TWI470251B - 光電檢測系統 - Google Patents

Description

光電檢測系統

本揭露關於一種光電檢測系統。

隨著薄膜太陽能電池、觸控面板和軟性顯示器等產業日益興盛，在產品製作過程中，皆需經過檢測以確保其產品品質。過去是利用探針接觸式電性檢測設備，以抽檢的方式作為品管機制；但隨著產品製作尺寸越來越大，製程速度越來越快，製程的線寬越來越小的需求，高速之影像式檢測設備需求也越來越被重視。

上述產品製造過程中，其中一道製程是透明的導電圖案之雷射蝕刻製程，如果蝕刻不完全，畫素會形成壞點，造成良率下降。在雷射蝕刻製程中，透明的導電圖案亦可能產生線路的短/斷路、刮傷與雜質等缺陷問題。由於導電圖案為透明，習知的光電檢測系統並無法得透明導電膜圖案(如ITO或AZO)的蝕刻狀況。習知的非接觸式光電檢測系統僅適用於單張(Sheet by Sheet)的製程檢測，並不適用於捲式(Roll to Roll)的製程檢測。如何直接經由外觀做缺陷檢測，並提供捲式製程更佳精密快速正確的量測品質，這將是光電檢測系統未來需要解決的問題。

因此，有鑑於上述問題，本揭露提供一種光電檢 測方法，適用於捲式製程之透明導電圖案的缺陷檢測。

本揭露提供一種光電檢測系統，包括：電路旋轉連接器和光電檢測滾輪。電路旋轉連接器包括一外固定部和一內旋轉部，並通過外固定部由一外部電源所供應之電源。內旋轉部與外固定部透過一旋轉軸承相連接，並且內旋轉部隨著光電檢測滾輪轉動而轉動，內旋轉部具有一第一端子和一第二端子。光電感測滾輪包括一滾軸、一光電層以及至少一導電環。滾軸之外側包覆著與第一端子電性連接之一金屬層。光電層包覆於金屬層之外側，且光電層與金屬層接觸之一側係藉由金屬層被施加一第一電壓。導電環設置於光電感測滾輪之軸向外側，並且與具有一第二電壓之第二端子電性連接。第一電壓與第二電壓具有一既定電壓差，並且當一待測膜片貼合在光電感測滾輪上時，導電環將第二電壓施加至待測膜片上之一導電圖案，使得光電層根據導電圖案與金屬層間之電壓差，控制光電層對應於導電圖案之部分的透光性。

1‧‧‧光電檢測系統

2‧‧‧電路旋轉連接器

3‧‧‧光電檢測滾輪

4‧‧‧外部電源

5‧‧‧膜片

6‧‧‧導電圖案

7‧‧‧端電極

8‧‧‧引線

9‧‧‧ITO電極

10‧‧‧相機

11‧‧‧電子計算機

12‧‧‧光源

BS‧‧‧分光器

21‧‧‧外固定部

22‧‧‧內旋轉部

31‧‧‧滾軸

32‧‧‧黑色金屬鍍層

32’‧‧‧金屬反射層

33‧‧‧光電層

34‧‧‧透明覆蓋面

35‧‧‧導電環

36‧‧‧絕緣環

本揭露之實施例現在將參照所附示意圖式來更詳細敘述，其中：

第1A圖和第1B圖說明本揭露光電檢測系統的檢測原理。

第2A圖是本揭露光電檢測系統之實施例的示意圖。

第2B圖是本揭露光電檢測系統之另一實施例的示意圖。

第3A圖為本揭露光電檢測系統之實施例的y軸方向視圖。

第3B圖為本揭露光電檢測系統之實施例的x軸方向視圖(a-a’連線)。

第3C圖為本揭露光電檢測系統之實施例的x軸方向視圖(c-c’連線)。

第3D圖為本揭露光電檢測系統之實施例的x軸方向視圖(b-b’連線)。

第3E圖為本揭露光電檢測系統之實施例的z軸方向視圖。

第3F圖為本揭露光電檢測系統之實施例的x軸方向視圖(b-b’連線)。

第3G圖為本揭露光電檢測系統之實施例的z軸方向視圖。

第4圖為本揭露光電檢測系統之另一實施例的示意圖。

本揭露將搭配所附圖式說明如下。

當相關技術的詳細描述能避免非必要地混淆本發明的主題事項時，其描述將被省略。此外，下列術語，其定義考慮本揭露的功能，這取決於使用者的意圖或司法判例時，術語可能會被改變。因此，基於本說明書的全部公開內容，每個術語的含義應當被解釋。

第1A圖和第1B圖說明本揭露光電檢測系統的檢測原理。第2A圖是本揭露光電檢測系統之實施例的示意圖。第2B圖是本揭露光電檢測系統之另一實施例的示意圖。第3A圖至第3E圖分別為本揭露光電檢測系統之實施例的三視圖。第4圖為本揭露光電檢測系統之另一實施例的示意圖。

參考第1A圖，膜層構造表示部分的光電感測滾輪，膜層構造由下而上分別為黑色金屬鍍層32、光電層33、透明覆蓋面34，以及透明的ITO電極9，其中ITO電極9不連 續的部分為斷路部分。透明覆蓋面34位於黑色金屬鍍層32之對側並用於保護光電層33。本揭露光電層33為聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)。當PDLC兩側被施加電壓時，PDLC和摻雜其中的高分子材料，兩者折射率相近，因此PDLC呈現透明。當PDLC兩側並未施加電壓(或低於驅動電壓)時，PDLC因為其中液晶分子散射光線而呈現乳白色。

在本實施例中，吾人假設ITO電極9被施加正電壓，而黑色金屬鍍層32被施加負電壓。由於介於黑色金屬層32與ITO電極9之間的光電層33其兩側被施加電壓，所以光電層33呈現透明而能讓入射光穿透。當入射光穿過透明的光電層33後，黑色金屬鍍層32完全吸收入射光，所以沒有反射光。當ITO電極9具有斷路時，由於ITO電極9斷路部分下方的光電層並未被施加正電壓，所以光電層33呈現乳白色並部分反射入射光。因為自光電層33反射回來的反射光(亮部)，其輪廓與ITO電極9之斷路部分的輪廓相同。此外，沒有反射光的部分(暗部)，其輪廓亦與ITO電極9的輪廓相同。換言之，不論是ITO電極9或其斷路部分，其反射光的輪廓均與ITO電極9相同，其差異僅在於暗部表示ITO電極9，而亮部表示ITO電極9的斷路部分。所以在膜層上方設置相機(即一成相模組)和電子計算機分別接收並紀錄自光電層33反射回來的反射光，即可得到ITO電極9的輪廓影像。此外，根據ITO電極9之輪廓影像的亮暗，可以判斷ITO電極9是否具有斷路部分。在本實施例中，暗部代表具有ITO電極9的部分，亮部代表不 具有ITO電極9的部分(即斷路部分)。換言之，當光電層33呈現透明時，黑色金屬鍍層32會完全吸收入射光，所以此時反射率為第一反射率(例如為零)。當光電層33呈現乳白色時，光電層33會反射部分的入射光，故此時反射率為高於第一反射率之一第二反射率。

參考第1B圖，膜層構造表示部分的光電感測滾輪，膜層構造由下而上分別為金屬反射層32'、光電層33、透明覆蓋面34，以及透明的ITO電極9，其中ITO電極9不連續的部分為斷路部分。透明覆蓋面34位於金屬反射層32'之對側並用於保護光電層33。如上所述，光電層33為PDLC。

在本實施例中，吾人假設ITO電極9被施加正電壓，而金屬反射層32'被施加負電壓。由於介於金屬反射層32'與ITO電極9之間的光電層33其兩側被施加電壓，所以光電層33呈現透明而能讓入射光穿透。當入射光穿過透明的光電層33後，金屬反射層32'完全反射入射光。當ITO電極9具有斷路時，由於ITO電極9斷路部分下方的光電層並未被施加正電壓，所以光電層33呈現乳白色並部分反射入射光。與第1A圖不同的是，因為將黑色金屬鍍層32置換為金屬反射層32'，所以不論是ITO電極9或是其斷路部分，均有反射光。ITO電極9由於入射光完全被金屬反射層32'反射，所以反射光較強。ITO電極9斷路部分由於入射光僅部分被光電層33反射，所以反射光較弱。較強的反射光定義為亮部，較弱的反射光定義為暗部。所以在膜層上方設置相機和電子計算機分別接收並紀錄自光電層33反射回來的反射光，即可得到ITO電極9的輪 廓影像。此外，根據ITO電極9之輪廓影像的亮暗，可以判斷ITO電極9是否具有斷路部分。在本實施例中，反射光較弱之暗部代表不具有ITO電極9的部分(即斷路部分)，反射光較強之亮部代表具有ITO電極9的部分。換言之，當光電層33呈現透明時，金屬反射層32'會完全反射入射光，所以此時反射率為第一反射率。當光電層33呈現乳白色時，光電層33僅會反射部分的入射光，故此時反射率為低於第一反射率之一第二反射率。

參考第2A圖，其顯示本揭露光電檢測系統之實施例的示意圖。光電檢測系統1包括電路旋轉連接器(rotating electrical connector)2以及光電感測滾輪3。電路旋轉連接器2藉由外部電源4供應的電源帶動光電感測滾輪3轉動。第2B圖顯示本揭露光電檢測系統之另一實施例的示意圖。第2B圖與第2A圖的差異在於膜片5上之端電極7和引線8僅設置於膜片之一側(膜片左側)，而膜片之另一側(膜片右側)並未設置端電極7和引線8。因此光電檢測滾輪3之中，設置端電極7和引線8之一側(膜片左側)對應地設置導電環以及絕緣環，而未設置端電極7和引線8之該側(膜片右側)對應地未設置導電環以及絕緣環。

光電感測滾輪3為圓柱狀，其與電路旋轉連接器2接合並藉由電路旋轉連接器2的帶動而繞著轉軸旋轉。膜片5為可撓性的PE塑膠，其上鍍有導電圖案6。導電圖案6包括端電極7、引線8以及透明的ITO(Indium-tin oxide electrode)電極9。當膜片5貼合在光電感測滾輪3的表面而滾動時，導 電圖案6與光電感測滾輪3之徑向外側接觸。

光電檢測系統1更包括相機10和電子計算機11。在某些實施例中，相機10可視為一成像模組，用以將光電層所反射的光束轉換成影像信號。舉例而言，相機10可為線掃瞄相機，當反射光自黑色金屬層32或反射金屬層32'反射出來時，相機10接收線形區域的反射光。電子計算機11耦接於相機10，並紀錄相機10接收之反射光，以得到ITO之輪廓影像。此外，吾人能根據電子計算機10中ITO電極9之輪廓影像的亮暗，判斷ITO電極9是否具有斷路部分。

第3A圖為本揭露光電檢測系統之實施例的y軸方向視圖。第3A圖顯示光電檢測滾輪徑向的截面方向。如第3A圖所示，膜片5上具有ITO電極9。當膜片5貼合於光電檢測滾輪3表面滾動時，ITO電極9會與透明覆蓋面34接觸。在本實施例中，為了簡化說明，假設ITO電極9被施加正電壓，黑色金屬鍍層32被施加負電壓。由於介於黑色金屬層32與ITO電極9之間的光電層33其兩側被施加電壓，所以光電層33呈現透明而能讓入射光穿透。當入射光穿過透明的光電層33後，黑色金屬鍍層32完全吸收入射光，所以膜片5上具有ITO電極9的部分因為沒有反射光而成為暗部。當膜片5滾動至膜片5上不具有ITO電極9的部分時(例如陰影部分)，由於膜片5上不具有ITO電極9的部分，其下方的光電層並未被施加正電壓，光電層33呈現乳白色並部分反射入射光，所以膜片5上具有ITO電極9的部分因為具有反射光而成為亮部。根據相機(此處未圖示)接收之影像，其明暗與否，即可判斷膜片上是否 具有ITO電極。

第3B圖為本揭露光電檢測系統之實施例的x軸方向視圖(從x軸方向看a-a’連線)。第3B圖顯示光電檢測滾輪軸向的截面方向。如第3B圖所示，電路旋轉連接器2包括外固定部21和內旋轉部22，電路旋轉連接器2通過外固定部21由外部電源4供應電源。內旋轉部22與外固定部21透過旋轉軸承相連接，並且內旋轉部22係隨著光電檢測滾輪3轉動而轉動。內旋轉部22具有正極端子(+)和負極端子(-)。在某些實施例中，負極端子(-)係可視為一第一端子，而正極端子(+)可視為一第二端子，但並非限定於此。在某些實施例中，內旋轉部22藉由外部電源4所供應之電源而轉動。

參考第3B圖，光電檢測滾輪3包括滾軸31、黑色金屬鍍層32、光電層33、透明覆蓋面34、導電環35，以及絕緣環36。滾軸31作為光電檢測滾輪繞軸心轉動的中心軸，其外側包覆黑色金屬鍍層32，其中黑色金屬鍍層32與內旋轉部22的負極端子(-)電性連接，並能夠導電並吸收入射光。光電層33包覆於黑色金屬鍍層32外側，且光電層33與黑色金屬鍍層32接觸之一側藉由黑色金屬鍍層32被施加負電壓。透明覆蓋面34覆蓋於光電層33不與黑色金屬鍍層32接觸之另一側並保護光電層33。

導電環32設置於光電桿測滾輪3之軸向兩端，並與正極端子(+)電性連接。絕緣環36設置於每一個導電環35與光電檢測滾輪3之間，並將每一個導電環35與光電檢測滾輪3之光電層33電性絕緣。

當膜片5貼合於光電檢測滾輪3表面之透明覆蓋面34而滾動時，端電極7與導電環35接觸，並透過引線8使得ITO電極9被施加正電壓。第3B圖所示者為不具有斷路部分之ITO電極，由於光電層33上下兩側分別被施加正負電壓，光電層33呈現透明並使得入射光被黑色金屬鍍層32完全吸收，所以在相機成像的線形區域中不會有反射光。換言之，當ITO電極9完整且沒有斷路時，透過相機成像，吾人能夠在電子計算機中觀察到線形的暗部。在某些實施例中，負電壓係可視為一第一電壓，而正電壓可視為一第二電壓，並且正負電壓之間具有一既定電壓差，但並非限定於此。

第3C圖亦為本揭露光電檢測系統之實施例的x軸方向視圖(沿x軸方向看c-c’連線)。第3C圖所示之光電檢測滾輪和電路旋轉連接器與第3B圖所示者完全相同，為了簡化說明，在此不再贅述。不同於第3B圖，第3C圖顯示不具有ITO電極的膜片5。由於光電層33上方不具有ITO電極，光電層33僅在與黑色金屬鍍層32接觸之一側施加負電壓，所以光電層33呈現乳白色並將入射光反射，且在相機成像的線形區域中具有反射光。換言之，當膜片5上完全不具有ITO電極時，透過相機成像，吾人能夠在電子計算機中觀察到線形的亮部。

第3D圖為本揭露光電檢測系統之實施例的x軸方向視圖(沿x軸方向看b-b’連線)。不同於第3B圖，第3C圖顯示具有ITO電極9及斷路部分(斜線部分)的膜片5。由前述說明可知，當光電層33上方具有ITO電極9且兩側被施加正負電壓時，光電層33呈現透明，並且黑色金屬鍍層32完全吸收 入射光。因此，在相機成像的線形區域中不會有反射光而呈現暗部。此外，當光電33層上方不具有ITO電極9且僅與黑色金屬鍍層32接觸之一側施加負電壓時，光電層33呈現乳白色並且部分反射入射光。因此，在相機成像的線形區域中具有反射光而呈現亮部。

第3E圖為本揭露光電檢測系統之實施例的Z軸方向視圖。當膜片5貼合於光電檢測滾輪3表面滾動時，導電圖案6的端電極7與導電環35接觸而被施加正電壓，然後ITO電極9透過引線8而被施加正電壓。以滾軸外側為黑色金屬鍍層32為例，當光電層33兩側被施加正負電壓(光電層上方具有ITO電極)且ITO電極9完整沒有斷路時，吾人應能觀察到完整的線形暗部。當ITO電極9具有斷路部分時，吾人觀察到的ITO輪廓影像應為線形暗部，但是其間具有局部的亮部，其中暗部代表膜片5具有ITO電極9，亮部代表膜片5不具有ITO電極9(斷路部分)。以滾軸外側為金屬反射層32’為例，當光電層33兩側被施加正負電壓(光電層上方具有ITO電極)且ITO電極9完整沒有斷路時，吾人應能觀察到完整的線形亮部。當ITO電極9具有斷路部分時，吾人觀察到的ITO輪廓影像應為線形亮部，但是其間具有局部的暗部，其中亮部代表膜片5具有ITO電極9，暗部代表膜片5不具有ITO電極9(斷路部分)。簡言之，當一待測膜片貼合在光電感測滾輪3上時，導電環35將正電壓(第二電壓)施加至該待測膜片上之導電圖案6，使得光電層33根據導電圖案6與金屬層(即黑色金屬鍍層32或金屬反射層32’)間之電壓差，控制光電層33對應於導電圖案6 之部分的透光性。

如第2B圖實施例說明之所述，在一些實施例中，端電極7和引線8僅設置於膜片之一側，而膜片之另一側並未設置端電極7和引線8。在第3F圖所示之實施例中，其顯示具有斷路部分之ITO電極9，以及光電檢測滾輪3僅在設置端電極7和引線8之一側設置導電環35以及絕緣環36。在本實施例中，藉由端電極7和引線8之電性耦接，ITO電極9帶有正電。此外，黑色金屬鍍層32帶有負電，因此，ITO電極9右側所對應的ITO輪廓影像為暗部。由於ITO電極斷路部分不帶電，無法與其下之黑色鍍層形成足夠電壓差，因此ITO電極9之斷路部分所對應的ITO輪廓影像為亮部。此外，雖然ITO電極9斷路部分之左側(ITO電極左側)仍具有ITO電極，但因未與端電極7和引線8電性耦接，所以ITO電極左側對應的ITO輪廓影像為亮部。藉由上述方式，吾人能由ITO電極的輪廓影像，得知ITO電極具有斷路部分以及斷路部分開始的位置(即ITO電極右側與斷路部分交界處)，這是因為在實際應用上，通常僅需得知ITO電極是否具有斷路以及斷路位置。

第3G圖為本揭露光電檢測系統之實施例的Z軸方向視圖。在第3G圖所示之實施例中，端電極7和引線8僅設置於膜片之一側，而膜片之另一側並未設置端電極7和引線8。光電檢測滾輪3之中，未設置端電極7和引線8之該側對應地未設置導電環以及絕緣環。

第4圖為本揭露光電檢測系統之另一實施例的示意圖。不同於第2A圖(或第2B圖)所示之光電檢測系統，第4 圖所示之光電檢測系統1包括複數光電檢測滾輪3，光電檢測系統1之其他構成元件與第2A圖(或第2B圖)所示之光電檢測系統相同，在此不再贅述。如第4圖所示，當膜片5在複數光電檢測滾輪3滾動時，光源12產生光線，經分光器BS分光之後，形成射入光電層之入射光，反射光穿透分光器BS之後，相機10接收反射光並形成ITO電極的輪廓影像。

本揭露較佳實施例已由說明書搭配所附圖式揭露如上，本領域具有通常知識者應能知悉，在不脫離本發明及申請專利範圍揭露之範疇及精神的前提下，當能作些許變動、增刪及替換。此外，本揭露申請專利範圍揭示之方法步驟僅用於說明本揭露之光電檢測方法，並非用於限定該方法之步驟次序，本領域具有通常知識者應能知悉，在不脫離本發明及申請專利範圍揭露之範疇及精神的前提下，當能作些許變動、增刪及替換。

1‧‧‧光電檢測系統

2‧‧‧電路旋轉連接器

3‧‧‧光電檢測滾輪

4‧‧‧外部電源

5‧‧‧膜片

6‧‧‧導電圖案

7‧‧‧端電極

8‧‧‧引線

9‧‧‧ITO電極

10‧‧‧相機

11‧‧‧電子計算機

Claims (10)

1. 一種光電檢測系統，包括：一電路旋轉連接器，上述電路旋轉連接器包括一外固定部和一內旋轉部，並通過上述外固定部由一外部電源所供應之電源，上述內旋轉部與上述外固定部透過一旋轉軸承相連接，並且上述內旋轉部隨著上述光電檢測滾輪轉動而轉動，上述內旋轉部具有一第一端子和一第二端子；以及一光電感測滾輪，包括：一滾軸，上述滾軸外側包覆一金屬層，上述金屬層與上述第一端子電性連接；一光電層，上述光電層包覆於上述金屬層之外側，且上述光電層與上述金屬層接觸之一側係藉由上述金屬層被施加一第一電壓；以及至少一導電環，上述導電環設置於上述光電感測滾輪之軸向外側，並與具有一第二電壓之上述第二端子電性連接；其中上述第一電壓與上述第二電壓具有一既定電壓差，並且當一待測膜片貼合在上述光電感測滾輪上時，上述導電環將上述第二電壓施加至上述待測膜片上之一導電圖案，使得上述光電層根據上述導電圖案與上述金屬層間之電壓差，控制上述光電層對應於上述導電圖案之部分的透光性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光電檢測系統，更包括一取像模組，用以將上述光電層所反射的光束轉變為一影像信號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光電檢測系統，上述取像模組為線掃描相機。
4. 如申請專利範圍第2項所述之光電檢測系統，其中上述金屬層為一黑色金屬鍍層。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光電檢測系統，其中當上述待測膜片上之上述導電圖案被施加上述第二電壓時，上述光電層對應於上述導電圖案之部分為透明，使得上述黑色金屬鍍層對應於上述導電圖案之部分藉由一第一反射率將一入射光反射回上述取像模組，而上述光電層未對應於上述導電圖案之部分呈現乳白色並且藉由一第二反射率將上述入射光部分反射回上述取像模組，上述第一反射率低於上述第二反射率。
6. 如申請專利範圍第2項所述之光電檢測系統，其中上述金屬層為一金屬反射層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光電檢測系統，其中當上述待測膜片上之上述導電圖案被施加上述第二電壓時，上述光電層對應於上述導電圖案之部分為透明，使得上述金屬反射層對應於上述導電圖案之部分藉由一第一反射率將一入射光反射回上述取像模組，而上述光電層未對應於上述導電圖案之部分呈現乳白色並且藉由一第二反射率將上述入射光部分反射回上述取像模組，上述第一反射率高於上述第二反射率。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光電檢測系統，更包括至少一絕緣環，上述絕緣環設置於上述導電環之每一者與上述光電感測滾輪之軸向之間，並將上述導電環與上述光電感測滾輪電性絕緣。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光電檢測系統，更包括一透明覆蓋面，上述透明覆蓋面覆蓋於上述光電層之另一側，並用以保護上述光電層。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光電檢測系統，其中上述光電層為聚合物分散液晶。