Glas – Display – Smartphone: So sichern Inspektionslösungen Qualität und Wirtschaftlichkeit vom Rohmaterial bis zum Endprodukt

Touchdisplays ermöglichen die komfortable und intuitive Bedienung von Geräten und Maschinen, sind robust und einfach zu reinigen. Damit finden sie auch in Fertigungsanlagen, in der Medizintechnik und weiteren industriellen Bereichen eine immer größere Verbreitung. Aktuelle Trends setzt die Automobilindustrie, wo mit neuen Fahrzeuggenerationen die Einführung sogenannter Pillar-to-Pillar-Displays bevorsteht, die sich über die gesamte Fahrzeugbreite erstrecken. Sie zeigen wichtige Cockpit-Funktionen und ermöglichen die Bedienung sämtlicher Kommunikations- und Infotainmentsysteme im Auto, perfekt integriert und oft auch mit gewölbten Formen und integrierten Sensoren. Es ist davon auszugehen, dass sich dieser Trend in weiteren Anwendungen fortsetzt. Das erfordert neue Verfahren bei der Glasbearbeitung und -veredelung sowie entsprechende Inspektionsverfahren in der Herstellung. Diese Qualitätsprüfung ist unerlässlich, um den hohen Anforderungen in Bezug auf Robustheit gegenüber mechanischer Belastung, einwandfreier Funktion und Bedienbarkeit sowie perfekter Passform und optischer Güte zu entsprechen.

Qualitätssicherung beginnt beim Rohmaterial
Moderne Displays – ob mit TFT- oder OLED-Technologie – bestehen aus vielen, häufig extrem dünnen Schichten unterschiedlicher Materialien. Optische Filme, Dünnfilm, Dünnglas im eigentlichen TFT bzw. OLED und Coverglas werden im Produktionsprozess miteinander verbunden und ergeben dann eine perfekte Einheit aus Form und Funktion. Bereits kleinste Mängel in einer der Schichten können Eigenschaften und Funktion des Displays beeinträchtigen. ISRA VISION ist führend in der optischen Inspektion und Fehlererkennung für jede einzelne Schicht. So werden mangelhafte Materialien schon vor dem Einbau erkannt und ausgeschlossen; das minimiert die Produktion nicht einwandfreier Endprodukte und steigert damit die Wirtschaftlichkeit der Produktion. ISRA VISION SMASH ist ein System für die Oberflächeninspektion optischer Folien. Es erkennt Defekte wie kleinste Kratzer, Abdrücke und Produktionsrückstände auf Filmmaterialien und Beschichtungen der Bahnware in Echtzeit. Zeilenkameras gewährleisten eine hohe Inspektionsgeschwindigkeit von bis zu 1000 Metern pro Sekunde bei gleichzeitig höchster Bildauflösung. Eine maßgeschneiderte Beleuchtung unterstützt dabei die zuverlässige Erkennung und intelligente Klassifizierung von Defekten, die dem menschlichen Auge verborgen bleiben. Das erlaubt Rückschlüsse auf Ursachen oder fehlerhafte Prozessparameter, die kontinuierlich überwacht und optimiert werden können.

Vollautomatische Inspektion von Displayglas
Ebenso wie die optischen Folien erfolgt auch für die dünnen Displaygläser eine vollautomatische Inspektion. ISRA VISION FPM-Inspect (FLAT PANEL MASTER) kombiniert dabei bewährte Technologien für die optische Qualitätskontrolle mit präziser Fördertechnik für den Einsatz in Reinräumen. So erkennt und identifiziert das System kleinste Oberflächendefekte, Glas- oder Kantenfehler. Zusätzlich überwacht FPM-Inspect die Partikelbelastung auf dem Substrat und ermöglicht so Rückschlüsse auf die Luftqualität im Reinraum. Auch hier arbeitet das Inspektionssystem mit ausgereiften Softwarealgorithmen zur Verbesserung des Herstellungsprozesses und um Fehlerursachen zu erkennen und beseitigen zu können. Für die 100-prozentige Kontrolle von Ebenheit, Welligkeit und Reflexionsoptik auch großer Glasflächen liefert ISRA VISION P2 (PowerPlate) innerhalb von Sekunden präzise Daten. So können neben Defekten im und auf dem Material auch 3D-Formfehler unmittelbar erkannt und die entsprechenden Materialien von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden.

Perfekt vereint: Qualitätskontrolle vor und nach dem Zusammenfügen
Einwandfreie optische Folien, Dünnfilme und Displaygläser sind die Basis hochwertiger Displays. Erst mit ihrer Verbindung im Laufe der Produktion werden sie zu einer festen Einheit, die optische Eigenschaften und Funktionalität zusammenbringt. Ebenso wichtig wie die Inspektion der Ausgangsmaterialien ist die Qualitätskontrolle in diesem Produktionsschritt: beim Verkleben der Schichten können Durchdrücke auf dem Deckglas und weitere Mängel entstehen, die nicht mit bloßem Auge erkannt werden können, aber optische Eigenschaften und Funktion beeinträchtigen. SpecGAGE3D wurde speziell entwickelt, um vor und nach dem Zusammenfügen der Displayschichten lokale Unebenheiten, Trägerstrukturen oder sog. Read Throughs mittels Deflektometrie sicher zu erkennen. Dafür wird ein Streifenmuster auf das Display projiziert, die Reflexion von mehreren Kameras aufgenommen und anschließend evaluiert. Erkannte Fehler werden direkt klassifiziert.

Gebogene Gläser und Displays: eine besondere Herausforderung
Darüber hinaus eignet sich die Deflekometrie optimal zur Inspektion gebogener Gläser und Displays, zum Beispiel für Covergläser von Smartphones. Abgerundete Kanten und konkave Formen kommen hier und im Automotive-Bereich immer häufiger zum Einsatz, weil die Displays bei gleicher Anzeigegröße weniger Raumbreite benötigen und Informationen im Randbereich durch die Form leichter wahrgenommen werden können. Gleichzeitig stellen sie nochmals höhere Anforderungen an die Qualitätsprüfung, weil zusätzlich zur einwandfreien Oberfläche und optischen Qualität auch die Passgenauigkeit und Form exakt stimmen müssen.
Das SpecGAGE3D Inspektionssystem von ISRA VISION ermöglicht die effiziente und sichere Formkontrolle für gebogene und flache Displays und Kunststoffoptiken – wie beispielsweise den Lichtleiter – indem es Messdaten erzeugt, die in einem CAD-Vergleich mit den Solldaten eines digitalen Zwillings überlagert werden. So entsteht eine mikrometergenaue Differenzkarte des geprüften Materials. Abweichungen von der Sollgeometrie können durch Punktvergleich, Profilschnitte oder flächenhafte Auswertung sicher und effizient geprüft und visualisiert werden.

Eine mögliche Fehlerquelle für gebogene und flache Displays sind die Biegeformen. Auch dafür bietet ISRA VISION mit NetGAGE3D ein Präzisionsmesstechnik-Tool, das Defekte in der Graphitform sicher identifiziert. Damit sorgt es für eine makellose Qualität und reduziert so die Wahrscheinlichkeit von Fehlern, die sich ansonsten bei der Produktion tausendfach in Displays abdrücken könnten.

Zuverlässig und präzise: 100-prozentige Qualitätskontrolle am Endprodukt
Rohglas und Folien sind einwandfrei, bei der Verklebung sind keine Mängel entstanden und das fertige Display ist am Endprodukt verbaut: jetzt gilt es, das Ergebnis auf perfektes Aussehen und abschließende Fehlerfreiheit zu prüfen. Dabei ist die manuelle kosmetische Inspektion noch weit verbreitet – mit allen Nachteilen wie subjektiver Beurteilung, Abhängigkeit des Prüfergebnisses von Testperson und Tagesform und einer generellen Einschränkung der menschlichen Fähigkeit zur Erkennung minimaler Abweichungen in der Qualität. Dabei hat die finale Inspektion großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Produktion: Eine zu strenge Aussiebung minimaler Fehler reduziert den Gewinn; eine zu durchlässige Qualitätsprüfung dagegen führt zu Reklamationen und unzufriedenen Kunden. Abhilfe schafft hier eine schnelle und vollautomatische, 100-prozentige optische Inspektionslösung. Sie ist einfach zu integrieren, erkennt typische kosmetische Defekte wie Kratzer, Blasen, Farbverläufe, Dellen und Polierspuren und liefert objektive und zuverlässige Ergebnisse. Das Inspektionssystem SpecGAGE3D von ISRA VISION kommt auch bei der Endkontrolle zum Einsatz und eignet sich optimal zur Vermessung und Prüfung sämtlicher transparenter und spiegelnder Oberflächen. Die Inspektion von Displays – ob flach oder gewölbt – ist ebenso möglich wie die Kontrolle von 2D/3D-Deckglas, Glasrückseiten von Smartphones oder anderen glänzenden Gehäuseteilen. Das System liefert direkte Entscheidungen zur Sortierung der Ware, basierend auf definierten Toleranzbereichen und einer automatischen Klassifizierung der Fehler.

Glasklare Qualität dank durchgängiger Prozesskontrolle
Immer größere, dünnere Gläser, flexible Materialien und komplexe Formen stellen höchste Anforderungen für die Herstellung von Displays. Um dem gerecht zu werden und bestmögliche Qualität bei gleichzeitig hoher Produktivität und Prozesssicherheit zu erreichen, benötigen Unternehmen eine durchgängige Prozess- und Qualitätskontrolle. Sie beginnt bei der Inspektion von Rohmaterialien und begleitet den gesamten Herstellungsablauf bis zum Endprodukt. Im idealen Fall vernetzte Inspektionslösungen ermöglichen dabei genaue Rückschlüsse zwischen erkannten Defekten und ihrer Ursache in vorgelagerten Produktionsschritten. Außerdem können so Auswirkungen der Änderung von Prozessparametern auf alle weiteren Prozesse nachverfolgt und überwacht werden. ISRA VISION bietet ein breites Portfolio an optischen Inspektionslösungen für alle Teilschritte der Display-Herstellung. Auf Basis ihrer gesammelten Inspektionsdaten sind Anlagenbetreiber in der Lage, Prozesse kontinuierlich zu optimieren. Sie erreichen so ein Höchstmaß an Produktqualität, Stabilität in der Produktion und letztlich Profitabilität ihrer Fertigung. Das Ergebnis ist die Auslieferung von einwandfreien Materialien und Produkten – und damit eine hohe Kundenzufriedenheit. Der Einsatz vollautomatischer Inspektionssysteme in den Fertigungsanlagen sichert die Übereinstimmung mit aktuellen und künftigen Qualitätsstandards, wie sie etwa in der Automobilindustrie gefordert sind.
Die 100-prozentige optische Inspektion ist der Garant, auch künftige Anforderungen bezüglich Form, Aussehen und Funktionalität von Displays in der Produktion erfüllen zu können. ISRA VISION arbeitet dabei eng mit führenden Herstellern und den Entwicklungsabteilungen von Kunden in allen Schlüsselindustrien zusammen und verfügt über ein dichtes Netzwerk von Experten und Ingenieuren in Asien und weltweit. Neue Materialien, Technologien und Anwendungen: Wann immer sie eine Weiterentwicklung der Inspektionslösungen erfordern, arbeitet ISRA VISION parallel zu ihrer Entwicklung bereits an der Implementierung in bestehende und neue Systeme für die Qualitätssicherung.