徐 偉，葉玉堂，劉 霖，劉娟秀，李昌海，姚景昭，葉 涵

（電子科技大學(xué) 四川 成都 610054）

在我國，近幾年生產(chǎn)LCD的能力有了顯著的提高，但是相對應(yīng)的產(chǎn)品檢測系統(tǒng)落后、不完善，尤其很多中小企業(yè)目前主要依靠傳統(tǒng)的人工檢測方式，主觀性強，工作效率低，漏檢誤檢率高。隨著現(xiàn)在對液晶屏品質(zhì)的要求越來越嚴(yán)格，這些由人工檢測帶來的問題會導(dǎo)致液晶屏的次品率越來越高，這些問題隨著機器視覺技術(shù)的快速發(fā)展得到了解決辦法，可以長時間的在同一標(biāo)準(zhǔn)控制下，對產(chǎn)品進行嚴(yán)格檢測。

目前國內(nèi)有一些公司和科研機構(gòu)進行了對液晶屏檢測裝置的研究，但主要是針對顯示區(qū)域的檢測，主要包括點狀缺陷、線狀缺陷和面狀缺陷等[1-3]，還有一些是對LCD上的導(dǎo)電線路進行檢測[4-5]，很少有對液晶屏ITO玻璃外觀進行檢測，而這類缺陷在液晶屏的缺陷中占有不可忽略的比例，當(dāng)外觀檢測出現(xiàn)問題時，就不必進行顯示區(qū)的檢測，本文正是基于液晶屏ITO玻璃的檢測，提出液晶屏ITO玻璃外觀檢測特殊復(fù)合光源照明系統(tǒng)設(shè)計，完善現(xiàn)有的檢測設(shè)備，有效提高生產(chǎn)線上液晶屏的檢測效率。

1 基本原理

生產(chǎn)線上未貼偏振片之前的液晶屏整個構(gòu)成，有上下兩塊ITO玻璃，如圖1，液晶屏生產(chǎn)是個復(fù)雜的過程，在眾多繁雜的制備工藝環(huán)節(jié)中，由于各種人工操作或者技術(shù)原因，會產(chǎn)生多種的外觀缺陷，例如，刻蝕過程會產(chǎn)生殘留在玻璃基板表面多余的膠，多塊玻璃的互相接觸會帶來表面的刮痕，在ITO玻璃切割過程中會產(chǎn)生切割不良，破損，尺寸大等缺陷。

圖1 液晶屏基本構(gòu)造圖Fig.1 Basic structure of LCD screen

目前市場上已有的液晶檢測設(shè)備采用的是和人工傳統(tǒng)的檢測方式基本類似的原理，主要結(jié)構(gòu)如圖2所示，都是采用單一的背光源[6-7]，將放在待檢液晶屏上下兩側(cè)的偏振片旋轉(zhuǎn)成一定角度，使顯示區(qū)呈現(xiàn)符合檢測需求的底色，比對標(biāo)準(zhǔn)的液晶屏，看是否有不符合產(chǎn)品要求的區(qū)域顯現(xiàn)。

圖2 液晶屏檢測平臺結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of LCD screen inspection platform

這種結(jié)構(gòu)有其優(yōu)勢，簡單易制造，但同時帶來很多問題，由于背光亮度比較強，同時在檢測環(huán)境是相對昏暗的條件下檢測，此時會完全覆蓋ITO玻璃的缺陷，現(xiàn)象十分不明顯，尤其ITO玻璃表面的刮痕更是完全不可見，人工可以針對顯示區(qū)和外觀同時檢測，但誤檢漏檢率高，效率低下，機器檢測在這種條件下只能液晶屏的可視區(qū)進行檢測，如圖3所示，圖中紅色圈標(biāo)記了破損位置，類似這種邊緣破損，由于顯示區(qū)顏色較深，周圍缺陷處的對比度不高，機器無法對如此低分辨率的圖片進行檢測，其余部分必須由人工進行判定，降低了機器檢測的效率，使之并不能完全代替人工檢測，ITO玻璃的外觀檢測在液晶生產(chǎn)前段工序完成之后就可以進行，將有缺陷的液晶屏及時檢出，不流向中后段，有效減少后段材料和人力損耗，提高生產(chǎn)效率。

圖3 LCD邊緣破損圖Fig.3 Edge damage of LCD

2 光源系統(tǒng)

通過前面的分析可以看出，想完全對液晶屏外觀進行檢測并不容易，尤其是針對ITO玻璃外觀的檢測，其實不管使用人工還是機器進行檢測，尤其在機器視覺檢測領(lǐng)域，要有好的檢測效果，前提是必須要有合適的光源照明系統(tǒng)，能獲得對比度足夠高的圖像，只要缺陷顯示得非常明顯，就能極大地降低檢測難度，提高檢測效率。

本文提出液晶屏ITO玻璃外觀檢測特殊復(fù)合光源照明系統(tǒng)，圖4是整個光源照明系統(tǒng)的構(gòu)架，由3個環(huán)形光源和一個面光源組成，兩個環(huán)形光源在檢測平臺的斜上方，一個環(huán)形光源在檢測平臺的斜下方，環(huán)形光源中心呈45°指向檢測平臺中心，環(huán)形光源的直徑略大于待檢液晶屏的兩倍，面光源通過一個半反半透鏡垂直照射到檢測平臺表明，面光源的尺寸略大于液晶屏的長邊。載物臺需要使用可以透光的材料制作。

圖4 復(fù)合光源照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成Fig.4 Composite lighting system structure

由于液晶屏有上下兩塊ITO玻璃，缺陷可能在兩個面造成，破損處的截面朝向也不同，單一的光源很難使每種缺陷呈像清晰，當(dāng)缺陷不明顯時，只能通過復(fù)雜的算法程序處理，過程很繁瑣，檢測準(zhǔn)確度會下降，對不同的缺陷也很難采用統(tǒng)一的算法處理，檢測條件越差，得不到高質(zhì)量的圖像，軟件方面對圖像處理的過程耗費越多的檢測時間，最終導(dǎo)致檢測效率的下降，多個光源的設(shè)計是為了使不同的缺陷能有更高的對比度，環(huán)形光源主要是檢測邊緣和表面缺陷，如破損、崩角，這也是ITO玻璃外觀最多的缺陷，面光源主要用來檢測ITO玻璃表面，比如外刮、膠印等。

3 實驗結(jié)果

3.1 常用的液晶屏檢測光學(xué)系統(tǒng)下得到的圖像

由于顯示區(qū)底色的原因，會導(dǎo)致ITO玻璃周邊的破損十分的不明顯，而ITO玻璃表面的外刮更是完全不可見，如圖5（b），紅色圈內(nèi)實際有一條很長的刮痕，如果前期沒檢測出來，在LCD制造的后期工序，進行貼片處理時就會顯現(xiàn)出來，造成材料的浪費，成本的升高。

圖5 在現(xiàn)在常用的光源系統(tǒng)下獲得的圖像Fig.5 Image captured by current light source system

3.2 液晶屏ITO玻璃外觀檢測光源照明系統(tǒng)下得到的圖像

基于以上ITO玻璃外觀檢測中的困難，本文設(shè)計了完全可以很好檢測液晶屏ITO玻璃外觀的光源照明系統(tǒng)，為了能有明顯的對比，檢驗本系統(tǒng)的實際效果，對相同的液晶屏ITO玻璃做圖像采集，從圖6能明顯看出與普通照明系統(tǒng)下獲得圖像的區(qū)別，圖 6（a）邊緣破損處和圖6（b）中間刮痕處的亮度遠(yuǎn)高于整幅圖像其余部分。

3.3 新光源照明系統(tǒng)下獲得的圖像的二值化處理

圖7是對本文設(shè)計的光源照明系統(tǒng)下獲得的圖像做處理前后的結(jié)果，只需要一個簡單的二值化處理，液晶屏ITO玻璃的缺陷就會完全顯示出來。

圖6 在本文設(shè)計的特殊復(fù)合光源照明系統(tǒng)下獲得的圖像Fig.6 Image captured by special composite light system

圖7 二值化前后對比圖Fig.7 Binary comparison before and after

4 結(jié) 論

為了解決現(xiàn)有的液晶屏檢測過程中使用的光源照明系統(tǒng)的問題，本文具體分析了產(chǎn)生這些問題的原因，并對在不同照明系統(tǒng)下采集的圖像進行了分析，提出了一種液晶屏ITO玻璃外觀檢測特殊復(fù)合光源照明系統(tǒng)，實驗表明，能很好的解決之前的問題，在該照明系統(tǒng)下能獲得高對比度的圖像，并通過簡單快速的處理，就能使ITO玻璃的外觀缺陷十分明顯的顯現(xiàn)出來，能廣泛應(yīng)用于以液晶屏ITO玻璃為代表的各種玻璃類制品的外觀檢測設(shè)備中，能極大的提高檢測效率，節(jié)省生產(chǎn)成本。

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