KR100890647B1 - 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이검사장치 - Google Patents

실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이검사장치 Download PDF

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display panel
rod lens
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lens array
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홍기현
나상찬
김동석
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와이즈플래닛(주)
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Abstract

본 발명은 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이 패널에 묻혀있는 파티클 혹은 표면에 존재하는 파티클 및 돌출된 파티클의 존재 유무를 광학적으로 검사하기 위하여 균일화된 광분포 및 고광량의 라인 광원을 확보하여 검사의 용이성과 신뢰성을 제공할 수 있는 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치에 관한 것이다.
본 발명인 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
디스플레이 패널의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라와;
상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단과;
상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈와;
상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 분산시켜 조도의 균일성을 확보하기 위한 실린드리컬렌즈어레이;를 포함하여 구성되어 실린드리컬렌즈어레이를 통해 방출되는 균일성이 확보된 라인광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻 혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 높은 광효율 및 균일한 라인광원 제공에 따라 디스플레이 패널을 검사할 경우에 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사할 수 있으며, 라인광원 및 레이저 발생장치를 통해 발생되는 복수의 광을 디스플레이 패널에 조사하여 디스플레이 패널에 일정한 높이로 돌출되어 있는 파티클을 검사할 수 있게 되어 패널 표면에 돌출 또는 부착되어 있는 이물질을 확인할 수 있는 효과 및 파티클의 높이를 확인할 수 있게 되어 파티클의 크기 및 높이를 입체적으로 확인할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
렌즈, 파티클 검사, 광학 검사.

Description

실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치{particle inspection device using cylindrical lens array and rod lens.}
본 발명은 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이 패널에 묻혀있는 파티클 혹은 표면에 존재하는 파티클 및 돌출된 파티클의 존재 유무를 광학적으로 검사하기 위하여 균일화된 광분포 및 고광량의 라인 광원을 확보하여 검사의 용이성과 신뢰성을 제공할 수 있는 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치에 관한 것이다.
종래의 통상적인 라인 광원은 램프구조에 형성된 내부슬릿구멍(internal slit apertire)을 가진 구멍램프(aperture lamp)를 사용함으로써 제작된다.
내부슬릿구멍을 가진 구멍램프의 경우 공동의 유리튜브(hollow glass tube)로 구성되어 개구부를 제외한 전체 내부 표면 위에 인도포막이 도포되어 있으며 중앙은 자외선을 방출하는 혼합가스로 채워져 있어 일반적인 형광등 구조와 유사하다.
전기가 인가될 경우 자외선이 인도포막에 충돌하여 가시광선으로 변화되고 확산반사되어 슬릿구멍을 통해 광이 방출됨으로써 라인광원 역할을 하게 된다.
그러나 이러한 램프는 램프에서 발생된 자외선 중 상당수가 인도포막이 형성되지 않은 영역에서 유리관에 의해 흡수되거나 인도포막의 물질 특성에 의해 반사율이 떨어지는 문제점으로 인하여 광효율이 낮다는 단점을 갖는다.
따라서 이런 라인광원을 실제 디스플레이 검사장비에 사용하기에는 다음과 같은 몇가지 문제점이 존재한다.
첫째, 충분한 광량 확보를 위해서는 구멍램프의 구조가 커질 수밖에 없으므로, 검사장비의 소형화, 경량화에 단점으로 작용한다.
둘째, 낮은 광효율성을 극복하기 위해서는 높은 전력소모를 요구할 수밖에 없으며, 이로 인한 발열문제 등이 발생할 수 있다.
셋째, 구멍램프의 경우 전원인가 후 충분한 광량이 방출되는 시점까지 시간이 상대적으로 오래 걸리므로 검사장비의 검사 시간을 늘리는 문제점이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 볼록렌즈 등을 이용하여 광원을 구성한 경우 하나의 광원에서 볼록렌즈를 통해 광을 집중시키고, 여기에 실린드리컬 렌즈어레이를 사용하여 파형의 수직방향으로 빛을 교란 분사시켜 보다 균일성이 높은 선형광원을 만들게 된다.
그러나, 상기와 같은 경우 다음과 같은 점에서 그 한계성을 지닐 수 밖에 없었다.
첫째, 광원이 하나가 아닌 복수개인 경우 볼록렌즈의 사용이 제한적이므로, 특정 길이 이상의 선형광원을 만들고자 하는 경우 구조적 한계로 인해 제작이 불가능하게 된다.
둘째, 볼록렌즈를 통과할 때 빛의 손실률이 높아 높은 광량을 확보하는데 어려움이 있다.
셋째, 볼록렌즈의 구면을 조정하는데 한계점이 있으며,
넷째, 볼록렌즈 등에 흠집이 생기거나 이물에 의해 빛의 왜곡이 발생하는 경우 조도가 떨어지거나 광분포의 균일성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 디스플레이 검사장치에서 너비가 넓은 원장 glass를 검사하기 위해서는 보다 효율적인 선형광원을 구성해야 할 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 디스플레이 검사장치에 사용하기에 충분할 정도의 높은 광량을 확보한 라인광원을 확보하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 고른 광분포(Uniformity)를 확보하여 검사의 용이성과 신뢰성을 확보할 수 있는 라인광원을 확보하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광원에 전원을 인가하는 즉시 검사를 위한 충분한 광원 확보가 가능한 라인광원을 확보하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광효율성을 극대화하여 최소한의 전력으로 최대한의 광원을 방출하는 라인광원을 확보하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 균일화된 광분포 및 고광량의 라인 광원을 디스플레이 패널에 조사하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 레이저 발생장치를 통해 광을 디스플레이 패널에 조사하여 디스플레이 패널에 일정한 높이로 돌출되어 있는 파티클을 검사할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명인 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
디스플레이 패널의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라와;
상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단과;
상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈와;
상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 분산시켜 조도의 균일성을 확보하기 위한 실린드리컬렌즈어레이;를 포함하여 구성되어 실린드리컬렌즈어레이를 통해 방출되는 균일성이 확보된 라인광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는 광효율을 높힘으로써 보다 적은 전력소모로 디스플레이 검사장치에 필요한 충분한 광원을 공급할 수 있게 된다.
또한, 라인광원의 크기를 줄일 수 있어 검사장치의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있게 된다.
또한, 광효율을 높힘으로써 열손실이 줄어들어 발열량이 줄어들게 되어, 검사장치 제작이 더욱 더 용이하게 된다.
또한, 광이 실린드리컬 렌즈어레이를 통과하면서 균일한 분포를 보이게 되어 디스플레이 검사장치에 사용하기에 충분히 균일한 광원을 제공하게 되어 이에 따른 검사의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 높은 광효율 및 균일한 라인광원 제공에 따라 디스플레이 패널을 검사할 경우에 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사할 수 있으며, 라인광원 및 레이저 발생장치를 통해 발생되는 복수의 광을 디스플레이 패널에 조사하여 디스플레이 패널에 일정한 높이로 돌출되어 있는 파티클을 검사할 수 있게 되어 패널 표면에 돌출 또는 부착되어 있는 이물질을 확인할 수 있는 효과 및 파티클의 높이를 확인할 수 있게 되어 파티클의 크기 및 높이를 입체적으로 확인할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
디스플레이 패널의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라와;
상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단과;
상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈와;
상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 분산시켜 조도의 균일성을 확보하기 위한 실린드리컬렌즈어레이;를 포함하여 구성되어 실린드리컬렌즈어레이를 통해 방출되는 균일성이 확보된 라인광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
디스플레이 패널의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라와;
상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단과;
상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈와;
상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 분산시켜 조도의 균일성을 확보하기 위한 실린드리컬렌즈어레이와;
상기 실린드리컬렌즈어레이로부터 방출되는 균일성이 확보된 라인광원을 일정 각도로 굴절시켜 디스플레이 패널에 조사시키기 위한 반사미러;를 포함하여 구 성되어 반사미러를 통해 광을 난반사시킴으로써 광균일도를 극대화하여 확보된 라인광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
디스플레이 패널의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라와;
상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단과;
상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈와;
상기 로드렌즈로부터 방출되는 집광된 광원을 일정 각도로 굴절시켜 디스플레이 패널에 조사시키기 위한 반사미러;를 포함하여 구성되어 반사미러를 통해 광을 굴절시켜 광손실을 줄이며, 광균일도를 확보한 라인광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 일실시예 또는 다른 일실시예 또는 또 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
상기 라인 스캔 카메라와 나란한 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광량을 공급하기 위한 레이저 발생장치;를 포함하여 구성되어 디스플레이 패널에 일정한 높이로 돌출되어 있는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1조명수단은,
한 개 이상의 광원을 일렬로 배열하여 형성된 선형광원인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 실린드리컬렌즈어레이는,
상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 균일하게 분산시키기 위하여 적어도 한 개 이상의 반원형의 렌즈가 세로줄 형태로 배열된 판으로서 한쪽면은 평평하고 다른 면은 반 원호 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치를 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
디스플레이 패널(10)의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라(500)와;
상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단(100)과;
상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈(200)와;
상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 분산시켜 조도의 균일성을 확보하기 위한 실린드리컬렌즈어레이(300);를 포함하여 구성되어 실린드리컬렌즈어레이를 통해 방출되는 균일성이 확보된 라인(20)광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서는 라인 스캔 카메라를 이용하여 디스플레이 패널을 검사함에 있어서 상기의 로드렌즈를 통해 선명한 선형(라인) 광원을, 실린드리컬렌즈어레이를 통해 균일한 선형(라인) 광원을 획득할 수 있는 것이다.
즉, 종래 기술의 문제점인 광원이 볼록렌즈 하나가 아닌 복수개인 경우 볼록렌즈의 사용이 제한적이므로, 특정 길이 이상의 선형광원을 만들고자 하는 경우 구조적 한계로 인해 제작이 불가능한 점, 볼록렌즈를 통과할 때 빛의 손실률이 높아 높은 광량을 확보하는데 어려운 점, 볼록렌즈의 구면을 조정하는데 한계점이 있는 점, 볼록렌즈 등에 흠집이 생기거나 이물에 의해 빛의 왜곡이 발생하는 경우 조도가 떨어지거나 광분포의 균일성이 떨어지는 점을 개선할 수 있게 되는 것이다.
왜냐하면, 디스플레이 검사장치에서 너비가 넓은 원장 glass를 검사하기 위해서는 보다 효율적인 선형광원을 구성해야 할 필요성이 있으나, 상기한 종래으 기술로서는 넓은 원장 glass를 검사하기에는 역부족이었다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌 즈를 이용한 디스플레이 검사장치를 나타낸 예시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
디스플레이 패널의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라(500)와;
상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단(100)과;
상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈(200)와;
상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 분산시켜 조도의 균일성을 확보하기 위한 실린드리컬렌즈어레이(300)와;
상기 실린드리컬렌즈어레이로부터 방출되는 균일성이 확보된 라인광원을 일정 각도로 굴절시켜 디스플레이 패널에 조사시키기 위한 반사미러(400);를 포함하여 구성되어 반사미러를 통해 방출되는 균일성이 확보된 라인광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 반사미러의 기본적인 역할은 집광된 광원을 일정각도로 굴절시켜 검사대상인 디스플레이 패널에 조사하는데 있으며, 또한 반사미러의 경우 확산판 역할을 함으로써, 고광량의 빛을 확보하는데는 난점으로 작용할 수 있으나, 빛을 난반사시킴으로써 광균일도를 확보하는데 매우 용이하다.
특히 반사미러의 재질과 후처리 방법에 따라 광균일도 확보에 매우 유리하기 때문에, 광량 확보보다 광균일도 확보가 중요한 경우 반사미러의 효용은 극대화된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치를 나타낸 예시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는,
디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
디스플레이 패널의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라(500)와;
상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단(100)과;
상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈(200)와;
상기 로드렌즈로부터 방출되는 집광된 광원을 일정 각도로 굴절시켜 디스플레이 패널에 조사시키기 위한 반사미러(400);를 포함하여 구성되어 반사미러를 통해 방출되는 집광된 광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이, 로드렌즈를 통해 방출되는 집광된 광원을 조사시킬 수도 있다.
실린드리컬 렌즈 어레이를 생략하고 로드렌즈를 통해 방출된 광을 직접 반사미러로 굴절시킨 경우, 실린드리컬 렌즈 어레이를 통한 광손실을 줄임으로써 도2에 의한 구성보다 광량확보를 높힐 수 있는 장점이 있으나, 광균일도 확보 면에서는 도2보다 조금 떨어지게 된다.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따라 라인 스캔 카메라와 나란한 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광량을 공급하기 위한 레이저 발생장치(미도시);를 포함하여 구성되어 디스플레이 패널에 일정한 높이로 돌출되어 있는 파티클을 검사하도록 구성할 수도 있다.
즉, 라인 스캔 카메라를 디스플레이 패널의 상측에 설치 구성하고, 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 제1조명수단을 설치 구성하여 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광량을 공급하게 되며, 라인 스캔 카메라와 나란한 방향의 하부에 레이저 발생장치를 설치 구성하여 카메라의 촬영에 필요한 광량을 공급하게 된다.
왜냐하면, 선형 광원을 이용한 검사는 디스플레이 패널 표면 아래에 묻혀 있는 이물이나 불량 검사에 유용하지만 디스플레이 패널 표면에 있는 부유성 이물 등의 검사에 있어서는 한계가 발생하는데, 레이저 발생장치를 통해 공급되는 광이 디스플레이 패널에 존재하는 파티클에 의해 반사되는 반사광을 라인 스캔 카메라에서 촬영하게 된다.
이때, 상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 일정 각도로 굴절시켜 디스플레이 패널에 조사시키기 위한 반사미러를 설치 구성하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해 제1조명수단으로부터 조사되는 광이 디스플레이 패 널에 의해 반사되는 반사광을 카메라에서 촬영하게 된다
상기 촬영된 이미지를 호스트 컴퓨터에 구성된 분석프로그램에 의해 패널의 일반적인 밝기의 패턴을 파악하고, 영상의 일반적인 밝기에 비해서 특정 영역의 밝기가 상대적으로 밝거나 어두우면 결함이라고 판정하게 된다.
또한, 레이저 발생장치를 통해 결함이 찾아지는 원리는 파티클에 의한 광의 반사로서 라인 스캔 카메라와 나란한 방향의 하부에 레이저 발생장치가 설치 구성될 경우는 라인 스캔 카메라와 광원이 같은 방향에 있기 때문에 파티클이 없는 경우에 검사 타켓인 디스플레이 패널에 닿는 광은 모두 라인 스캔 카메라의 반대 방향으로 반사가 된다.
즉, 파티클이 없는 경우에 라인 스캔 카메라를 통해 얻어지는 이미지는 어둡게 나오나 파티클이 존재하는 경우라면 선형 광원에서 나온 일부 광(빛)이 파티클에 부딪혀서 라인 스캔 카메라 방향으로 돌아오게 되어 파티클 부분이 배경보다 밝게 나오게 되므로 상기한 원리를 통해 표면에 있는 파티클을 검사하게 되는 것이다.
상기와 같이 제1조명수단 및 레이저발생장치를 두 개를 구성함으로써 파티클의 위치 및 크기 이외에도 돌출 결함의 높이를 파악할 수 있게 된다.
이는 돌출시 파티클에 그림자가 발생하므로 돌출된 파티클의 높이를 분석 프로그램을 통해 추출할 수 있게 된다.
상기 분석 프로그램은 검사장치 내에 설치 구성될 수 있으나, 별도의 호스트 컴퓨터에 설치 구성하여 검사장치를 통해 검사된 이미지를 분석할 수도 있다.
본 발명에서 사용하고 있는 카메라는 바람직하게는 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라를 사용하게 되며, 라인 스캔 카메라에 의해 촬영된 이미지를 처리하여 분석하는 프로그램은 당업자들에게는 널리 알려진 일반적인 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 제1조명수단을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1조명수단은 한 개 이상의 광원을 일렬로 배열하여 형성된 선형광원인 것을 특징으로 한다.
즉, 한 개 이상의 광원(발광다이오드, 레이저, 유기발광다이오드)을 기판에 일정한 간격을 두어 배열한 선형광원을 통해 광을 방출하게 되는 것이다.
선형 광원을 구성하기 위한 상기 예시 이외에도 형광등 혹은 방전램프를 이용하여 구성할 수도 있으나, 고휘도의 광원을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 로드렌즈에 집광되는 광을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 로드렌즈의 측면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1조명수단으로부터 방출된 광은 로드렌즈를 통해 집광이 된다.
이때, 굴절률은 광원의 방사각과 로드렌즈의 소재, 광원과 로드렌즈의 거리 등 여러 변수에 의하여 결정되어진다.
본 발명의 로드렌즈는 광을 하나의 광점으로 모을 수 있는 점에서 볼록렌즈와 유사한 성격을 가지게 되지만 볼록렌즈에 비해서 훨씬 높은 내부 산란성을 뜨게 되는 장점을 가지게 되어 균일한 광분포를 제공할 수 있으며,볼록렌즈보가 길게 제작하는 것이 손쉽기 때문에 한 개 이상의 광원에 대한 집광렌즈의 역할을 충분히 수행할 수 있어 균질한 광을 확보함으로써 선명한 상을 획득할 수 있게 되는 것이다.
또한, 도 5의 하단에 제시된 그래프는 제1조명수단과 로드렌즈를 이용하여 특정 위치에 초점거리를 일정하게 유지한 경우에 광분포가 가오시안 분포를 따르게 됨을 알 수 있다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1조명수단과 로드렌즈를 배열한 후 굴절률에 따라 제1조명수단과 로드렌즈 간의 거리를 조절하여 초점 거리를 일정하게 할 수 있는 장점도 가지게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 로드렌즈를 통해 방출되는 광의 움직임을 나타낸 예시도이다.
즉, 로드 렌즈를 사용한 경우에 제1조명수단의 하나의 광원으로부터 발산된 광은 원형을 유지하게 되지만 로드렌즈를 통과하면서 길쭉한 타원형의 형상을 띄게 되는 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 실린드리컬렌즈 어레이를 통해 방출되는 광의 움직 임을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 실린드리컬렌즈 어레이를 통과한 광이 산란 분포되는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 로드렌즈를 통과한 광분포 및 실린드리컬렌즈 어레이를 통과한 광분포를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 실린드리컬렌즈 어레이가 광을 통과시키면서 파형의 수직 방향으로 광을 교란 분사시켜 광분포의 균일성을 높일 수 있다는 것을 알 수 있었다.
제1조명수단의 하나의 광원에서 로드렌즈를 통과한 광이 타원형(320)을 이루고, 특히 중심부(310)는 조도가 가장 높은 타원형을 이루고 있으나 도 9에 도시한 바와 같이, 실린드리컬렌즈어레이는 광을 파형의 수직 방향으로 교란 분산되어 조도의 균일성이 높아지게 된다.
또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 광원의 특성에 따라 사방으로 퍼져 나가는 광들을 로드렌즈를 통해 일차적으로 집광시킨 후, 실린드리컬렌즈어레이를 통해 이차적으로 광분포의 균일성을 높힘으로써 디스플레이 검사장치에 충분한 조도의 균일성을 확보할 수 있게 되는 것이다.
즉, 디스플레이 검사장치에 있어서 광분포의 균일성은 매우 중요한 사항이며, 특히 라인광원 방향을 따라 균일한 광분포를 확보하는 것은 정확한 검사 를 위해서 반드시 필요한 사항이다.
따라서, 본 발명에서는 광량의 감소를 최소화하면서 광분포의 균일성을 확보하기 위한 구성을 제시하게 된 것이다.
본 발명에서 제시하고 있는 실린드리컬렌즈어레이는 반원형의 렌즈가 세로줄 형태로 배열된 PC, PET, PP, 아크릴 등 다양한 플라스틱제의 투명 재료로 제작되는 판으로서 한쪽면은 평평하고 다른 면은 파형의 형태를 띄는 광학렌즈를 말한다.
상기와 같은 구성을 통해 높은 광효율 및 균일한 라인광원 제공에 따라 디스플레이 패널을 검사할 경우에 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사할 수 있으며, 라인광원 및 레이저 발생장치를 통해 발생되는 복수의 광을 디스플레이 패널에 조사하여 디스플레이 패널에 일정한 높이로 돌출되어 있는 파티클을 검사할 수 있게 되어 패널 표면에 돌출 또는 부착되어 있는 이물질을 확인할 수 있는 효과 및 파티클의 높이를 확인할 수 있게 되어 파티클의 크기 및 높이를 입체적으로 확인할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명인 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치는 광효율을 높힘으로써 보다 적은 전력소모로 디스플레이 검사장치에 필요한 충분한 광원을 공급할 수 있게 되어 파티클 검사 분야에 널리 유용하게 활용될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 제1조명수단을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 로드렌즈에 집광되는 광을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 로드렌즈의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 로드렌즈를 통해 방출되는 광의 움직임을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 실린드리컬렌즈 어레이를 통해 방출되는 광의 움직임을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 실린드리컬렌즈 어레이를 통과한 광이 산란 분포되는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치의 로드렌즈를 통과한 광분포 및 실린드리컬렌즈 어레이를 통과한 광분포를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 제1조명수단
200 : 로드렌즈
300 : 실린드리컬렌즈어레이
400 : 반사미러
500 : 레이저 발생장치

Claims (6)

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  6. 디스플레이 패널을 검사하는 검사장치에 있어서,
    디스플레이 패널의 상측에 설치 구성되어 제1조명수단으로부터 공급되는 광이 디스플레이 패널에 반사되는 반사광을 촬영하기 위하여 디스플레이 패널 표면을 라인 단위로 연속촬영하는 라인 스캔 카메라와;
    상기 라인 스캔 카메라와 대응되는 방향에 설치 구성되어 라인 스캔 카메라의 촬영에 필요한 광을 공급하기 위한 제1조명수단과;
    상기 제1조명수단으로부터 공급되는 광을 집광하기 위한 로드렌즈와;
    상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 분산시켜 조도의 균일성을 확보하기 위한 실린드리컬렌즈어레이와;
    상기 실린드리컬렌즈어레이로부터 방출되는 균일성이 확보된 라인광원을 일정 각도로 굴절시켜 디스플레이 패널에 조사시키기 위한 반사미러;를 포함하여 구성되어 반사미러를 통해 광을 난반사시킴으로써 광균일도를 극대화하여 확보된 라인광원을 디스플레이 패널에 제공하여 디스플레이 패널에 묻혀 있거나, 표면에 존재하는 파티클을 검사하는 것을 특징으로 하되,
    상기 실린드리컬렌즈어레이는,
    상기 로드렌즈를 통해 집광된 광을 균일하게 분산시키기 위하여 적어도 한 개 이상의 반원형의 렌즈가 세로줄 형태로 배열된 판으로서 한쪽면은 평평하고 다른 면은 반 원호 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 실린드리컬 렌즈 어레이 및 로드렌즈를 이용한 디스플레이 검사장치.
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