JP4226608B2 - 偏光フィルム検査装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、偏光フィルム検査装置に係り、特にLCDに適用される偏光フィルムの不良の有無を自動に検査できる偏光フィルム検査装置及びその方法に関する。
LCD(Liquid Crystal Display)は液晶の複屈折を用いるので液晶分子に入射される光の振動方向を調節するために偏光フィルムが使用される。偏光フィルムには複数の方向に振動しながら入射される自然光を一方向にのみ振動する偏光になるようにする機能を持っており、その種類はヨウ素系、染料系、位相差、半透過及び反射型などの偏光フィルムがある。この中で、ヨウ素系の偏光フィルムは高透過及び高偏光の特性を有する高精細LCD用偏光フィルムとして透明なPVA(Poly Vinyl Alcohol)フィルムにヨウ素を適用して可視光領域の光を吸収することができる。
偏光フィルムの構造は概略的にTAC(Tri-Acetyl-Cellulose)フィルム、接着剤、偏光素子、接着剤及びTACフィルムが順次に積層されて構成される。このような構成を持つ偏光フィルムを製造するためにローラー(roller)等が使用されることによって偏光フィルムの製造過程でローラーの摩擦力によって微細なスクラッチ(scratch)が発生する。また、偏光フィルムの製造過程でPVAフィルム層に微細な変形または損傷等によるクニック(kuniku)が発生し得る。このように偏光フィルムにクニックまたはスクラッチ等のような不良が発生する場合はLCD画面を駆動する際、画面にムラが生じる致命的な事態を発生させることがある。
LCD画面に致命的な不良を発生させることがある偏光フィルムの不良の有無を検査して除去するために従来では作業者が直接目視で確認して検査を実施していた。即ち、作業者が３２インチ(inch)乃至４６インチの大画面LCDに適用される偏光フィルムを目視で確認して偏光フィルムにクニック、スクラッチ、気泡または異物の存在による不良が発生したか否かを検査していた。
ところが、従来のように作業者が直接に偏光フィルムを検査する場合、作業者の熟練度によって検査の精度及び生産性が低下する虞がある。例えば、作業者の熟練度が低い場合は検査作業のミスが発生する虞があり、また、熟練者としても作業者の疲労度によって検査作業の生産性が低下する虞がある。
そこで、本発明は前記のような問題点を解決するためのもので、偏光フィルムの不良の有無を検査できる偏光フィルム検査装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、偏光フィルム検査装置及び方法を用いて偏光フィルムの不良の有無を検査することができるようにして偏光フィルムの検査作業の生産性を改善することにある。
このような目的を達成するための本発明の偏光フィルム検査装置は、偏光フィルムを昇降させて、多数個の空気孔が形成された真空プレートと前記真空プレートの一側に設置され真空プレートを、上、下に移動させる昇降部材からなるフィルム昇降機と、偏光フィルムを整列するために偏光フィルムの４辺に間隔を置いて設置された多数の整列部材を有する整列機を具備したローディング部と、ローディング部の一側に設置されて、ラインスキャン及び領域スキャン撮影機がそれぞれ設置される検査部と、偏光フィルムをグリッパによって把持したキャリアをローディング部から検査部に移送させるためのキャリアトランスファと、前記検査部で検査が完了された偏光フィルムが排出されるアンローディング部と、から構成されることを特徴とする。
本発明の偏光フィルム検査方法は、ローディング部の整列機によって偏光フィルムを整列した後、前記偏光フィルムを真空プレートに安着させる段階と、偏光フィルムが安着されるとキャリアによって偏光フィルムをグリップした後、偏光フィルムのテンションを調整する段階と、偏光フィルムがキャリアでテンションが調整されると、偏光フィルムが安着された真空プレートを移送位置に下降させる段階と、キャリアが移送位置に移送されるとキャリアトランスファによってキャリアを検査部に移送させる段階と、キャリアが検査部に移送されると偏光フィルムをラインスキャン／領域スキャン検査を実施する段階と、偏光フィルムがラインスキャン／領域スキャン検査が完了されると偏光フィルムを排出させる段階と、からなることを特徴とする。
本発明の偏光フィルム検査装置及び方法によれば、偏光フィルムの不良の有無を検査することによって、より精密に検査することができると共に偏光フィルム検査作業の生産性を改善することができる利点がある。
以下、本発明の実施形態を添付された図面を用いて説明する。図１は本発明による偏光フィルム検査装置の平面図であり、図２は図１に示された偏光フィルム検査装置の正面図である。
図示されたように、本発明による偏光フィルム検査装置は、ボディー(１)の一側に設置され偏光フィルム(２)を整列するための整列機(１２)が設置されるローディング部(１０)と、ローディング部(１０)の一側に設置され偏光フィルム(２)を検査するラインスキャン及び領域スキャン撮影機(２１，２２)がそれぞれ設置される検査部(２０)を具備する。
また、本発明の検査装置ではローディング部(１０)から検査部(２０)へ偏光フィルム(２)が把持されたキャリア(３)を移送するためにボディー(１)にキャリアトランスファ(４)が設置されて、整列機(１２)とキャリアトランスファ(４)の間にフィルム昇降機(１１)が設置されている。
本発明の偏光フィルム検査装置の構成及び作用をより詳しく説明する。本発明の偏光フィルム検査装置はボディー(１)の一側にローディング部(１０)が設置され、ローディング部(１０)の一側には偏光フィルム(２)を検査する検査部(２０)が設置されて、ローディング部(１０)と検査部(２０)の間に偏光フィルム(２)が把持されたキャリア(３)をローディング部(１０)から検査部(２０)に移送することができるようにボディー(１)の一側にキャリアトランスファ(４)が設置される。
キャリアトランスファ(４)は図１に示されたようにボディー(１)の長手方向に設置されローディング部(１０)で偏光フィルム(２)がキャリア(３)に把持されるとこれを検査部(２０)のラインスキャン撮影機(２１)と領域スキャン撮影機(２２)にそれぞれ順次に移送する。
前記検査部(２０)のラインスキャン撮影機(２１)はキャリアトランスファ(４)によって偏光フィルム(２)が把持されたキャリア(３)が移送されると第１カメラ(２１ｂ)と第１照明(２１ｃ)によって偏光フィルム(２)の透過検査を実施する。偏光フィルム(２)を透過検査する第１カメラ(２１ｂ)は図２及び図３に示されたように、キャリア(３)に把持された偏光フィルム(２)を基準にその上側に少なくとも一つ以上設置されて、第１照明(２１ｃ)は偏光フィルム(２)を基準にその下側に第１カメラ(２１ｂ)と対向するように設置されて、図１では第１カメラ(２１ｂ)が３台設置された形態を図示している。
第１カメラ(２１ｂ)及び第１照明(２１ｃ)による偏光フィルム(２)の透過検査は偏光フィルム(２)の下側に設置された第１照明(２１ｃ)から発生した光が偏光フィルム(２)を透過して、これによるイメージを第１カメラ(２１ｂ)が撮影して偏光フィルム(２)の内側に大きい異物を検査することになり、このためにキャリア(３)はキャリアトランスファ(４)によって線形的に移送される。ここで、第１照明(２１ｃ)はバー状の照明が適用される。
第１カメラ(２１ｂ)と第１照明(２１ｃ)によって偏光フィルム(２)の透過検査が完了されると、第２及び第３照明(２１ｅ、２１ｇ)、第２及び第３カメラ(２１ｄ、２１ｆ)によって偏光フィルム(２)の上／下部面をそれぞれ反射検査を実施して偏光フィルム(２)に異物または気泡が含まれているか否かを検査する。ここで、第２及び第３照明(２１ｅ、２１ｇ)はバー状の線光源が適用される。
偏光フィルム(２)の上／下部面の反射検査のために第２及び第３照明(２１ｅ、２１ｇ)はキャリア(３)に把持された偏光フィルム(２)の上／下側に所定の間隔(ｍ)に離隔されると共に、それぞれ所定の角度(ｋ)で斜めに設置される。ここで、所定の角度(ｋ)は３０°乃至６０°であるが好ましくは４５°で斜めに第２及び第３照明(２１ｅ、２１ｇ)がそれぞれ設置される。
所定の角度で斜めに設置された第２及び第３照明(２１ｅ、２１ｇ)によって反射されるイメージを撮影するように第２及び第３カメラ(２１ｄ、２１ｆ)は偏光フィルム(２)の上／下側に少なくとも一つ以上がそれぞれ所定の間隔(ｎ)に設置されて、それぞれ第２及び第３照明(２１ｅ、２１ｇ)から発生された光によって反射される偏光フィルム(２)のイメージを撮影して偏光フィルム(２)に異物または気泡があるか否かをスキャニングして撮影する。このために偏光フィルム(２)が把持されたキャリア(３)はキャリアトランスファ(４)によって線形的に移送されて、第２及び第３照明(２１ｅ、２１ｇ)はそれぞれバー状の照明が適用される。
第２及び第３カメラ(２１ｄ、２１ｆ)によって偏光フィルム(２)の反射検査が完了されると偏光フィルム(２)が把持されたキャリア(３)をキャリアトランスファ(４)によって領域スキャン撮影機(２２)に移送する。領域スキャン撮影機(２２)は偏光フィルム(２)で発生し得るクニック検査のために第４カメラ(２２ｂ)、第４照明(２２ｃ)、検査偏光フィルム(２２ｄ)及び領域スキャン回転部材(２２ｅ)から構成される。ここで、第４照明(２２ｃ)はLCDバックライト照明が適用される。
領域スキャン撮影機(２２)の第４カメラ(２２ｂ)はキャリアトランスファ(４)によって移送されたキャリア(３)に把持された偏光フィルム(２)を基準にその上側に設置され偏光フィルム(２)をステップ別にスキャニングすることができるように領域スキャン撮影機(２２)に少なくとも一つ以上が設置されて、第４照明(２２ｃ)は偏光フィルム(２)の下側に第４カメラ(２２ｂ)と対向するように設置され構成される。また、第４照明(２２ｃ)の下部に検査偏光フィルム(２２ｄ)を所定の角度で回転させることができるように領域スキャン回転部材(２２ｅ)が設置され構成される。ここで、領域スキャン回転部材(２２ｅ)は回転モータ(２２ｆ)によって回転されるように設置されて、検査偏光フィルム(２２ｄ)という名称は検査対象物である偏光フィルム(２)との区別のために使っている。
前記のような構成を持つ領域スキャン撮影機(２２)はキャリアトランスファ(２２ａ)によって移送されるキャリア(３)をステップ別に移送させ偏光フィルム(２)のクニック検査を実施する。このために第４カメラ(２２ｂ)の下側に第４照明(２２ｃ)を設置して、第４照明(２２ｃ)の上部に検査偏光フィルム(２２ｄ)を設置した。検査偏光フィルム(２２ｄ)は偏光フィルム(２)のクロス検査のために設置されて、この検査偏光フィルム(２２ｄ)を所定の角度、即ち少なくとも３６０°回転させることができるように領域スキャン回転部材(２２ｅ)が設置される。
領域スキャン回転部材(２２ｅ)は検査偏光フィルム(２２ｄ)と検査対象物である偏光フィルム(２)との軸角がずれる場合これを補正するために使われて、このような領域スキャン回転部材(２２ｅ)の下側に回転モータ(２２ｆ)が設置されて、この回転モータ(２２ｆ)によって回転できるように構成される。
前記のような過程を通じて偏光フィルム(２)に含まれた汚染源を撮影して検査できるように検査部(２０)のラインスキャン撮影機(２１)と領域スキャン撮影機(２２)へそれぞれキャリア(３)に把持された偏光フィルム(２)を移送するために多数個の支持ローラー(２３)がボディー(１)に設置される。多数個の支持ローラー(２３)はキャリア(３)に把持された偏光フィルム(２)を支持するために検査部(２０)にそれぞれ設置される。
支持ローラー(２３)によって支持され移送される偏光フィルム(２)を検査部(２０)でスキャニングして不良の有無を判別するために偏光フィルム(２)の平坦度が重要な要素になる。特に３２インチ(inch)乃至４６インチの大画面LCDに適用される偏光フィルム(２)の場合キャリア(３)に把持する際、偏光フィルム(２)の平坦度を正確に維持しなくてはならない。
これをためにローディング部(１０)にフィルム昇降機(１１)と整列機(１２)がそれぞれ設置される。整列機(１２)は図１及び図４に示されたように、多数個の整列部材(１２a)が偏光フィルム(２)の４辺に設置される。
整列機(１２)が偏光フィルム(２)を整列する際、偏光フィルム(２)を支持するためにローディング部(１０)の中央にフィルム昇降機(１１)が設置され構成される。フィルム昇降機(１１)は図１及び図４に示されたように真空プレート(１１ｃ)と昇降部材(１１ｂ)とから構成される。
真空プレート(１１ｃ)は空気を供給することができるように多数個の空気孔(１１ａ)が形成されて、昇降部材(１１ｂ)は真空プレート(１１ｃ)を整列機(１２)とキャリア(３)とキャリアトランスファ(４)にそれぞれ移送させるために真空プレート(１１ｃ)の所定の位置に設置され構成される。
偏光フィルム(２)の整列の際、偏光フィルム(２)の一辺を先に整列部材(１２ａ)に整列させた後、残りの辺を整列させる。
一方、偏光フィルム（２）の平坦度の調整は真空プレート(１１ｃ)に形成された多数個の空気孔(１１ａ)を通じて空気を部分的に又は全体的に供給して平坦度を調整する。この作業は偏光フィルム検査装置の制御装置(図示せず)とソレノイドバルブ(図示せず)を用いて自動に多数個の空気孔(１１ａ)に空気を供給することができるように構成できる。
前記偏光フィルム（２）の平坦度が調整されると、前記偏光フィルム(２)が矢印“ｃ”のように垂直方向に昇／下降される昇降部材(１１ｂ)によってキャリア(３)が位置した高さ(Ｂ)まで下降される。偏光フィルム(２)が矢印“ａ”方向に移送されてキャリア(３)が位置した高さ(Ｂ)まで下降されるとキャリア(３)のグリッパ(３ａ)が偏光フィルム(２)をグリップする。
キャリア(３)のグリッパ(３ａ)が偏光フィルム(２)の４辺の全てをグリップするとキャリア(３)にグリッパ(３ａ)を移動させて偏光フィルム(２)のテンションを操作する。この操作によってキャリア(３)に偏光フィルム(２)がある程度の張力を維持した状態で平坦に把持される。
偏光フィルム(２)がキャリア(３)によって把持されるとキャリア(３)がキャリアトランスファ(４)によって移送されることができるように真空プレート(１１c)を高さ(Ｃ)に下降させる。
キャリア(３)がキャリアトランスファ(４)が設置された位置に下降されるとキャリア(３)はキャリアトランスファ(４)によって検査部(２０)へ移送されて、キャリア(３)に把持された偏光フィルム(２)の不良の有無を検査することになる。
前記のようにキャリア(３)に把持された状態で検査が完了されると偏光フィルム検査装置がインラインモジュール式で設置された場合キャリアトランスファ(４)によって図１及び図２に示されたアンローディング部(３０)に排出されて、インラインモジュール式ではない場合にはキャリア(３)に把持された偏光フィルム(２)を検査するために移送される過程の逆順で移送され排出される。このようにキャリア(３)を移送するキャリアトランスファ(４)はリニアサーボモーター(Linear servo motor)のような直線移送機構が適用される。
前記のような偏光フィルム検査装置の用いて、偏光フィルム(２)を検査する方法を添付された図１、図４、図５ａ及び図５ｂを用いて説明する。
偏光フィルム(２)に含まれた異物、気泡又はクニックを検査するために、まず、ローディング部(１０)の整列機(１２)によって偏光フィルム(２)を整列した後真空プレート(１１ｃ)に安着させる段階(Ｓ１０)を実施する。
真空プレート(１１ｃ)に偏光フィルム(２)を安着させるために、まず、作業者によって偏光フィルム(２)をローディング部(１０)に投入させる段階(Ｓ１１)を実施する。ここで、作業者は偏光フィルム(２)を図４に示された整列機(１２)が設置された高さ(Ａ)で投入する。ローディング部(１０)に偏光フィルム(２)が投入されると整列機(１２)によって偏光フィルム(２)を整列する段階(Ｓ１２)を実施する。偏光フィルム(２)が整列されると整列された偏光フィルム(２)を真空プレート(１１ｃ)によって吸着する段階(Ｓ１３)を実施する。
真空プレート(１１ｃ)に偏光フィルム(２)が吸着されると吸着状態を解除した後、偏光フィルム(２)を真空プレート(１１ｃ)に安着させる段階(Ｓ１４)を実施する。偏光フィルム(２)が真空プレート(１１ｃ)に安着されると偏光フィルム(２)の平坦度を調整するために真空プレート(１１ｃ)から空気を噴出させる段階(Ｓ１５)を実施する。この段階(Ｓ１５)では真空プレート(１１ｃ)に形成された空気孔(１１ａ)を通じて空気を噴出して偏光フィルム(２)の平坦度を調整する。
偏光フィルム(２)の平坦度が調整され偏光フィルム(２)が真空プレート(１１ｃ)に安着されるとキャリア(３)によって偏光フィルム(２)をグリップした後、偏光フィルム(２)のテンションを調整する段階(Ｓ２０)を実施する。
偏光フィルム(２)のテンションを調整するために、まず、偏光フィルム(２)が真空プレート(１１ｃ)に安着されると真空プレート(１１ｃ)をグリップ／テンション調整位置、即ち図４に示されたキャリア(３)が位置した高さ(Ｂ)で下降させてキャリア(３)が偏光フィルム(２)をグリップする第１グリップ段階(Ｓ２１)を実施する。第１グリップ段階(Ｓ２１)が完了されるとキャリア(３)にグリップされた偏光フィルム(２)のテンションを調整する第１テンション段階(Ｓ２２)を実施する。第１テンション調整が完了されるとキャリア(３)によって再び偏光フィルム(２)を再グリップする第２グリップ段階(Ｓ２３)を実施して、第２グリップが完了されるとキャリア(３)によって再び偏光フィルム(２)のテンションを再調整する第２テンション段階(Ｓ２４)を実施する。
偏光フィルム(２)がキャリア(３)でテンションが調整されると偏光フィルム(２)が安着された真空プレート(１１ｃ)を移送位置に下降させる段階(Ｓ３０)を実施する。
偏光フィルム(２)が把持されたキャリア(３)を移送位置、即ち図４に示されたキャリアトランスファ(４)が設置された高さ(Ｃ)で移送するために、まず、偏光フィルム(２)がキャリア(３)でテンションが調整されるとキャリア(３)を移送位置に移送するために真空プレート(１１ｃ)を下降させる段階(Ｓ３１)を実施する。真空プレート(１１ｃ)が下降されキャリア(３)が移送位置に移送されるとキャリア(３)によって偏光フィルム(２)のテンションを再調整する第３テンション段階(Ｓ３２)を実施して最後にキャリア(３)によって偏光フィルム(２)の平坦度が調整された状態でテンションを維持する。
偏光フィルム(２)が平坦度が維持された状態でキャリア(３)が移送位置に移送されるとキャリアトランスファ(４)によってキャリア(３)を検査部(２０)に移送させる段階(Ｓ４０)を実施する。キャリア(３)が検査部(２０)に移送されると偏光フィルム(２)をラインスキャン／領域スキャン検査を実施する段階(Ｓ５０)を実施して偏光フィルム(２)の不良の有無を検査して、偏光フィルム(２)がラインスキャン／領域スキャン検査が完了されるとキャリアトランスファ(４)によって偏光フィルム(２)を排出させる段階(Ｓ６０)を実施して偏光フィルム(２)の検査作業を完了する。
このように、大画面LCDに適用される偏光フィルムをローディング部と検査部からなる偏光フィルム検査装置及び方法を用いることによって偏光フィルムの平坦度を維持した状態で偏光フィルムの不良の有無を正確に判別することができる。
本発明による偏光フィルム検査装置の平面図。 図１に示した偏光フィルム検査装置の正面図。 図２に示した検査部の拡大正面図。 図１に示したローディング部の正面図。 本発明による偏光フィルム検査方法を示した流れ図。 本発明による偏光フィルム検査方法を示した流れ図。
符号の説明
1：ボディー
2：偏光フィルム
3：キャリア
4：キャリアトランスファ
10：ローディング部
11：フィルム昇降機
12：整列機
20：検査部
21：ラインスキャン撮影機
21a：ラインスキャントランスファ
22：領域スキャン撮影機
22a：キャリアトランスファ
30：アンローディング部
31：アンローディングトランスファ

Claims (5)

  1. 偏光フィルムを昇降させて、多数個の空気孔が形成された真空プレートと前記真空プレートの一側に設置され真空プレートを上、下に移動させる昇降部材からなるフィルム昇降機と、偏光フィルムを整列するために偏光フィルムの４辺に間隔を置いて設置された多数の整列部材を有する整列機を具備したローディング部と、
    前記ローディング部の一側に設置されて、ラインスキャン及び領域スキャン撮影機がそれぞれ設置される検査部と、
    偏光フィルムをグリッパによって把持して、テンション調整可能なキャリアをローディング部から検査部に移送させるためのキャリアトランスファと、
    前記検査部で検査が完了された偏光フィルムが排出されるアンローディング部と、から構成されて、
    前記検査部のラインスキャン撮影機は、
    偏光フィルムの上部に垂直に設置された少なくとも一つ以上の第１カメラと、
    前記偏光フィルムの上／下側に設置された第２及び第３照明であって、前記第２照明（２１ｅ）と前記第３照明（２１ｇ）は、前記偏光フィルムに対してそれぞれ角度ｋだけ斜めに設置されており、前記角度ｋは３０乃至６０度に設定されており、前記偏光フィルムが移送される方向に距離ｍだけ離隔している、第２及び第３照明と、
    前記第２及び第３照明によって反射されるイメージを撮影するように前記偏光フィルムの上／下側に設置され、前記偏光フィルムに対して所定の角度で設置される少なくとも一つ以上の第２及び第３カメラと、
    から構成されて、
    前記領域スキャン撮影機は前記偏光フィルムの上側に設置され前記偏光フィルムをステップ別にスキャニングする少なくとも一つ以上の第４カメラと、前記偏光フィルムの下側に前記第４カメラと対向して設置された第４照明と、前記第４照明の上部に設置される検査偏光フィルムと、前記検査偏光フィルムを所定の角度で回転させる領域スキャン回転部材と、
    から構成されることを特徴とする偏光フィルム検査装置。
  2. 前記第１乃至第３照明はバー状で構成されることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルム検査装置。
  3. 前記第４照明はLCDバックライトであることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルム検査装置。
  4. 偏光フィルムをローディング部に投入させる段階と、
    前記ローディング部に偏光フィルムが投入されると、整列機によって偏光フィルムを整列する段階と、
    前記偏光フィルムが整列されると、整列された偏光フィルムを真空プレートによって吸着する段階と、
    前記真空プレートに偏光フィルムが吸着されると、真空吸着状態を解除した後偏光フィルムを真空プレートに安着させる段階と、
    前記偏光フィルムが真空プレートに安着されると、偏光フィルムの平坦度を調整するために真空プレートから空気を噴出させる段階と、
    キャリアによって偏光フィルムをグリップした後、偏光フィルムのテンションを調整する段階と、
    前記偏光フィルムがキャリアでテンションが調整されると、偏光フィルムが安着された真空プレートを移送位置に下降させる段階と、
    前記キャリアが移送位置に移送されるとキャリアトランスファによってキャリアを検査部に移送させる段階と、
    前記キャリアが検査部に移送されると偏光フィルムをラインスキャン／領域スキャン検査を実施する段階と、
    前記偏光フィルムがラインスキャン／領域スキャン検査が完了されると偏光フィルムを排出させる段階と、からなることを特徴とする偏光フィルム検査方法。
  5. 前記偏光フィルムがキャリアでテンションが調整されると偏光フィルムが安着された真空プレートを移送位置に下降させる段階は、前記偏光フィルムがキャリアによってテンションが調整されるとキャリアを移送位置に移送するために真空プレートを下降させる段階と、
    前記真空プレートが下降されて前記キャリアが移送位置に移送されると前記キャリアによって前記偏光フィルムのテンションを再調整する第３テンション調整段階と、
    からなることを特徴とする請求項４に記載の偏光フィルム検査方法。
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