KR100558943B1 - 평판 디스플레이 검사방법 - Google Patents

평판 디스플레이 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판 디스플레이(FPD) 검사방법에 관한 것으로서, 평판 디스플레이에 영상신호를 인가하고 촬영 장치를 통해 상기 평판 디스플레이의 영상을 획득하는 단계와, 획득된 상기 평판 디스플레이의 영상으로부터 위치별 원본밝기정보를 산출하는 단계와, 상기 원본밝기정보를 기초로 곡선접합(curve fitting)에 따라 위치별 접합밝기정보를 산출하는 단계와, 상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 위치별로 산출하는 단계와, 기설정된 허용범위 이상의 상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 갖는 얼룩위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 평판 디스플레이의 영역형 얼룩을 신속하고 정밀하게 검사할 수 있다.
영역형 얼룩

Description

평판 디스플레이 검사방법{method for testing flat panel display}
도1은 LCD 모듈의 영역형 얼룩을 검출하기 위한 검출시스템의 개략적인 구성 블록도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 평판 디스플레이 검사방법을 설명하기 위한 흐름도,
도3(a)는 영역형 얼룩을 갖는 테스트 영상을 나타낸 것,
도3(b)는 도3(a)에 도시된 테스트 영상의 위치별 밝기정보가 그리는 3차원 그래프를 나타낸 것,
도4(a)는 도3(b)의 테스트 영상의 원본밝기정보를 곡선접합한 결과를 나타내는 3차원 그래프이고,
도4(b)는 도4(a)에 도시된 그래프의 영상을 도시한 것,
도5(a)는 원본밝기정보와 접합밝기정보의 밝기차를 위치별로 나타낸 곡면,
도5(b)는 도5(a)에 도시된 그래프의 영상을 도시한 것,
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 평판 디스플레이 검사방법을 설명하기 위한 흐름도,
도7(a)는 도3(b)의 원본 곡면으로부터 배경밝기정보를 뺀 밝기차를 나타내는 곡면,
도7(b)는 도7(a)에 도시된 그래프의 영상을 도시한 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 운반부 11 : LCD 모듈
20 : 패턴생성부 30 : 촬영부
40 : 검사부 50 : 시스템제어부
본 발명은 평판 디스플레이 검사방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 평판 디스플레이의 영역형 얼룩을 검사하는 방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이의 영역형 얼룩은 불균일한 밝기의 영상이 화면의 일부에서 얼룩처럼 보이는 것이다. 이러한 영역형 얼룩을 검사하기 위해 패널에 테스트용 영상을 출력시키고 영상상태를 분석한다. 테스트용 영상을 분석하는 방법으로 수동 또는 자동 검사방법이 있다.
수동검사는 전문적인 검시자가 직접 육안으로 얼룩이 나타나는지를 관찰하고 평가하는 것이다. 이와 같은 수동검사는 패널의 불량여부가 검시자의 주관에 의해 결정되기 때문에 일률적인 패널의 품질을 보장할 수 없다. 수동검사는 공정속도가 자동검사의 그것에 비하여 늦을 뿐만 아니라, 신뢰할만한 검시자의 숙련도를 얻기 어렵다는 문제가 있었다.
한편, 자동검사는 패널에 표시되는 테스트용 영상을 촬영장치로 획득하고 이 미지 프로세싱 과정을 통해 불량여부를 판별하는 방법이다. 이미지 프로세싱 과정은 촬영장치로부터 획득된 영상의 밝기정보와 소정 기준밝기정보를 검출하고 비교하는 과정을 포함한다. 그 비교결과, 밝기차가 일정 허용범위를 벗어나는지의 여부에 따라 패널의 불량여부를 결정한다.
이미지 프로세싱 과정에서의 기준밝기정보는 모든 테스트 대상이 되는 패널에 일률적으로 적용되는 것이었다. 그런데 영역형 얼룩은 패널의 일정기준의 밝기를 의미하는 것이 아니고 평면화면 위치간의 상대적인 밝기차를 의미하는 것이다. 이러한 패널의 밝기는 패널의 특성에 따라 변경되는 것으로서 얼룩의 평가는 패널마다 상대적으로 평가되어야 한다. 따라서 일률적인 기준밝기정보를 기준으로 불량여부를 판단하는 종래의 자동검사 방법은 신뢰할만한 불량검출을 보장할 수 없었다.
본 발명의 목적은 보다 신속하고 정밀하게 영역형 얼룩을 검출하고 불량여부를 판단하는 평판 디스플레이 검사방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 본 발명에 따라, 평판 디스플레이(FPD) 검사방법에 있어서, 평판 디스플레이에 영상신호를 인가하고 촬영 장치를 통해 상기 평판 디스플레이의 영상을 획득하는 단계와, 획득된 상기 평판 디스플레이의 영상으로부터 위치별 원본밝기정보를 산출하는 단계와, 상기 원본밝기정보를 기초로 곡선접합(curve fitting)에 따라 위치별 접합밝기정보를 산출하는 단계와, 상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 위치별로 산출하는 단계와, 기설정된 허용범위 이상의 상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 갖는 얼룩위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 검사방법에 의해 달성될 수 있다.
또한 상기의 목적은, 본 발명에 따라, 평판 디스플레이(FPD) 검사방법에 있어서, 평판 디스플레이에 영상신호를 인가하고 촬영 장치를 통해 상기 평판 디스플레이의 영상을 획득하는 단계와, 획득된 상기 평판 디스플레이의 영상으로부터 위치별 원본밝기정보를 산출하는 단계와, 상기 원본밝기정보를 기초로 곡선접합(curve fitting)에 따라 위치별 접합밝기정보를 산출하는 단계와, 상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 위치별로 산출하는 단계와, 기설정된 허용범위 이하의 상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 갖는 배경위치를 검출하는 단계와, 상기 배경위치의 상기 원본밝기정보를 기초로 곡선접합(curve fitting)에 따라 위치별 배경밝기정보를 산출하는 단계와, 상기 원본밝기정보와 상기 배경밝기정보의 밝기차를 위치별로 산출하는 단계와, 기설정된 기준범위 이상의 상기 원본밝기정보와 상기 배경밝기정보의 밝기차를 갖는 얼룩위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 검사방법에 의해 달성될 수도 있다.
상기 검사방법은 상기 얼룩위치가 형성하는 얼룩영역의 넓이와 상기 얼룩영역의 콘트라스트에 따라 불량의 정도를 수치로 환산하는 단계와, 상기 불량 수치가 기설정된의 불량기준치보다 높은 경우 상기 얼룩영역을 최종불량으로 선정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 불량 수치는 다음의 연산으로 산출하는 것이 가능하다.
Figure 112004001527711-pat00001
(여기서, S는 상기 얼룩영역의 넓이 C는 상기 얼룩영역의 콘트라스트이며 a, b 및 k는 각각 임의의 상수이다.)
그리고 상기 곡선접합(curve fitting)은 최소제곱 근사법(least square regression)에 의하는 것으로 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 LCD 모듈의 영역형 얼룩을 검출하기 위한 검출장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도1에 도시한 바와 같이, LCD 모듈(11)의 영역형 얼룩 검출장치는 운반부(10), 패턴생성부(20), 촬영부(30), 검사부(40) 및 시스템제어부(50)를 갖고 있다.
운반부(10)는 LCD 모듈(11)을 검사 스테이지로의 반입 및 반출을 위한 롤러, 모터 등을 포함한다. 패턴생성부(20)는 테스트를 위한 영상신호를 LCD 모듈(11)에 인가하며, 촬영부(30)는 LCD 모듈(11)의 화면에 표시되는 영상을 획득하기 위한 카메라와 같은 장치를 갖고 있다. 검사부(40)는 촬영부(30)에서 획득된 영상을 분석하고 LCD 모듈(11)의 불량여부를 판별한다. 시스템 제어부는 운반부(10), 패턴생성부(20), 촬영부(30) 및 검사부(40) 각각의 동작을 제어한다.
LCD 모듈(11) 영역형 얼룩 검출장치의 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시스템제어부(50)는 운반부(10)가 검사 대상이 되는 LCD 모듈(11)을 반입하도록 한다.
검사 스테이지에 LCD 모듈(11)이 위치하면 패턴생성부(20)는 LCD 화면에 테스트 영상이 표시되도록 영상신호를 인가한다. 이 때, 화면에 표시되는 테스트 영상은 촬영부(30)를 통해 검사부(40)에 전달된다.
검사부(40)는 이 테스트 영상을 분석하여 불량여부를 판별하고 그 결과를 시스템제어부(50)로 전달한다. 시스템제어부(50)는 이 결과를 검사자에게 표시하거나 불량 LCD 모듈(11)을 별도로 분류하고, 운반부(10)로 하여금 LCD 모듈(11)을 반출하도록 한다.
이하, 도2 내지 도7(a)를 참조하여 검사부(40)의 분석과정을 구체적으로 설명한다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 평판 디스플레이 검사방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, LCD 모듈(11)을 스테이지에 위치시키고 영상신호를 인가하여(S1), 테스트 영상을 촬영부(30)를 통해 획득한다(S2).
검사부(40)는 테스트 영상으로부터 위치별 원본밝기정보를 산출하여 저장한다(S3). 특히 CCD 카메라를 사용하여 테스트 영상을 촬영하면 그 빛의 밝기정보가 좌표에 따라 메모리로 직접 저장된다. 이 때, CCD 카메라의 집광장치의 수에 따라 화소의 수, 좌표의 개수 등이 결정된다.
다음 단계로, 전술한 원본밝기정보를 기초로 곡선접합(curve fitting)에 따른 위치별 접합밝기정보를 산출한다(S4). 곡선접합(curve fitting)은 이산되어 있는 데이터들을 그 분포경향을 나타내는 곡선 또는 곡면으로 나타내는 것으로서 보간법의 일종이다. 식(1)은 곡선접합에 의한 근사 평면방정식을 나타낸 것이다.
Figure 112004001527711-pat00002
식(1)
(여기서, X 및 Y는 좌표, a1~a6는 계수, Z는 데이터이다.)
적절한 계수가 결정되면 곡선접합은 식(1)에 의해서 그래프로 표현된다. 계수를 결정하기 위한 방법으로 최소제곱 근사법이 이용될 수 있다.
식(2)는 최소제곱 근사법에 의하여 근사 평면방정식을 구하는 방법을 나타낸 것이다.
Figure 112004001527711-pat00003
식(2)
(여기서 Zi는 근사 평면방정식을 구하기 위한 실제 이산 데이터이다.)
여기서, e는 실제 데이터와 근사 평면방정식간의 오차의 제곱 합을 나타내기 때문에, e를 최소로 하는 계수에 의해 최적의 근사 평면방정식을 얻을 수 있다.
Figure 112004001527711-pat00004
식(3)
식(3)과 같은 1차 편미분방정식을 a2~a6에 대하여 수행하고 미분연립방정식의 해를 통해 계수를 결정한다. 이에 의해 근사 평면방정식이 완성되고 접합에 의한 각 위치의 데이터가 식(1)에 의해 결정된다.
이해의 편의를 위해 테스트 영상이 도3(a) 및 도3(b)와 같은 특성을 갖는 경우를 설명한다.
도3(a)는 패턴생성부(20)가 LCD 모듈(11)에 특정 색채의 영상을 인가한 경우 중앙부에 발생하는 얼룩을 보여준다. 이러한 특징은 위치에 따라 영상의 밝기를 표시하는 도3(b)의 그래프에서 중앙부가 솟아오른 3차원 그래프로 나타난다. 구체적으로, 큰 곡률반경을 갖고 하단에 위치한 언덕형상의 3차원 그래프(이하 "하단 그래프"라 한다.)와, 상대적으로 작은 곡률반경을 갖는 상단에 위치한 종모양의 3차원 그래프(이하 "상단 그래프"라고 한다.)로 구별되어 나타나고 있다.
도4(a)는 도3(b)의 테스트 영상의 원본밝기정보를 곡선접합한 결과를 나타내는 3차원 그래프이고 이에 따른 영상이 도4(b)에 도시되어 있다.
도4(a)의 근사 곡면은 중앙이 솟아오른 언덕과 같은 형상이다. 도4(a)의 근사 곡면은 도3(b)의 하단 그래프와 유사하지만 그 크기에 있어서 다르다. 구체적으로, 도4(a)의 중앙부의 최대 밝기정보는 도3(b)의 하단 그래프의 그것보다는 크지만 상단 그래프의 최대 값보다는 작은 것을 알 수 있다. 한편 도4(a)의 근사 곡면의 모서리 부분에서의 최소 밝기는 도3(b)의 최소 밝기보다 작은 값을 갖는다. 이처럼 곡선접합에 의해 얻어지는 곡면은 이산 데이터의 특성을 나타내는 그래프로 나타나게 된다.
한편, 도4(a)의 근사 곡면은 연속적인 파형을 갖지만, 접합밝기정보는 좌표별 근사 곡면의 데이터로서 불연속(discrete)한 분포를 갖는다.
다음 단계로, 원본밝기정보와 접합밝기정보의 밝기차를 위치별로 산출한다(S5). 이는 도3(b)에 개시된 원본 곡면에서 도4(a)의 근사 곡면을 뺀 곡면으로 가시화 될 수 있다.
도5(a)는 원본밝기정보와 접합밝기정보의 밝기차를 위치별로 나타낸 곡면이고 이에 따른 영상을 도5(b)에 도시하였다.
여기서 원본밝기정보와 접합밝기정보의 밝기차가 소정의 허용범위보다 큰 값을 갖는 위치를 얼룩위치로 분류한다(S6). 도5(a)에서 XY 평면과 평행하고, Z축의 허용범위에 해당하는 밝기정보 점과 교차하는 가상평면을 상정할 수 있다. 이 가상평면이 밝기차 곡면과 교차하는 경우, 형성되는 평면을 XY 평면에 투영했을 때 형성되는 투영평면을 얼룩영역으로 판정한다.
그런데, 허용범위를 어떠한 값으로 정하는가에 따라 얼룩영역 검출의 정확도가 달라진다.
즉 도5(a)에 도시된 바와 같이, 밝기차 곡면은 중앙에 볼록 솟은 영역과, 모서리 부분이 말려 접힌 듯 가장자리 부분을 갖고 있다. 도5(a)에서 허용범위를 가상평면이 모서리부분과 교차하게 설정하면 중앙부의 얼룩영역이 중앙의 솟아오른 영역에 가깝게 검출할 수 있다. 하지만 모서리 부분의 영역이 얼룩영역인 것으로 판단되는 문제가 발생될 수 있다. 한편, 허용범위를 모서리부분의 곡면과 교차하지 않도록 높게 설정하면 중앙의 얼룩영역 검출에 오차가 크게 발생할 수 있다.
이러한 오차의 발생은 도4(a)의 근사곡면을 산출하는 곡선접합 과정에서 원본밝기정보의 얼룩영역의 데이터가 개입되기 때문에 발생하는 것이다. 따라서 1차 로 곡선접합을 실시하여 대략의 얼룩위치를 찾아내고 그 외의 영역(이하 "배경위치"라고 한다.)에서 곡선접합을 재 실시하여 얼룩영역을 보다 정밀하게 찾아낼 수 있다.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 평판 디스플레이 검사방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도6의 T1~T4는 도2의 S1~S4와 동일하므로 중복설명을 생략한다.
다음 단계로, 도5(a)로부터 허용범위 이하의 원본밝기정보와 접합밝기정보를 갖는 위치를 배경위치로 분류한다(T5). 허용범위를 모서리 부분의 밝기정보보다 크게 설정하였을 때, 배경위치는 중앙부의 돌출부를 일부 포함한 주변영역이 된다.
다음, 도3(b)에 도시된 원본밝기정보 중 배경위치의 정보만을 기초로 곡선접합에 따른 위치별 배경밝기정보를 산출한다(T6). 곡선접합은 배경위치만을 기준으로 하지만 배경밝기정보는 전체 영역에 걸쳐서 나타난다. 배경밝기정보는 각 위치별 이산(discrete) 밝기데이터이며, 그 연속적인 곡면은 도3(b)의 하단 그래프와 거의 일치하게 된다.
계속해서 원본밝기정보와 배경밝기정보의 밝기차를 산출한다(T7). 도7(a)는 도3(b)의 원본 곡면으로부터 배경밝기정보를 뺀 밝기차를 나타내는 곡면이다. 이는 대략 도3(b)의 원본 곡면으로부터 도3(b)의 하단 그래프를 뺀 것과 유사하다. 도7(a)의 곡면은 중앙이 종 형상으로 솟아있고 주변 영역은 평면에 가깝다.
이 때 S6 단계와 마찬가지로, 원본밝기정보와 배경밝기정보의 밝기차가 소정의 기준범위 이상인 위치를 얼룩위치로 분류한다(T8). 그리고 얼룩위치의 집합이 나타내는 얼룩영역을 분류한다. 도7(a)에서는 대략 종 형상을 갖는 XY 평면상의 영역이 얼룩영역으로 분류될 수 있을 것이다.
제1실시예와 제2실시예를 통해 산출된 얼룩영역과 주변 배경영역의 상대적인 밝기정도와, 얼룩영역의 넓이에 따라 불량여부를 최종 판단하는 것이 바람직하다.
이를 위해 다음과 같은 불량지수를 사용하는 것도 가능하다.
Figure 112004001527711-pat00005
식(4)
(여기서, C는 콘트라스트, S는 얼룩영역의 넓이, a,b,k는 임의의 상수이다.)
이러한 불량지수의 산출방법은 다양한 관계식으로 정의될 수 있다. 대체로 얼룩영역이 넓을수록, 명암비가 큰 차이를 가질수록 불량이 심하다고 할 것이므로 유사한 관계식을 사용할 수 있다. 이러한 관계를 만족하기 위해서 식(4)의 SEMU 인덱스에서 상수 k는 1보다 큰 값을 갖도록 한다.
얼룩영역의 넓이와 콘트라스트를 산출하여 SEMU 인덱스를 정한다. 여기서 콘트라스트는 얼룩영역과 배경영역의 밝기의 상대적인 비이다. 따라서 얼룩영역과 배경영역 각각의 평균밝기를 산출하고 그 비율로서 콘트라스트를 정의할 수 있다. 얼룩영역이 복수로 존재하는 때에는 각각의 얼룩영역에 대하여 SEMU 인덱스를 산출하고 불량여부를 판단한다.
SEMU 인덱스가 소정의 불량기준치 이상인 경우 패널을 불량으로 판정한다. 불량여부의 판단에 따라 시스템제어부(50)는 검사결과를 표시하여 검사자에게 알리거나 불량 패널을 분류한다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
본 발명에 의해 평판 디스플레이의 영역형 얼룩을 신속하고 정밀하게 검사할 수 있다.

Claims (5)

  1. 평판 디스플레이(FPD) 검사방법에 있어서,
    평판 디스플레이에 영상신호를 인가하고 촬영 장치를 통해 상기 평판 디스플레이의 영상을 획득하는 단계와,
    획득된 상기 평판 디스플레이의 영상으로부터 위치별 원본밝기정보를 산출하는 단계와,
    상기 원본밝기정보를 기초로 곡선접합(curve fitting)에 따라 위치별 접합밝기정보를 산출하는 단계와,
    상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 위치별로 산출하는 단계와,
    기설정된 허용범위 이상의 상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 갖는 얼룩위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 검사방법.
  2. 평판 디스플레이(FPD) 검사방법에 있어서,
    평판 디스플레이에 영상신호를 인가하고 촬영 장치를 통해 상기 평판 디스플레이의 영상을 획득하는 단계와,
    획득된 상기 평판 디스플레이의 영상으로부터 위치별 원본밝기정보를 산출하는 단계와,
    상기 원본밝기정보를 기초로 곡선접합(curve fitting)에 따라 위치별 접합밝기정보를 산출하는 단계와,
    상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 위치별로 산출하는 단계와,
    기설정된 허용범위 이하의 상기 원본밝기정보와 상기 접합밝기정보의 밝기차를 갖는 배경위치를 검출하는 단계와,
    상기 배경위치의 상기 원본밝기정보를 기초로 곡선접합(curve fitting)에 따라 위치별 배경밝기정보를 산출하는 단계와,
    상기 원본밝기정보와 상기 배경밝기정보의 밝기차를 위치별로 산출하는 단계와,
    기설정된 기준범위 이상의 상기 원본밝기정보와 상기 배경밝기정보의 밝기차를 갖는 얼룩위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 검사방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 얼룩위치가 형성하는 얼룩영역의 넓이와 상기 얼룩영역의 콘트라스트에 따라 불량의 정도를 수치로 환산하는 단계와,
    상기 불량 수치가 기설정된 불량기준치보다 높은 경우 상기 얼룩영역을 최종불량으로 선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 검사방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 불량 수치는 다음의 연산으로 산출하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 검사방법;
    Figure 112004001527711-pat00006
    (여기서, S는 상기 얼룩영역의 넓이 C는 상기 얼룩영역의 콘트라스트이며 a, b 및 k는 각각 임의의 상수이다.)
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 곡선접합(curve fitting)은 최소제곱 근사법(least square regression)에 의하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 검사방법.
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