KR100252203B1 - 비접촉식적층쉐도우마스크계수산출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수백 내지 수천매 적층된 두께가 0.1~0.15mm 정도로 얇은 쉐도우 마스크(Shadow Mask)의 매수를 보다 신속하고 정확하게 측정하도록 한 비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 측정 대상물의 측면에 레이저를 소정치로 발사하고 그 측정 대상물로부터 반사된 광을 검출하는 센서 유닛과, 센서 유닛으로부터 검출된 광에 따라 대상물의 거리 및 높이를 측정하여 적층된 매수를 산출하고, 아울러 센서 유닛의 위치를 조절하기 위한 신호를 발생하는 데이터 처리 및 제어수단과, 데이터 처리 및 제어수단으로부터 출력된 센서 유닛의 위치 조절신호에 따라 상기 센서 유닛의 상/하 및 전/후 위치를 조절하는 센서유닛 위치제어수단과, 데이터 처리 및 제어수단으로부터 산출되는 매수를 카운팅하여 최종값(적층된 총매수)을 시각적으로 표시하는 매수 표시수단으로 구비된다.

Description

비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치
본 발명은 비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수백 내지 수천매 적층된 두께가 0.1~0.15mm 정도로 얇은 쉐도우 마스크(shadow Mask)의 매수를 보다 신속하고 정확하게 측정하도록 한 비접촉식 적층 쉐도우 마스크 계수 산출장치에 관한 것이다.
주지와 같이 쉐도우 마스크는 컴퓨터용 모니터의 브라운관에 들어가는 핵심부품으로서, 약 0.1mm 직경의 공(Hole)을 백만개 내외(모델에 따라 다소 차이가 있음)을 갖는다.
한장의 쉐도우 마스크 두께는 0.1~0.15mm이다.
제 1 도는 정리 적층된 쉐도우 마스크의 측면 확대도를 나타낸 것으로, 발송을 위한 포장시 일정단위(일예로서, 500 또는 1000매)로 작업자가 육안으로 센 후 포장하였다.
이때, 포장시 눈금자를 사용하거나 중량 측정법 등을 사용하여 정리 적층된 쉐도우 마스크(1)의 매수를 측정하였다.
한편, 쉐도우 마스크의 재료는 AK 또는 INVA재로서 두께가 얇기 때문에 외력에 의해 쉽게 변형되므로 접촉시는 매우 주의를 요구한다.
그러나 이러한 눈금자를 사용하는 방법은 눈금자를 쉐도우마스크 적층 테이블의 면에 대해 정확히 수직으로 세워야 하는 어려움이 있으며, 또한 눈금자를 육안으로 확인할 때 측정 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
한편, 중량 측정법은 크기, 모델별로 다르지만, 수~수십 그램 범위를 갖는다.
예를 들어, 중량 측정기의 정확도가 ±1% 오차이내라면, 100매 이상을 잴 경우 1장 이상의 차이가 발생할 수 있고, 또한 보다 정확한 측정기를 사용하더라도 각 쉐도우 마스크가 공가공을 위한 에칭공정을 거치므로 중량의 산포가 존재하므로 수십 매까지는 측정이 가능하나 500~1000매 이상시는 정확성이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 수백 내지 수천매 적층된 두께가 0.1~0.15mm 정도로 얇은 쉐도우 마스크(Shadow Mask)의 매수를 보다 신속하고 정확하게 측정하도록 한 비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단은, 측정 대상물의 측면에 레이저를 소정치로 발사하고 그 측정 대상물로부터 반사된 광을 검출하는 센서 유닛과, 상기 센서 유닛으로부터 검출된 광에 따라 대상물의 거리 및 높이를 측정하여 적층된 매수를 산출하고, 아울러 센서 유닛의 위치를 조절하기 위한 신호를 발생하는 데이터 처리 및 제어수단과, 상기 데이터 처리 및 제어수단으로부터 출력된 센서 유닛의 위치 조절신호에 따라 상기 센서 유닛의 상/하 및 전/후 위치를 조절하는 센서유닛 위치제어수단과, 데이터 처리 및 제어수단으로부터 산출되는 매수를 카운팅하여 최종값(적층된 총매수)을 시각적으로 표시하는 매수 표시수단으로 이루어진다.
제 1 도는 일반적으로 정리 적층된 쉐도우 마스크의 측면 확대도.
제 2 도는 본 발명에 의한 비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치의 전체 시스템 구성도.
제 3 도는 제 2 도에 적용되는 센서 유닛의 상세 구성도.
제 4 도는 본 발명에 의한 촛점이 안 맞은 경우 링형 산란광을 검출하는 아웃 오브 포커스(Out Of Focus)량을 산출하는 방식으로서,
제 4(a) 도 는 센서 유닛의 렌즈와 측정 대상물간 거리가 짧을 경우이고,
제 4(b) 도는 촛점이 맞은 상태이며,
제 4(c) 도는 렌즈와 측정 대상물간의 거리가 긴 경우를 나타내었다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 측정 대상물(적층된 쉐도우 마스크) 200 : 센서 유닛
300 : 데이터 처리 및 제어부 400 : 센서유닛 위치제어부
500 : 매수 표시부
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 2 도는 본 발명에 의한 비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치의 전체 시스템 구성도를 나타낸 것으로, 측정 대상물(100)의 측면에 레이저를 소정치로 발사하고 그 측정 대상물로부터 반사된 광을 검출하는 센서 유닛(200)과, 상기 센서 유닛(200)으로부터 검출된 광에 따라 대상물의 거리 및 높이를 측정하여 적층된 매수를 산출하고, 아울러 센서 유닛의 위치를 조절하기 위한 신호를 발생하는 데이터 처리 및 제어부(300)과, 상기 데이터 처리 및 제어부(300)으로부터 출력된 센서 유닛(200)의 위치 조절신호에 따라 상기 센서 유닛의 상/하 및 전/후 위치를 조절하는 센서유닛 위치제어부(400)와, 상기 데이터 처리 및 제어부(300)로부터 산출되는 매수를 카운팅하여 최종값(적층된 총매수)을 시각적으로 표시하는 매수 표시부(500)로 구성되어져 있다.
상기에서, 센서 유닛(200)은 레이저를 소정치로 발사하는 레이저발광부(210)와, 상기 레이저발광부(210)에서 발사된 레이저광을 평행한 광선으로 만들어 주는 시준렌즈(220)와, 상기 시준렌즈(220)를 통과한 광을 집광시켜 주는 대물렌즈(230)와, 상기 대물렌즈(230)의 일측에 장착되어 대물렌즈(230)의 외각으로 산란되는 광을 검출하는 제 1 산란광감지부(240)와, 상기 레이저발광부(210)에서 발사되는 레이저광을 반투과 및 되돌아오는 광을 일측에 반사시키는 하프미러(250)와, 상기 하프미러(250)로부터 반사된 광을 수광하는 레이저수광부(260)와, 상기 레이저수광부(260)의 일측에 장착되어 레이저수광부(260)의 외각으로 산란되는 광을 검출하는 제 2 산란광감지부(270)로 구성되어져 있다.
아울러, 센서유닛 위치제어부(400)는 센서 유닛(200)을 볼스크류축(410)을 따라 상하로 이동시키는 모터부(420)와, 상기 볼스크류축(410)의 상단부에 설치되어 센서유닛(200)의 상승위치를 제한하는 상부스토퍼(430)와, 상기 볼스크류축(410)의 하단부에 설치되어 센서유닛(200)의 하강위치를 제한하는 하부스토퍼(440)로 구성되어져 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 제 2 도 내지 제 4 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 목적은 측정 대상물(적층된 쉐도우 마스크)의 매수를 산출하는 것이다.
이를 위해, 제 2 도에 도시된 바와 같이 측정 대상물(100)의 측면에 센서 유닛(200)의 레이저발광부(210)가 레이저를 소정치로 발사하여 그 측정 대상물(100)로부터 반사된 광을 레이저수광부(260)가 검출하게 된다.
이때, 상기 센서 유닛(200)의 대물렌즈(230)를 센서유닛 위치제어부(400)의 모터부(420)를 구동하여 볼스크류축(410)을 따라 설정된 상, 하 스톱퍼(430)(440)의 범위에서 상/하 또는 전/후로 움직여 측정 대상물까지의 거리를 조정한다.
여기서, 상,하부 스토퍼(430)(440)의 범위 설정은 측정 대상물의 적층높이의 구간보다 넓게 잡으면 되고 정확히 일치할 필요는 없다.
이렇게 하여 상기 센서 유닛(200)의 레이저수광부(260)와 핀홀을 통해 촛점을 이룬 상태에서 검출된다.
다음으로, 데이터 처리 및 제어부(300)는 상기 센서 유닛(200)으로부터 검출된 광에 따라 대상물(100)의 거리 및 높이를 측정하여 적층된 매수를 산출하고, 아울러 센서 유닛의 위치를 조절하기 위한 신호를 발생하게 된다.
그러면, 매수 표시부(500)는 상기 데이터 처리 및 제어부(300)로부터 산출되는 매수를 카운팅하여 최종값 즉, 측정 대상물의 총매수를 사용자에게 시각적으로 표시해 주게 되는 것이다.
즉, 측정 대상물의 매수 산출 방법은 제 3 도에 도시된 바와 같이 적층 측면값(dv), 적층 높이(dh)를 측정하여 적층된 매수를 산출한다.
우선 측정된 측면값 dh를 두께 t로 나눈다.
즉, n1=dh/t.
다음으로, Z축으로 상으로부터 하로, 하로로부터 상으로 2중 스캐닝하여 얻은 요철부 데이터를 처리한다.
즉, 적층 측면값 dv의 값이 변화할 때마다 매수를 증가시켜 n2를 구하고, n1과 n2를 비교하여 값이일치하면 최종값을 화면에 출력한다.
이때, 비교값이 일치하지 않을 경우에은 Z축 스캐닝을 다시 한번 하도록 한다.
여기서, 촛점이 안 맞은 경우의 링형 산란광을 검출하는 아웃 오브 포커스(Out Of Focus)량을 산출하는 방식을 제 4 도에 각각 예로서 나타내었다.
(가)는 센서 유닛(200)의 렌즈와 측정 대상물간 거리가 짧을 경우이고, (나)는 촛점이 맞은 상태이며, (다)는 렌즈와 측정 대상물간의 거리가 긴 경우를 나타내었다.
즉, 제 4 도에 표시한 바와 같이 측정 대상물로부터 센서 유닛(200)의 대물렌즈(240)의 외곽으로 산란되는 광(제 1 산란감지부(240))과 레이저수광부(260)와 핀홀의 외곽으로 산란되는 광(제 2 산란광감지부(200))을 측정한다.
여기서, d= 대물렌즈와 측정 대상물간 거리, L= 촛점거리, P1=제 1산란광감지값, P2= 제 2 산란광감지값이라고 정의하면 다음과 같은 하기된 표 1을 얻는다.
즉, 하기된 표 1에 따르면 제 4 도의 3가지 상태에 대한 구분이 가능하며, 그때의 측정 대상물의 적층 측면의 요철부와 센서 유닛의 대물렌즈와의 거리를 측정하여 매수를 산출하는 것이 가능하다.
Figure kpo00001
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 매우 얇은 쉐도우마스크의 다량 적층시 매수 측정을 신속, 정확히 수행할 수 있고, 또한 레이저를 이용한 비접촉식 방식으로 쉐도우마스크 부품 완성품 단계에서 매수 측정 과정에서의 훼손(접촉시 변형, 녹생성)을 방지할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 아웃 오프 코커스(Out Of Focus)상태에서의 산란광을 측정하는 방법은 쉐도우마스크 측정뿐만 아니라 일반적인 대상물체와의 거리 측정에도 응용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 측정 대상물의 측면에 레이저를 소정치로 발사하고 그 측정 대상물로부터 반사된 광을 검출하는 센서 유닛과, 상기 센서 유닛으로부터 검출된 광에 따라 대상물의 거리 및 높이를 측정하여 적층된 매수를 산출하고, 아울러 센서 유닛의 위치를 조절하기 위한 신호를 발생하는 데이터 처리 및 제어수단과, 상기 데이터 처리 및 제어수단으로부터 출력된 센서 유닛의 위치 조절신호에 따라 상기 센서 유닛의 상/하 및 전/후 위치를 조절하는 센서유닛 위치제어수단과, 상기 데이터 처리 및 제어수단으로부터 산출되는 매수를 카운팅하여 최종값을 시각적으로 표시하는 매수 표시수단을 구비하는 비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치에 있어서,
    상기 센서 유닛은 레이저를 소정치로 발사하는 레이저발광부와, 상기 레이저발광부에서 발사된 레이저광을 평행한 광선으로 만들어 주는 시준렌즈와, 상기 시준렌즈를 통과한 광을 집광시켜 주는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈의 일측에 장착되어 대물렌즈의 외각으로 산란되는 광을 검출하는 제 1 산란광감지부와, 상기 레이저발광부에서 발사되는 레이저광을 반투과 및 되돌아오는 광을 일측에 반사시키는 하프미러와, 상기 하프미러로부터 반사된 광을 수광하는 레이저수광부와, 상기 레이저수광부의 일측에 장착되어 레이저수광부의 외각으로 산란되는 광을 검출하는 제 2 산란광감지부로 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서유닛 위치제어수단은 센서 유닛을 볼스크류축을 따라 상하로 이동시키는 모터부와, 상기 볼스크류축의 상단부에 설치되어 센서유닛의 상승위치를 제한하는 상부스토퍼와, 상기 볼스크류축의 하단부에 설치되어 센서유닛의 하강위치를 제한하는 하부스토퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉식 접층 쉐도우 마스크 계수 산출장치.
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