[发明专利]用于检测玻璃板中的缺陷的方法和装置

说明书

本申请要求2009年4月30日提交的题为“用于检测玻璃板中的缺陷的方法和装置(METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING DEFECTS INGLASS SHEET)”、申请号为12/433215的美国专利申请的优先权。

技术领域

本发明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，本发明涉及提供均匀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方法和装置。

背景技术

液晶显示器(LCD)技术的新近发展已经对LCD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LCD“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匀亮度区域。基板表面的不平直性造成LCD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(0PL)变化超过10nm的条痕效应一般即不可忽视。LCD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LCD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R_s的光源射出的在玻璃上相隔间距L_Coh的各个点上光，将具有88％的空间相干性，其中

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