KR100272240B1 - 규칙적인 미세패턴을 갖는 화상디바이스의 패턴 검사장치 및 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 규칙적 미세 패턴으로 이루어진 화상디바이스의 매크로검사와 마이크로검사을 연속하여 행하도록 한 화상디바이스의 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 검사대상물을 스캐닝방향으로 이동하여 화상을 취득하여 양부를 판단하는 화상디바이스의 검사장치에 있어서, 검사 대상물의 스캐닝방향과 수직방향으로 설치되어 검사 대상물의 전체를 저배율로 촬상하는 매크로카메라와, 상기 매크로카메라와 동축상으로 설치되고, 상기 매크로카메라에서 촬상된 결함후보점을 고배율로 촬상하는 마이크로카메라와, 상기 매크로카메라부 및 마이크로카메라에서 입력되는 화상을 이미지프러세싱하는 이미지프러세싱유니트와, 상기 이미지프러세싱유니트의 출력으로 매크로카메라에 의한 화상으로부터 대상물의 결함후보점의 위치를 인식, 제어하고, 상기 마이크로카메라의 결함후보저의 화상으로부터 먼지/이물 및 실제불량을 분리 판단하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터의 결함후보점의 위치신호를 받아 마이크로카메라를 Y축 및 Z축 방향으로 이동하여 대상물에 촛점을 맞추기 위한 오토포커싱유니트를 구비한 것이다.

Description

규칙적인 미세패턴을 갖는 화상디바이스의 패턴 검사장치 및 검사방법

본 발명은 화상디바이스 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 특히 규칙적 미세 패턴으로 이루어진 화상디바이스의 매크로검사와 마이크로검사를 연속하여 행하도록 한 화상디바이스의 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.

규칙적인 미세 패턴을 갖는 플랫 판넬 디스플레이 디바이스(FLAT PANEL DISPLAY DEVICE)는 LCD, PDP, 섀도우마스크등이 있다.

예를 들면 섀도우마스크(34)는, 제1도 내지 제4도에 도시된 바와 같이, 전자총(36)에서 나오는 전자빔을 판넬(31)의 내면에 도포된 형광체(38)로 안내하는 부품으로서, 원형의 홀(37)들이 규칙적으로 배열되어 있다.

모든 플랫 판넬 디바이스의 경우에도 동일하지만, 규칙적인 배열을 이루는 단일 셀(CELL)에서 패턴의 부분적 결함(이를 포인트성 결함이라고 함)에 의해 빛의 투과/반사되는 양이 달라지게 되고, 그 양이 어느 한도를 넘으면 판넬자체를 불량으로 처리하게 된다. 섀도우마스크의 경우는 상기 홀이 주변의 정상홀보다 크면 공대, 작으면 공소로 구분하고 있다.

이러한 포인트성 불량을 검사하는 방법의 하나는, 사람에 의한 목시검사이다.

상기 목시검사는, 배사조명(BACK LIGHT)이 가해진 대상물(섀도우마스크) 전체를 크게 보면서 포인트성 결함에 의해 밝기차가 보이는 부분이 있는 지를 먼저 확인하는, 거시검사(MACRO검사)이다. 한편, 미시검사(MICRO검사)는, 목시검사에서 밝기차를 보이는 부분에 현미경을 대고 촛점을 맞춘 후 확대하여 보면서, 제5(a)도에 도시된 바와 같이, 밝기차가 결함에 의한 것인가 또는 제5(b),(c)도에 도시된 바와 같이, 먼지등 이물에 의한 것인가를 판단하는 것이다.

그런데, 거시검사의 경우는, 밝기 분포상의 이상점을 불량으로 검출하므로, 검사시간은 빠르나, 검출력이 저하되는 문제점이 있었고, 또한 실제불량과 먼지나 이물등을 구분할 수 없어서 검사 신뢰성의 문제점이 있었다. 또한 미시검사의 경우는, 대상물 전체를 고해상도로 스캐닝해야 하므로 비경제적이고 검사 시간적으로 전수검사가 불가능한 문제점이 있었다.

한편, 이러한 거시검사와 미시검사를 연결하기 위하여, 바코드등을 이용하는 방법이 있다. 즉, 각각의 검사 대상물에 바코드를 새겨놓고, 거시검사 시작전에 바코드로 고유번호를 읽고, 거시검사가 완료된 후 대상물을 이송하여 별도 장소의 확인검사부에 투입하여 다시 바코드로 고유번호를 인식한 후, 기준위치를 결정한 후 고배율의 현미경을 이용하여 거시검사시 이상하다고 체크된 부분의 영상을 확인하여 목시로 양부를 판단하는 방법이다. 그러나, 이러한 방법은, 각 검사대상물마다 고유번호와 위치결정을 위한 특정 기호를 설계단계에서부터 구상하여 마킹해야하는 문제점과, 핸들링이나 운반이 많아짐으로 오염과 파손의 위험의 문제점이 있다.

이에 대하여 국내 공개특허공보 제96-12134호의 음극선관 패널 결함 검사장치는, 이송수단에 의해 이송되는 음극선관 패널에 광을 투사하는 광원과, 상기 광원에 의해 투사되어 상기 패널을 투과한 광량의 정보를 입력하기 위한 제1광정보입력수단과, 상기 광정보입력수단에 의해 입력된 광정보를 일정한 신호로 변환시켜 주기 위한 신호처리부와, 상기 신호처리부에 의해 처리된 광정보 신호를 일정한 패턴으로 출력시켜 주기 위한 출력장치를 구비하여 상기 음극선관 패널에 개재된 결함류와 이물질을 1차적으로 인식하여 검출하는 제1결함검사부를 포함하는 음극선관 패널 결함 검사장치에 있어서, 상기 제1결함검사부에 의해 상기 음극선관 패널에 개재된 결함류와 이물질류가 검출되는 검사 결과에 대하여 2차적으로 결함류와 이물질류를 구분, 인식하여 최종적으로 결함류를 검출하는 제2결함검출부를 구성하여 먼지나 각종 오물등과 같은 단순 제거가 용이한 이물질과 전형적인 패널의 결함 종류를 구분하여 검출 가능하게 하여 검사의 성능 및 효율을 향상 시키고자 제시되었다.

상기 장치는 제1결함검사부와 제2결함검사부를 따로 구분, 검출하여 패널 결함류와 불순물에 의한 결함 판독은 가능하지만, 규칙적인 미세패턴을 가지는 화상 디바이스 검사에서 요구되는 미세한 결함 검출에는 부적합하고 또한 불순물 유입에 노출된 조건에서 검사를 진행함으로서 결함 빈도가 실제 이상으로 나타나는 단점이 있다.

또 다른 국내 공개특허공보 제96-42836호, 음극선관 패널 결함 검사장치는, 패널 및 이물질 결함류를 검출하는 1.2차결함검사부중 화상인식수단인 에어리어 카메라를 6축 로보트 좌표계에 설치하여 패널 표면 곡률면의 다각도 방향에 대한 결함 검출의 정밀도를 높히도록 제시되었으나, 마찬가지로 불순물 유입에 노출 되있어 검사의 결함 검출 빈도가 실제이상 높게 나타나 신뢰성이 낮고 장비 운용시간이 증가되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 규칙적 미세 패턴으로 이루어진 화상디바이스의 매크로검사와 마이크로검사를 연속하여 행할 수 있으면서도 외부 조건에 따른 검사 결과의 변수를 최대로 낮출 수 있는 화상디바이스의 검사장치 및 검사방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 화상디바이스의 검사장치는, 평면 디스플레이 패널을 스캐닝방향으로 이동시키면서 화상을 취득하여 양부를 판단하기 위하여 카메라를 구비하고, 상기 카메라에서 입력되는 화상을 이미지프로세싱하는 이미지프로세싱유니트와, 상기 이미지프로세싱유니트의 출력으로 카메라에 의한 화상으로부터 평면 디스플레이 패널의 결함 위치를 인식, 제어하고, 먼지 및 실제 불량 유무를 판단하는 컴퓨터로 이루어지는 화상디바이스 검사장치에 있어서, 평면 디스플레이 패널의 스캐닝 방향으로 나란한 고정지그의 임의의 위치에 평면 디스플레이 패널 투입에 따라 회전 가능하게 설치된 크리닝롤러와, 상기 평면 디스플레이 패널의 스캐닝 방향과 수직방향으로 설치되어 평면 디스플레이 패널의 전체를 저배율로 촬상하는 매크로카메라와, 상기 매크로카메라와 동축상으로 설치되고, 평면 디스플레이 패널이 X축 방향으로 이동할 때 Y축 및 Z축 방향으로 이동하면서 매크로카메라에서 촬상된 결함 후보점을 고배율로 촬상하는 마이크로카메라와, 상기 컴퓨터의 결함 후보점의 위치신호를 받아 마이크로카메라를 Y축 및 Z축 방향으로 이동하여 평면 디스플레이 패널에 촛점을 맞추기 위한 오토포커싱유니트로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 화상디바이스 검사방법은, 평면 디스플레이 패널을 스캐닝방향으로 이동시키면서 카메라를 통해 화상을 취득하여 평면 디스플레이 패널의 양부 기초 화상을 출력하는 단계와, 상기 단계로부터 입력되는 화상을 이미지프로세싱하는 단계와, 상기 단계를 거쳐 평면 디스플레이 패널의 결함 위치를 인식, 제어하고, 먼지 및 실제 불량 유무를 판단하는 센서처리 및 제어처리 단계로 이루어지는 화상디바이스 검사방법에 있어서, 설정된 위치로 평면 디스플레이 패널을 3차원 좌표상 제 1 축방향으로 이송하여 고정된 저배율카메라에 의해 대상물의 전체를 저배율로 촬상하여 화상을 취득하는 단계와,

상기 취득된 화상으로부터 결함후보점을 결정하는 단계와, 상기 평면 디스플레이 패널을 결함후보점의 3차원 좌표상의 상기 제 1 축 방향으로 이동하고, 결함후보점의 제 2 축 방향의 위치로 고배율의 카메라를 이동하고 대상물의 결함후보점에 촛점을 맞추는 단계와, 상기 고배율의 카메라에 의해 취득된 결함후보점의 화상으로부터 먼지/이물 및 실제불량을 분리 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

제1도는 칼라브라운관의 구조도.

제2도는 칼라브라운관의 섀도우마스크의 외관도.

제3도는 제2도의 "A"부의 확대도.

제4도는 섀도우마스크의 홀의 결함의 종류를 나타낸 도면.

제5도는 섀도우마스크의 홀의 실제결함과 먼지/이물을 나타낸 도면.

제6도는 본 발명에 따른 검사장치의 전체 구성 블록도.

제7도는 본 발명에 따른 검사장치에서 시간에 따른 검사대상물의 X축 이송을 설명하기 위한 도면.

제8도는 본 발명에 따른 검사장치를 이용한 검사방법의 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 컴퓨터 2 : 이미지프로세싱시스템

3 : 마이크로카메라 4 : 매크로카메라

5 : 오토포커싱유니트 6 : 모터콘트롤러

7 : 모터드라이버 9 : X축테이블

11 : 오토포커싱센서

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 적용되는 화상디바이스 검사 장비는 제6도 및 제7도에 도시된 바와 같이, 배사조명(40)이 가해진 검사할 대상물(34)의 전체를 저배율로 촬상하여 전기적인 신호로 변환하여 데이터화하는 복수의 카메라로 구성된 매크로카메라(4)와, 상기 매크로카메라(4)에서 찰상된 결함후보점을 고배율로 촬상하여 전기적인 신호로 변환하여 데이터화하는 마이크로카메라(3)와, 상기 매크로카메라부(4) 및 마이크로카메라(3)에서 입력되는 화상을 이미지프로세싱하는 이미지프로세싱유니트(2)와, 상기 이미지프로 세싱유니트의 출력를 받아, 매크로카메라에 의한 화상으로부터 대상물의 결함후보점의 위치의 인식제어 하고, 상기 마이크로카메라의 결함후보점의 화상으로부터 먼지/이물 및 실제불량을 분리 판단하는 컴퓨터(1)와, 상기 컴퓨터의 결함후보점의 위치신호를 받아 마이크로카메라를 Y축 및 Z축 방향으로 이동하여 대상물에 촛점을 맞추기 위한 오토포커싱유니트(5)와, 검사대상물을 고정하는 고정지그(10)가 장착되는 X축테이블(9)과, 상기 X축 테이블을 이송하기 위한 X축모터(8)와, 상기 오토포커싱유니트(5)를 Y축방향으로 이송하기 위한 Y축모터(11)와, 상기 X축모터 및 Y축 모터를 컴퓨터로부터 명령을 받아 제어하는 모터콘트롤러(6)와, 상기 콘트롤러(6)의 신호를 받아 X축모터 및 Y축모터를 구동하는 모터 드라이버(7)로 구성된다. 한편, (12)는, Y축모터에 의해 구동되는 Y축테이블이다.

상기 매크로카메라(4)와 마이크로카메라(3)는 대상물의 스캐닝방향의 축(X축)을 공통축으로 한다.

상기 오토포커싱유니트(5)는, 오토포커싱센서(3)가 장착되는 Z축테이블(14)과, 상기 Z축 테이블을 이송하기 위한 Z축모터(15)와, 상기 Z축모터를 컴퓨터로부터 명령을 받아 제어하는 모터콘트롤러/드라이버(16)로 구성된다.

한편, 매크로카메라에 의한 검사시 먼지에 의해 결함후보점의 증가가 전체검사 시간에 영향을 주므로 검사대상물의 투입구에 크리닝롤러와 같은 먼지제거장치(20)가 위치된다.

여기서 검사대상물(34)은 평면 디스플레이 패널이다.

이하, 본 발명의 화상디바이스 검사장치의 작용을 제6도 및 내지 제8도을 통해 설명한다.

제7도과 같이 먼저 TO의 시점에 검사대상물(34)이 X축테이블(9)상의 고정지그(10)에 투입되어 크리닝롤러와 같은 먼지제거장치(20)를 통과한다.

이후 T1의 시점에 컴퓨터(1)의 거시검사위치신호에 따라, X축모터(8)의 구동에 의해 X축테이블(9)이 배사조명이 가해지는 거시 검사위치를 통과하고, X축테이블(9)에 장착된 고정지그(10)상에 고정된 검사대상물(34)로부터 X축상의 한점에 일렬로 고정된 매크로카메라(4)를 이용하여 저배율의 영상을 취득한다. T2의 시점에서 컴퓨터(1)는, 상기 영상데이타를 받아 매크로검사 알고리즘을 이용하여 매크로카메라별로 결함후보점을 결정하고, 검사대상물 전체에 대한 결함후보점의 X좌표, Y좌표 및 결함으로 인한 밝기차의 값이 계산된다.

T3의 시점에 컴퓨터(1)에서 송출된 상기 결함후보점의 위치신호에 의해 X축모터(8)가 구동되어 X축 테이블(9)이 결함후보점의 X축좌표로 이동되고, Y축모터(11)가 구동되어 오토포커싱유니트(5)가 결함후보점의 Y좌표로 이동되어 결함후보점이 마이크로카메라(3)의 시야 중앙에 들어오면, T4의 시점에는 Z축모터(15)에 의해 오토포커싱유니트(5)의 Z축테이블(14)이 Z축 방향으로 이송함으로서 마이크로카메라(3)를 이동하여 대상물의 오토포커싱을 행한다.

T5의 시점에는 촛점이 맞은 대상검사물의 결함 후보점의 고배율의 영상을 마이크로카메라(3)로 취득하면, 컴퓨터(1)는 상기 영상데이타에 의해 먼지/이물 및 실제불량 분리 알고리즘을 이용하여 먼지/이물과 실제불량을 구분판단하게 된다. 이 작업은 검사대상물이 확실한 불량이라고 판단되거나, 계산된 결함후보점들에 대해 확인이 전부완료될 때 까지 계속된다.

여기서, 초기 TO의 시점에 검사대상물(34)이 X축테이블(9)상의 고정지그(10)에 투입되면 크리닝롤러와 같은 회전하는 롤러에 의해 검사대상물 표면으로 유입되는 불순물이나 이물질등을 먼지제거장치(20)를 통과하면서 제거됨으로서, 이는 검사결과에 큰 영향을 미친다. 즉 검사단계에서 외부 불순물 유입에 의한 검사장비 전체의 검사결과에 대하여 불순물 유입에 의한 검사결과의 변수를 없애주는 중요한 작용을 한다.

T1의 시점에서는 X축테이블(9)에 장착된 고정지그(10)상에 고정된 검사대상물(34)로부터 X축상의 한점에 일렬로 고정된 매크로카메라(4)를 이용하여 저배율의 영상을 취득하고, T2의 시점에서 영상데이타를 받아 매크로검사 알고리즘을 이용하여 매크로카메라별로 결함후보점을 결정하고, 검사대상물 전체에 대한 결함후보점의 X좌표, Y좌표 및 결함으로 인한 밝기차의 값을 계산해 냄으로서 단순히 결함류를 인식하는 것보다 고정도의 검사결과가 취득된다.

또한 T3의 시점에서 송출된 결함후보점의 위치신호에 의해 X축모터(8)가 구동되어 X축 테이블(9)이 결함후보점의 X축좌표로 이동되고, Y축모터(11)가 구동되어 오토포커싱유니트(5)가 결함후보점의 Y좌표로 이동되어 결함 후보점이 마이크로카메라(3)의 시야 중앙에 들어오면, 그 다음 T4의 시점에서 Z축모터(15)에 의해 오토포커싱유니트(5)의 Z축테이블(14)이 Z축 방향으로 이송되어 연속적으로 마이크로카메라(3)를 이동 시켜 대상물의 오토포커싱을 행하도록 함으로서 대상물의 포커싱이 마이크로카메라(3)에 의한 결함 후보점 검출 시기나 모드에 연동 되도록 되어 있어 동작 에러가 낮다.

T5의 시점에서는 촛점이 맞은 대상검사물의 결함 후보점의 고배율의 영상을 마이크로카메라(3)로 취득한다. 이는 매크로카메라(4)를 이용하는 저배율 영상 취득과는 구분 된다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 규칙적 미세 패턴으로 이루어진 화상디바이스의 매크로검사와 마이크로검사를 연속하여 행할 수 있어 매크로검사의 고생산성과 마이크로검사의 신뢰성을 얻을 수 있으므로, 대상물의 전수검사가 가능하게된다.

Claims (2)

1. 평면 디스플레이 패널을 스캐닝방향으로 이동시키면서 화상을 취득하여 양부를 판단하기 위하여 카메라를 구비하고, 상기 카메라에서 입력되는 화상을 이미지프로세싱하는 이미지프로세싱유니트와, 상기 이미지프로세싱유니트의 출력으로 카메라에 의한 화상으로부터 평면 디스플레이 패널의 결함 위치를 인식, 제어하고, 먼지 및 실제불량 유무를 판단하는 컴퓨터로 이루어지는 화상디바이스 검사장치에 있어서, 평면 디스플레이 패널의 스캐닝 방향으로 나란한 고정지그의 임의의 위치에 검사대상물 투입에 따라 회전 가능하게 설치된 크리닝롤러와, 상기 평면 디스플레이 패널의 스캐닝 방향과 수직방향으로 설치되어 평면 디스플레이 패널의 전체를 저배율로 촬상하는 매크로카메라와, 상기 매크로카메라와 동 축상으로 설치되고, 평면 디스플레이 패널이 X축 방향으로 이동할 때 Y축 및 Z축 방향으로 이동하면서 매크로카메라에서 촬상된 결함 후보점을 고배율로 촬상하는 마이크로카메라와, 상기 컴퓨터의 결함 후보점의 위치신호를 받아 마이크로카메라를 Y축 및 Z축 방향으로 이동하여 평면 디스플레이 패널에 촛점을 맞추기 위한 오토포커싱유니트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 규칙적인 미세패턴을 갖는 화상디바이스의 패턴 검사장치.
2. 평면 디스플레이 패널을 스캐닝방향으로 이동시키면서 카메라를 통해 화상을 취득하여 평면 디스플레이 패널의 양부 기초 화상을 출력하는 단계와, 상기 단계로부터 입력되는 화상을 이미지프로세싱하는 단계와, 상기 단계를 거쳐 평면 디스플레이 패널의 결함 위치를 인식, 제어하고, 먼지 및 실제 불량 유무를 판단하는 센서처리 및 제어처리 단계로 이루어지는 화상디바이스 검사방법에 있어서, 설정된 위치로 평면 디스플레이 패널을 3차원 좌표상 제 1 축 방향으로 이송하여 고정된 저 배율카메라에 의해 대상물의 전체를 저배율로 촬상하여 화상을 취득하는 단계와, 상기 취득된 화상으로부터 결함후보점을 결정하는 단계와, 상기 평면 디스플레이 패널을 결함후보점의 3차원 좌표상의 상기 제 1 축 방향으로 이동하고, 결함후보점의 제 2 축 방향의 위치로 고배율의 카메라를 이동하고 대상물의 결함후보점에 촛점을 맞추는 단계와, 상기 고배율의 카메라에 의해 취득된 결함후보점의 화상으로부터 먼지/이물 및 실제불량을 분리 판단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 규칙적인 미세패턴을 갖는 화상디바이스의 패턴 검사방법.

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