光源朝向透光部發射光線。中空馬達設置在載台上放置偏光片試片的一側。影像截取裝置設置於中空馬達朝向偏光片試片的另一側，並包含遠心鏡頭以及感光耦合元件，遠心鏡頭接收穿過透光部、偏光片試片以及中空馬達的光線，且感光耦合元件擷取光線以轉換成試片影像。

Description

金屬線柵偏光片之影像式判定裝置

本揭露關於一種金屬線柵偏光片之影像式判定裝置，更具體地，是關於一種能夠自動判定偏光片的消光比值的金屬線柵偏光片之影像式判定裝置。

金屬線柵偏光片(wire grid polarizer，WGP)主要由具有高消光係數之奈米等級金屬線柵所構成，當一光波通過奈米等級金屬線柵時，因為該結構小於波長，將僅剩0階繞射，此時光柵的週期參數與幾何形狀將對光波呈現特定的雙折射特性，使得與結構垂直之入射電場振動分量(定義為Pλ)不受光柵影響而通過，但與結構平行之電場振動分量(Sλ)卻因Ewald-Osceen消光理論所解釋之消光原理而在光前進方向產生破壞性干涉，光回射方向則無感應電流之共振激發電場之干涉而續存，因此S偏振態通過奈米等級金屬線柵時表現強烈反射特性。藉由P偏振態以及S偏振態所測量到的最亮態以及最暗態可以定義出消光比值，以用來判斷產品是否符合規範。

目前偏光片的消光比值的檢測方式是利用色彩輝度計搭配一可旋轉機構，利用軟體的全域搜尋演算法搜尋該偏光片之最佳暗態值以及相對應 之亮態值而得到消光比。然而，這種測量方式並無法有效獲得大面積之消光比值，使得產品中的缺陷有可能不會被檢測出，導致品質不穩定甚至出現斑紋(Mura)。

綜觀前所述，本發明的發明人設計了一種金屬線柵偏光片之影像式判定裝置，以針對現有技術的缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

鑑於上述問題，本發明之目的就是提供一種能夠大面積判斷偏光片的消光比值的金屬線柵偏光片之影像式判定裝置，以解決習知技術中僅能小面積判斷偏光片的消光比值的問題。

根據本發明之目的，提供一種金屬線柵偏光片之影像式判定裝置，其包含載台、偏光片試片、背光源、中空馬達以及影像截取裝置。載台具有透光部，透光部貫穿載台。偏光片試片放置於透光部上。背光源朝向透光部發射光線。中空馬達設置在載台上放置偏光片試片的一側。影像截取裝置設置於中空馬達朝向偏光片試片的另一側，並包含遠心鏡頭以及感光耦合元件，遠心鏡頭接收穿過透光部、偏光片試片以及中空馬達的光線，且感光耦合元件擷取光線以轉換成試片影像。

較佳地，其中試片影像可對應於偏光片試片中的預設區域，且試片影像中包含複數個像素，影像式判定裝置藉由感光耦合元件的曝光時間及複數個像素中每個的輝度值產生對應複數個像素的消光比值。

較佳地，其中預設區域大小可以為6cm x 6cm。

較佳地，影像式判定裝置可藉由複數個像素中的消光比值產生均勻度，其中均勻度=(最大的消光比值-最小的消光比值)/(最大的消光比值+最小的消光比值)，當均勻度大於預設值時，判定預設區域的消光比值不一致。

較佳地，其中預設值可以為10%。

較佳地，其中偏光片試片可包含複數個判定區域，影像截取裝置以及背光源同時移動以對應複數個判定區域，並透過複數個區域分別取得的試片影像拼接為整體影像。

較佳地，中空馬達可進一步包含檢偏器，檢偏器包含複數個偏振片，檢偏器可旋轉以改變通過中空馬達的光線的偏振態。

綜上所述，本發明之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置具有一個或多個下列優點：

(1)藉由試片影像中的曝光時間對應轉換成輝度值，能夠測量大面積的消光比值，以改善習知技術中僅能測量小面積的缺點。

(2)本發明藉由定義均勻度，能夠有效的判斷偏光片試片表面是否出現缺陷，減少不良品仍然被後續加工而導致成本增加的情形，並且有效地提高產品的品質穩定度。

1、2:影像式判定裝置

110、210:背光源

120、220:載台

121、221:透光部

130、230:偏光片試片

140、240:中空馬達

150、250:影像截取裝置

151、251:感光耦合元件

152、252:遠心鏡頭

260:下支架

270:滑軌

280:上支架

290:上蓋

D:圓環

為使本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效更為顯而易見，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下：第1圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的方塊圖；第2圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的示意圖； 第3圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的曝光時間與輝度值的曲線圖；第4圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的檢量線圖；第5圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的試片影像示意圖。

為利瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精確配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

在附圖中，為了淸楚起見，放大了面板、導光件等的厚度或寬度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」或「設置於」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反地，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的「連接」或「設置」，其可以指物理及/或電性的連接或設置。此外，若使用術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者其順序關係。

除非另有定義，本文所使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬技術領域的通常知識者通常理解的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地如此定義。

第1圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的方塊圖。

如圖所示，金屬線柵偏光片之影像式判定裝置1，其包含載台120、偏光片試片130、背光源110、中空馬達140以及影像截取裝置150。背光源110是用來發射一光線，更具體地，背光源110內設置有複數個發光二極體以發射光線。舉例而言，複數個發光二極體可以是具有能隙在3.4電子伏特至3.1電子伏特之間的氮化銦鎵(InGaN)半導體，以發出紫色或是藍色的特定波長的光線。或者，背光源110進一步設置有螢光粉以吸收發光二極體發出的藍光並轉換為其他顏色的光(例如，紅光或是綠光)，以與藍光一併組合成白光。然而，本發明不限於此，背光源110所發出的光亦可以根據金屬線柵偏光片的實際運用狀況來採用其他的顏色。除此之外，在其他的實施例中，背光源110中的發光二極體可以用有機發光二極體替代，或是使用鎢絲等作為光源。

載台120具有貫穿整個載台120的透光部121，且偏光片試片130的至少一部份是放置在透光部121上，以使由背光源110發出的光線穿過透光部121照射在待測的偏光片試片130上，因此，透光部121是由高透光率的材質所組成。舉例而言，透光部121可以是由二氧化矽(SiO2)所組成，或者是由聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)的有機聚合物所組成。也就是說，透光部 121本身可以由無機物組成，亦可以由有機物組成，其主要作為承載偏光片試片130之用途。在這種情況下，透光部121本身的面積可以大於整個偏光片試片130的面積，以使整個偏光片試片130置於透光部121上時皆可以被光線照射到。然而，透光部121不一定是具有實體的元件，在某些實施例中，透光部121亦可以是穿孔，讓光線從穿孔中透過去。在這種情況下，穿孔可以具有稍微小於偏光片試片130的孔徑，使偏光片試片130的中心區域對準穿孔，並將偏光片試片130的邊角放置於鄰近穿孔的載台120上，使其中心區域仍能照射到穿過穿孔的光線。

偏光片試片130是由具有高消光係數之奈米等級金屬線柵所構成，在本實施例中，金屬線柵的材料為鋁(Al)，然不限制於此。當產品沒有缺陷時，偏光片試片130的每一個位置的消光比值是定值，但當產品中出現缺陷，則出現缺陷的位置的消光比值會與其他位置有所不同。因此，本發明之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置1可藉由定義一均勻度來判斷偏光片試片130的表面是否出現明顯地缺陷，以提高產品的品質穩定度，這將在後文中更詳細地描述。

中空馬達140連接影像截取裝置150，以帶動影像截取裝置150旋轉，更具體地，中空馬達140帶動影像截取裝置150在平行於偏光片試片130的平面上旋轉，以使影像截取裝置150能夠以不同角度去取得穿過偏光片試片130的光線。舉例而言，中空馬達140可以使用具有高精度編碼器的伺服馬達，以配合微小角度的旋轉並精準的定位。然而，本發明不限於此，中空馬達140亦可以使用具有高機械性精度的步進馬達，以減少旋轉過程中可能產生的晃動，提高影像截取時的清晰度。

影像截取裝置150包含遠心鏡頭152以及感光耦合元件151。遠心鏡頭152是用來接收穿過透光部121、偏光片試片130以及中空馬達140的光線，且感光耦合元件151擷取光線以轉換成試片影像。進一步而言，感光耦合元件151獲得的試片影像是對應於偏光片試片130中的大約6cm x 6cm的預設區域，因此，藉由具有恆定零視場角的遠心鏡頭152，能夠有效的降低試片影像中可能因為視差而導致的畫面畸變(或者可以完全不產生變形)。

上述所提到的試片影像中包含複數個像素，複數個像素中的每一個都具有輝度值，且輝度值是利用感光耦合元件151在擷取光線的過程中的曝光時間去對應換算而來，以得到複數個像素中的每一個的消光比值。進一步而言，由於試片影像是對應於偏光片試片130中的預設區域，也就是說，每一個像素的消光比值就是偏光片試片130中的每一個對應位置的消光比值。因此，在試片影像中，可以進一步定義均勻度，以用來判定偏光片試片130的表面狀況。均勻度公式如公式(1)所述：均勻度=(最大的消光比值-最小的消光比值)/(最大的消光比值+最小的消光比值) (1)

均勻度會因為消光比值的最大值以及最小值而改變，亦即，當偏光片試片130表面出現不平整或是其他缺陷時，將會影響均勻度的大小。舉例而言，當偏光片試片130表面出現髒污或是不平整時，消光比值的最大值或是最小值會因此改變，使均勻度的數值跟著變化，若均勻度超過10%時，則影像式判定裝置1可以自動判斷偏光片試片130為不良品。然而，本發明不限於此，亦可以預先設定均勻度超過5%時即判斷偏光片試片130為不良品。

藉由本實施例的金屬線柵偏光片之影像式判定裝置1，能夠取得偏光片試片130的大面積中各個位置的消光比值，且更進一步地定義均勻度，以判斷偏光片試片130的表面狀況，及時淘汰不良產品，減少不良品仍然被加工而導致成本增加，並且有效地提高產品的品質穩定度。

第2圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的示意圖。在本實施例中，將搭配附圖以具體地繪示裝置中各個元件的連接關係與相對位置。

如圖所示，金屬線柵偏光片之影像式判定裝置2，其包含載台220、偏光片試片230、背光源210、中空馬達240、影像截取裝置250、下支架260、上支架280以及上蓋290。下支架260是用於承載整個影像式判定裝置2，因此可以是防震動或是晃動的光學防震平台。上支架280能夠調整高度，以配合影像截取裝置250的焦距。上蓋290可用於防止影像截取裝置250的元件暴露於空氣之中，以降低外界的干擾。

載台220設置在下支架260上，且載台220具有透光部221，透光部221是大面積的高透光度玻璃以承載偏光片試片230。在本實施例中，偏光片試片230包含複數個判定區域，複數個判定區域中的每一個的尺寸可以等於如上文所述的預設區域尺寸。背光源210設置在透光部221以及下支架260之間。中空馬達240則設置在滑軌270上，並帶動影像截取裝置250水平旋轉。更進一步地，中空馬達240與背光源210還能夠相對應地沿著水平面橫向移動，以獲得複數個判定區域的每一個的試片影像。舉例而言，當偏光片試片230尺寸為12 x 12cm時，金屬線柵偏光片之影像式判定裝置2將複數個判定區域中的每一個的尺寸訂為6cm x 6cm，亦即將整個偏光片試片230劃分為共四個判定區域，並分別對四個判 定區域取得消光比值。除此之外，影像式判定裝置2能夠組合複數個判定區域所獲得之試片影像，將分別取得的試片影像拼接為整體影像，在這種情況下，還能夠搭配上述實施例中所提到的均勻度，將偏光片試片230的整體影像中的消光比值納入公式1中，進一步判斷整個偏光片試片230是否有出現明顯缺陷。

影像截取裝置250設置於中空馬達240的上方，以接收穿過透光部221、偏光片試片230以及中空馬達240的光線。更具體地，中空馬達240包含檢偏器241，檢偏器241包含複數個偏振片，檢偏器241旋轉以改變通過中空馬達240的光線的偏振態。藉由檢偏器241改變穿過偏光片試片230的光線的功率密度，藉此判斷是否得到了所需要的偏振光線。複數個偏振片可以由金屬線柵偏光片組成，然而，本發明不限於此，偏振片也可以是複合型的有機薄膜。舉例而言，偏振片的主結構可以是聚乙烯醇(PVA)薄膜，且包含三醋酸纖維素(TAC)、壓敏膠(PSA film)、離型膜(Release film)以及保護膜(Protective film)。

藉由本實施例的金屬線柵偏光片之影像式判定裝置2，能夠透過複數個判定區域分別取得的試片影像拼接為整體影像，以更有效地判斷整個偏光片試片230的消光比值，再進一步搭配均勻度的運用，也能夠有效提高產品的品質穩定度。

第3圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的曝光時間與輝度值的曲線圖；第4圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的檢量線圖；第5圖是根據本發明實施例之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置的試片影像示意圖。在本實施例中，相同的元件是由相同的元件符號表示，其可參考上述實施例的描述，相同技術特徵不再重複說明。

本發明的金屬線柵偏光片之影像式判定裝置2，其包含載台220、偏光片試片230、背光源210、中空馬達240以及影像截取裝置250。影像截取裝置250接收由背光源210發射且穿過載台220、偏光片試片230以及中空馬達240的光線，再將光線轉換為試片影像，並將曝光時間對應輝度值以得到消光比值。更具體地，影像式判定裝置2能夠使用由一光譜儀所測得之數據作為曝光時間與輝度值的轉換依據。舉例而言，使用光譜儀將具有特定規格的一偏光片試片230作為標準試片，利用旋轉機構針對這個偏光片試片230的各個角度去量測對應的輝度值與曝光時間，其測試結果如表1所示。

如表1所示，標準試片的每一個角度都會分別記錄曝光時間與輝度值。接著。將表1的測試結果繪示成曝光時間與輝度值的曲線圖，如第3圖所示，圖中的曲線是在角度1度之間的曝光時間與輝度值之變化圖，且可以觀察到曝光時間與輝度值是具有對稱性的。如第4圖所示，曝光時間的倒數對應輝度值能夠繪示成一檢量線圖形，也就是說，曝光時間與輝度值能夠互相對應地轉換。在本實施例中，標準試片所測得的檢量線公式為y=2020.4x-13.921，且線性程度為99.97%。藉由上述的標準試片所得到之檢量線，能夠用於同規格的偏光片試 片230的數值換算，亦即，影像式判定裝置2能夠使用檢量線將曝光時間轉換成輝度值，再依據所述的輝度值得到每一個像素的消光比值。

在本實施例中，藉由影像式判定裝置2自動將檢量線帶入主程式作為換算標準，以轉換曝光時間成輝度值，並依據輝度值進一步得到消光比值。在實際使用上，藉由檢量線轉換而得的輝度值，與使用色彩輝度計所得之輝度值相比，兩者所計算出的消光比值誤差在10%以內，且在本實施例中僅為3.33%，如表2所示，(24455-23641)/24455=3.33%。

另外，在本實施例中，試片影像除了能夠顯示每一個像素的消光比值以外，亦可以直接顯示缺陷所在位置。舉例而言，在待測的偏光片試片230上用奇異筆繪有兩個圓環D作為標記，使有標記的位置的消光比值改變以模擬缺陷。當影像式判定裝置2使用檢量線將曝光時間轉換成輝度值，並依據輝度值換算成消光比值後產生一試片影像(如第5圖所示)。在試片影像中，不同的顏色代表著不同的消光比值。更具體地說，消光比值越高，在試片影像中顯示出的顏色就越近似藍色(冷色)，反之則越近似紅色(暖色)。因此，試片影像中的兩個圓環D是對應偏光片試片230上的標記位置，且為標記的位置的消光比值為24,000(深藍色)，而對應於標記的圓環D具有約23,000(綠色)的消光比值，藉此可以顯而易見地藉由試片影像找出缺陷的位置。

本實施例中，藉由將曝光時間與對應的輝度值做成檢量線，使金屬線柵偏光片之影像式判定裝置能夠使用所述的檢量線作為換算基準，得到偏 光片試片上的任一點的消光比值。除此之外，亦可以藉由試片影像的圖形觀察偏光片試片是否有缺陷。

綜上所述，本發明之金屬線柵偏光片之影像式判定裝置藉由試片影像的圖形，能夠有效的判斷偏光片試片表面是否出現缺陷，以提高產品的品質穩定度。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1:影像式判定裝置

110:背光源

120:載台

121:透光部

130:偏光片試片

140:中空馬達

150:影像截取裝置

151:感光耦合元件

152:遠心鏡頭

Claims (6)

1. 一種金屬線柵偏光片之影像式判定裝置，其包含：一載台，具有一透光部，該透光部貫穿該載台；一偏光片試片，放置於該透光部上；一背光源，朝向該透光部發射一光線；一中空馬達，設置在該載台上放置該偏光片試片的一側；以及一影像截取裝置，設置於該中空馬達朝向該偏光片試片的另一側，並包含一遠心鏡頭以及一感光耦合元件，該遠心鏡頭接收穿過該透光部、該偏光片試片以及該中空馬達的該光線，且該感光耦合元件擷取該光線以轉換成一試片影像；其中該試片影像對應於該偏光片試片中的一預設區域，且該試片影像中包含複數個像素，該影像式判定裝置藉由該感光耦合元件的一曝光時間及該複數個像素中每一個的一輝度值產生對應該複數個像素的一消光比值。
2. 如請求項1所述之影像式判定裝置，其中該預設區域大小為6cm x 6cm。
3. 如請求項1所述之影像式判定裝置，進一步藉由該複數個像素中的該消光比值產生一均勻度，其中該均勻度=(最大的消光比值-最小的消光比值)/(最大的消光比值+最小的消光比值)，當該均勻度大於一預設值時，判定該預設區域的消光比值不一致。
4. 如請求項3所述之影像式判定裝置，其中該預設值為10%。
5. 如請求項1所述之影像式判定裝置，其中該偏光片試片包含複數個 判定區域，該影像截取裝置以及該背光源同時移動以對應該複數個判定區域，並透過該複數個判定區域分別取得的該試片影像拼接為一整體影像。
6. 如請求項1所述之影像式判定裝置，其中該中空馬達包含一檢偏器，該檢偏器包含複數個偏振片，該檢偏器旋轉以改變通過該中空馬達的該光線的偏振態。

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