KR101440975B1 - 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치에 관한 것으로, 적어도 1장의 기준 편광판 및 상기 기준 편광판에 장착되는 피검사 편광판 또는 편광 소자를 포함하는 검사부; 상기 검사부의 일면에 위치하며, 상기 검사부에 광을 조사하는 광원부; 상기 검사부의 다른 면에 위치하며, 상기 피검사 편광판 또는 편광소자를 촬영하고, 그 화상을 연산부로 전송하는 촬영부; 및 상기 촬영부에서 전송된 피검사 편광판 또는 편광 소자의 화상을 검사영역 별로 색차 분석하여 미세 얼룩을 검출하고 및 상기 미세 얼룩의 정도를 수치 데이터로 정량화하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치{Automatic inspection apparatus for stain in the polarizing plate using color difference analysis}
본 발명은 편광판 얼룩 자동 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색차 분석을 이용하여 편광판의 얼룩 정도를 객관적으로 판별할 수 있고, 생산 라인에서 편광판 불량 여부를 실시간으로 모니터링할 수 있을 뿐 아니라, 재단 후 편광판 품질 검사가 자동으로 실시될 수 있도록 고안된 편광판 얼룩 자동 검사 장치에 관한 것이다.
편광판은 액정 표시 소자에 특정 편광방향을 갖는 빛을 투과시키기 위해 사용되는 광학 소자를 말한다. 일반적으로 편광판은 PVA(폴리비닐알코올, Polyvinyl alcohol)필름을 염색, 가교, 연신하여 제조된다.
종래의 일반적인 편광판 공정은 PVA 필름을 요오드 또는 염료로 염착하는 단계, 붕산 등을 첨가하여 요오드 또는 염료를 PVA 필름에 가교시키는 단계, PVA 필름을 연신시키는 단계로 이루어지며, 이때 상기 염착, 가교, 연신 단계는 개별적으로 진행될 수도 있고, 동시에 진행될 수도 있을 뿐 아니라, 이들 각각의 단계들의 순서 역시 고정적이지 않다. PVA 필름의 염착, 가교, 연신 단계가 완료된 다음, 이를 건조시킴으로써 PVA 소자가 만들어진다. 이와 같이 제조된 PVA 소자의 일면 또는 양면에 PVA 접착제 등을 이용하여, TAC (트리아세틸 셀루로오스, Triacetyl Cellulose) 필름과 같은 보호 필름을 접착시킴으로써 편광판이 완성된다.
그런데 이와 같이 제조된 편광판은 제조 공정에서의 불균일한 염착 또는 접착불량 등의 여러 가지 원인에 의해 편광판의 연신 방향(MD: machine direction)으로 줄무늬 얼룩이 발생하는 경우가 존재하게 되며, 이러한 얼룩이 심하면 화면의 밝기가 불균일하여, 최종 제품의 불량이 야기되는 문제가 발생한다. 따라서, 편광판의 얼룩 정도를 측정하고, 불량품을 선별하는 선별 작업이 요구된다. 일반적으로 편광판의 얼룩 검사는 검사자의 육안 관찰에 의해 이루어지는데, 이러한 방법은 검사자의 주관에 따라 제품의 불량 정도가 판별되므로 균일한 품질의 제품을 생산해내기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 최근 편광판의 얼룩 정도를 수치화하는 방법이 모색되고 있으며, 그 모색의 결과 a) 흡수축이 평행한 기준 편광판 사이에 피검사 편광판의 흡수축이 기준편광판의 흡수축과 직교하도록 피검사 편광판을 장착하고, b) 상기 피검사 편광판을 향하여 광을 조사한 상태에서 피검사 편광판을 촬영하여 얻은 데이터 중 명암데이터를 활용하여 편광판 얼룩을 수치적으로 정량화하고, 이를 통해 편광판의 얼룩을 객관적으로 검사할 수 있도록 개발된 장치를 제시한 바 있다.
그러나, 이러한 기술의 경우, 기준 편광판과 피검사 편광판의 흡수축이 직교하므로 피검사 편광판을 투과하는 광량이 극히 작아 분석 가능한 영상 데이터를 얻기 위해서는 촬상장치의 노출시간이 상대적으로 길어지며, 과한 노출 시간으로 인해 촬영 화상으로부터 추출한 RGB 데이터를 이용하여 얻어진 얼룩 형태와 육안에 의해 관찰되는 얼룩 형태 사이에 차이가 생기는 문제가 있었다. 또한, 종래 기술의 경우 촬영한 화상으로부터 추출한 데이터 중 명암데이터를 계산하여 얼룩을 수치화하므로, 미세한 색상차이로 인한 얼룩은 확인하기 어렵다는 한계가 있었다.
따라서, 상술한 문제점을 해결할 수 있는, 편광판의 얼룩 정량화 및 자동 검사 장치의 개발이 요구되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 피검사 편광판을 촬영한 영상을 분석가능한 영상 데이터로 처리하는 공정이 필요 없고, 촬영된 영상 데이터를 분석하여 실제 얼룩 형태와 차이가 없는 결과를 얻을 수 있는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명은, 일 측면에서, 흡수축이 평행한 적어도 2장 이상의 기준 편광판 사이에 장착된 피검사 편광판 또는 편광 소자를 포함하는 검사부; 상기 검사부의 일면에 위치하며, 상기 검사부에 광을 조사하는 광원부; 상기 검사부의 다른 면에 위치하며, 상기 피검사 편광판 또는 편광소자를 촬영하고, 그 화상을 연산부로 전송하는 촬영부; 및 상기 촬영부에서 전송된 피검사 편광판 또는 편광 소자의 화상을 검사영역 별로 색차 분석하여 미세 얼룩을 검출하고, 상기 미세 얼룩의 정도를 수치 데이터로 정량화하는 연산부를 포함하고, 상기 검사부가 5 내지 10 니트(nit)의 휘도를 갖도록 상기 피검사 편광판 또는 편광 소자의 흡수축과 상기 기준 편광판의 흡수축이 기울어져 있는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치를 제공한다.
삭제
한편, 상기 피검사 편광판 또는 편광소자는 상기 기준 편광판 상에 장착될 수 있으며, 바람직하게는 상기 적어도 2장의 기준 편광판 사이에 장착된다.
한편, 상기 검사부는 상기 피검사 편광판 또는 편광소자를 회전시키는 회전수단을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 광조사시 상기 검사부의 휘도를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부로부터 전송된 휘도값에 따라 상기 회전수단을 제어함으로써 피검사 편광판 또는 편광소자의 회전각도를 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 검사부는 상기 피검사 편광판 또는 편광소자를 회전시키는 제1회전수단과 상기 적어도 2장의 기준 편광판 중 상기 촬영부 측에 위치하는 기준 편광판을 회전시키는 제2회전수단을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 광조사시 상기 검사부의 휘도를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 휘도값을 상기 측정부로부터 전송받아 상기 제1회전수단을 제어함으로써 피검사 편광판 또는 편광소자의 회전각도를 결정하고, 상기 촬영부에서 촬영된 화상을 근거로 상기 제2회전수단을 제어하여 상기 촬영부측에 위치하는 기준편광판의 회전각도를 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사장치는, 바람직하게는 상기 검사부가 2.5 내지 20니트(nit)의 휘도를 갖도록, 보다 바람직하게는 2.5 내지 15니트(nit)의 휘도를 갖도록, 가장 바람직하게는 5 내지 10니트(nit)의 휘도를 갖도록 상기 피검사 편광판의 흡수축과 상기 기준 편광판의 흡수축이 기울어져 배치된다.
본 발명에 따른 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사장치에 있어서, 상기 연산부는, 상기 촬영부에서 전송된 화상으로부터 위치데이터와 RGB 데이터를 추출하는 데이터 추출부; 상기 데이터 추출부로부터 추출된 RGB데이터를 명암비가 높아지도록 처리하는 데이터 처리부; 상기 데이터 추출부로부터 추출된 위치데이터를 이용하여 미세 검사영역을 설정하는 검사영역 설정부; 및 상기 검사영역 설정부에서 설정된 검사영역에 대하여 상기 데이터 처리부에서 처리된 RGB 데이터들의 색차를 분석함으로써 미세 얼룩의 검출 및 정량화를 실시하는 색차분석부를 포함한다.
여기서, 상기 데이터 처리부는, 상기 데이터 추출부로부터 추출된 RGB 데이터를 색상, 채도 및 명암 데이터로 변환하는 변환부; 상기 데이터 변환부에서 변환된 데이터 중 명암데이터를 히스토그램 균등화 처리하는 처리부; 및 상기 처리부에서 처리된 명암데이터와, 상기 색상 및 채도 데이터를 결합하여 RGB 데이터로 재변환하는 데이터 재변환부를 포함한다.
한편, 상기 검사영역 설정부는 상기 촬영부에서 전송된 화상을 기계 방향(MD, machine direction)으로 적어도 10개로 균등 분할함으로써 검사 영역을 설정한다.
한편, 상기 색차 분석부는, 상기 설정된 검사 영역에 대해 색차를 연산하고, 상기 연산된 색차를 분석함으로써 최대 색차 진폭 값을 연산하는 색차연산부; 및 상기 색차연산부에서 연산된 최대 색차 진폭 값을 이용하여 미세 얼룩을 정량화하는 판별부를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 편광판 얼룩 자동 검사장치는 상기 연산부에서 연산된 결과를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치를 이용하면, 사람이 일일이 편광판을 검사하지 않고, 생산 라인에서 실시간으로 편광판의 얼룩 정도를 모니터할 수 있으므로, 품질 관리 능력이 향상되고, 생산 시간이 단축되며, 생산 효율이 향상된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치는, 촬영시 피검사 편광판의 휘도가 일정 범위 확보되어, 얼룩을 분석하기에 적합한 영상을 용이하게 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치는 촬영된 영상으로부터 추출한 데이터를 명암비가 높아지도록 처리함으로써, 보다 정확하게 미세 얼룩을 검출할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치는 객관적인 기준을 통해 편광판의 얼룩 정도를 수치화하므로, 제품의 품질이 일정하게 유지된다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치의 연산부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치에 있어서 검사영역 설정부에서 설정한 검사영역의 일례를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치에 의해 연산된 횡방향(TD, transverse direction)에 따른 색차의 변화를 보여주는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
다만, 하기 도면들은 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위해 작성된 것으로, 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 원활한 설명을 위해 도면 상에 나타난 구성요소들은 과장, 축소 또는 생략될 수 있음을 밝힌다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치의 구성이 도시된 도면이며, 도 2는 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치의 연산부의 구성이 도시된 도면이고, 도 3은 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치의 검사영역 설정부에서 설정한 검사영역의 일례 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 편광판 얼룩 자동 검사 장치는 광원부(10), 검사부(40), 촬영부(50) 및 연산부(60)를 포함하여 이루어지며, 필요에 따라 디스플레이부(70)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 편광판 얼룩 자동 검사 장치의 각 구성요소를 살펴본다.
(1) 광원부
광원부(10)는 검사부(40)에 광을 조사하여, 얼룩을 가시화하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 검사부(40)의 일면(예를 들면, 검사부(40)의 하부)에 위치한다. 또한, 광원부(10)는 일반적으로 디스플레이 장치에 사용되는 백라이트 유닛 또는 LED 광원 등이 이용될 수 있다.
이 때, 광원부(10)의 세기는 검사부의 휘도가 2.5 내지 20 니트(nit)가 되도록 설정함이 바람직하다. 여기서, 니트(nit)란 휘도의 단위로서 1cd/m2 또는 0.00001sb의 광도를 가지는 표면 밝기를 말한다.
(2) 검사부
검사부(40)는 검사 대상인 편광판 또는 편광 소자(30)가 장착되는 곳으로, 상기 피검사 편광판 또는 편광소자(30)는 적어도 1장의 기준 편광판에 장착된다.
상기 기준 편광판(20)은 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 편광판 또는 편광판 반제품 또는 편광소자 등이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 표면 코팅이 되어 있지 않은 클리어 TAC(Clear TAC)(예를 들면 주식회사 후지 필름의 UZ TAC)이 사용된 단체 투과도 41.0~42.5% 사이의 편광판 반제품 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 기준 편광판(20)은 적어도 1장일 수 있으나, 적어도 2장인 것이 보다 바람직하다. 이는, 일반적으로 여러 요인에 의해 편광이 변화될 수 있으므로, 1장의 편광판만으로 흡수축과 평행한 편광성분을 완전히 흡수할 수 없기 때문이다.
여기서, 상기 기준 편광판(20)이 적어도 2장인 경우, 적어도 2장의 기준 편광판(20)의 흡수축은 서로 평행함이 바람직하다. 이는 흡수축이 평행한 적어도 2장의 기준 편광판을 이용하여 기준 편광판의 흡수축과 평행한 편광성분의 흡수를 최대화하고, 피검사 편광판 또는 편광소자의 투과축과 평행한 편광 성분 이외의 성분을 최소화하여 얼룩의 시인성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
한편, 생산라인에서 제조된 편광판 또는 편광소자(30)는 검사부(40)로 이송되고, 적어도 1장의 기준 편광판 상에 장착될 수 있으나, 적어도 2장의 기준 편광판 사이에 장착됨이 보다 바람직하다. 이는, 기준 편광판의 흡수축과 평행한 편광성분의 흡수율을 증가시켜 얼룩의 시인성을 향상시키기 위함이다. 일반적으로, 편광은 여러 요인에 의해 변화될 수 있으므로, 편광판의 흡수축과 평행한 편광성분이더라도 편광판을 투과할 수 있기 때문에 1장의 편광판만으로는 흡수축과 평행한 편광성분을 완전히 흡수할 수 없다. 따라서, 적어도 2장의 기준 편광판 사이에 피검사 편광판 또는 편광소자를 장착하여, 기준 편광판의 흡수축과 평행한 편광성분의 흡수를 최대화하고, 피검사 편광판 또는 편광소자의 투과축과 평행한 편광 성분 이외의 성분을 최소화하여 얼룩의 시인성을 향상시키는 것이다.
또한, 상기 피검사 편광판 또는 편광소자(30)의 장착은, 광 조사시 검사부(40)에 대한 휘도가 바람직하게는 2.5 내지 20 니트(nit)가 되도록, 보다 바람직하게는 2.5 내지 15 니트(nit)가 되도록, 가장 바람직하게는 5 내지 10 니트(nit)가 되도록 상기 피검사 편광판 또는 편광소자의 흡수축이 상기 기준 편광판의 흡수축과 기울어져 배치되도록 한다. 이는 얼룩 분석이 가능한 화상을 용이하게 얻게 하기 위함이다. 광 조사시 상기 장착된 피검사 편광판 또는 편광소자에 대한 휘도가 2.5 니트(nit) 미만인 경우 피검사 편광판 또는 편광소자를 통과하는 광량이 극히 작아 얼룩 분석이 가능한 화상을 얻기 위해서 상당한 시간이 필요하며, 20 니트(nit)를 초과하는 경우 피검사 편광판 또는 편광소자를 통과하는 광량이 너무 많아져 편광판의 얼룩 형태를 정밀하게 촬영하기 어려워지며, 그 결과 편광판의 얼룩을 정확히 검출하기 어려워지기 때문이다. 또한, 종래와 같이 기준 편광판의 흡수축과 피검사 편광판 또는 편광소자의 흡수축이 직교하여 배치되는 경우 광원으로부터 피검사 편광판을 향해 광을 조사하여도 피검사 편광판을 통과하는 광량이 극히 작아 얼룩 분석하기 위한 화상을 얻는 과정이 오래 걸리게 되기 때문에, 일정한 광량을 확보하도록 기준 편광판의 흡수축과 피검사 편광판 또는 편광소자의 흡수축이 기울어짐이 바람직하다. 그리고, 피검사 편광판 또는 편광소자(30)는 그 대상에 따라 투과도가 각각 다르므로 기준 편광판(20)의 흡수축과 피검사 편광판 또는 편광소자(30)의 흡수축이 이루는 각도를 일정 범위로 한정하는 것은 의미가 없고, 검사부(40)가 일정 휘도값을 갖도록 기준 편광판과 피검사 편광판의 배치를 조절함이 바람직하다.
한편, 상기 검사부(40)는 상기 피검사 편광판 또는 편광소자(30)를 회전시키는 회전수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이는 상기 검사부(40)가 상술한 바람직한 휘도를 갖도록 상기 피검사 편광판 또는 편광소자(30)를 회전시키기 위함이다.또한, 상기 회전수단(미도시)을 포함하는 경우, 상기 검사부의 휘도를 측정하는 측정부(미도시); 및 상기 측정부(미도시)로부터 전송된 휘도값에 따라 상기 회전수단을 제어함으로써 피검사 편광판 또는 편광소자의 회전각도를 결정하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이는 상기 검사부(40)가 상술한 바람직한 휘도를 갖도록 상기 피검사 편광판 또는 편광소자의 회전각도를 용이하게 제어하기 위함이다.
한편, 상기 검사부(40)는 상기 피검사 편광판 또는 편광소자를 회전시키는 제1 회전수단(미도시) 뿐 아니라, 상기 적어도 2장의 기준 편광판 중 상기 촬영부 측에 위치하는 기준 편광판을 회전시키는 제2 회전수단(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 검사부의 휘도를 측정하는 측정부 및 상기 측정부로부터 전송받은 휘도값에 따라 상기 제1회전수단(미도시)을 제어함으로써 피검사 편광판 또는 편광소자의 회전각도를 결정하고, 상기 촬영부에서 촬영된 화상을 근거로 상기 제2회전수단(미도시)을 제어하여 상기 촬영부측에 위치하는 기준 편광판의 회전각도를 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 이는 상기 검사부(40)가 상술한 바람직한 휘도를 갖도록 상기 피검사 편광판 또는 편광소자의 회전각도를 제어하고, 촬영된 화상의 얼룩 시인성을 확인하여 상기 촬영부측에 위치하는 기준 편광판의 회전각도를 제어하기 위함이다.
(3) 촬영부
촬영부(50)는 광원부(10)의 광 조사에 의해 얼룩이 가시화된 피검사 편광판(30)을 촬영하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 검사부(40)의 다른 면, 즉 상기 광원부(10)의 반대 측(예를 들면, 상기 검사부(40)의 상부)에 위치하며, 본 발명에서는 일반 디지털 카메라, CCD 카메라, 고속 카메라 등으로 이루어질 수 있다. 촬영된 피검사 편광판의 화상은 연산부(60)로 전송되며, 일반적으로 상기 화상에는 각 화소의 RGB 데이터, 위치데이터 등이 포함되어 있다.
(4) 연산부
연산부(60)는 촬영부(50)에서 전송된 화상 데이터로부터 검사 영역별로 일련의 연산과정을 거쳐 색차 분석하고, 분석된 결과를 이용하여 검사 편광판 또는 편광소자(30)의 얼룩 정도를 수치 데이터로 정량화하는 역할을 하며, 이를 위해 데이터 추출부(1), 데이터 처리부(2), 검사영역 설정부(3), 색차분석부(4)를 포함한다.
상기 데이터 추출부(1)는 상기 촬영부(50)에서 전송된 화상으로부터 위치데이터와 RGB 데이터를 추출한다. 이는 위치에 따라 검사 영역을 설정하여 색차를 연산함으로써 얼룩을 검출, 정량화하기 위함이다.
한편, 상기 데이터 처리부(2)는 상기 데이터 추출부(1)로부터 추출된 RGB 데이터를 명암비가 높아지도록 처리하는 역할을 한다. 이는 실제 촬영된 화상보다 명암비를 높게 하여 육안으로 관찰하기 어려운 부분에 대해서도 쉽게 가시화하도록 하기 위함이다.
구체적으로 상기 데이터 처리부(2)는 변환부(2-1), 처리부(2-2), 재변환부(2-3)를 포함한다.
여기서, 상기 변환부(2-1)는 상기 데이터 추출부(1)로부터 추출된 RGB 데이터를 색상, 명암 및 채도 데이터(일반적으로 HSI 데이터로 함)변환한다. 이는 RGB 데이터에 비해 HSI 데이터가 연산 처리가 더 쉽기 때문이다.
한편, 상기 처리부(2-2)는 상기 변환부(2-1)에서 변환된 데이터 중 명암데이터를 추출하여 히스토그램 균등화 처리한다. 여기서, 히스토그램 균등화는 어둡게 촬영된 영상의 히스토그램을 조절하여 명암분포가 빈약한 영상을 균일하게 만들어 주는 프로세스로서, 영상의 밝기 분포를 재분배하여 명암대비를 최대화하는 역할을 하며, 히스토그램 균등화 처리는 종래 알려진 방법에 따라 진행된다.
한편, 상기 재변환부(2-3)는 상기 처리부(2-2)에서 히스토그램 균등화 처리된 명암데이터를 상기 색상 데이터 및 채도 데이터와 결합하여 RGB 데이터로 재변환한다. 이는 HSI 데이터를 RGB 데이터로 재변환하여 각 화소의 색차를 계산하기 위함이다.
한편, 상기 검사영역 설정부(3)는 상기 데이터 추출부(1)로부터 추출된 각 화소의 위치데이터를 이용하여 검사영역을 설정한다. 이는 검사 영역을 적절하게 분할하여 얼룩에 대한 정량화의 정확성을 높이면서도 진행속도 면에서의 효율성도 확보하기 위함이다.
도 3을 참조하여 검사영역 설정부(3)에서 설정된 검사영역을 살펴본다.
상기 검사 영역은 촬영된 피검사 편광판 또는 편광소자(30)의 화상의 기계방향(MD, machine direction)에 대한 화소수의 1/10 이하의 화소들을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 미세한 부분에 있는 얼룩(A)까지도 검출하여 정량화하기 위함이다. 만약 검사영역이 피검사 편광판 또는 편광소자의 기계방향(MD, machine direction)에 대한 화소수의 1/10을 초과하는 경우, 미세 얼룩에 대한 유효한 값을 얻기 어려워진다.
또한, 상기 검사 영역은 피검사 편광판 또는 편광소자(30)의 촬영된 화상의 기계방향(MD, machine direction)으로 적어도 10개의 화소, 바람직하게는 100 개 이상의 화소를 포함한다. 이는 미세 얼룩의 정량화에 있어서 효율성을 확보하기 위함이다.
한편, 상기 색차분석부(4)는 상기 검사영역 설정부(3)에서 설정된 검사 영역에 대해 상기 데이터 처리부(2)에서 처리된 RGB 데이터들의 색차를 분석함으로써 미세 얼룩의 검출 및 정량화를 실시한다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 색차 분석부(4)는 색차 연산부(4-1)와 판별부(4-2)를 포함한다.
여기서, 상기 색차 연산부(4-1)는 상기 검사영역 설정부(3)에서 설정된 각 검사영역(검사영역 1~10) 내 각 화소의 색차를 연산한다.
이 때, 색차의 연산과정은 다음과 같다.
(a) 촬영된 피검사 편광판 또는 편광소자 화상 전체 영역에서의 모든 화소의 색좌표(예를 들면, CIELAB's 색좌표 (L*,a*,b*))를 확인하여 최빈값을 기준값으로 설정한다(기준값의 색좌표 (L1 *, a1 *, b1 *)).
(b) 검사 영역 내의 모든 화소(각 화소의 색좌표 (L2 *, a2 *, b2 *))에 대해 하기 식 1에 따라 색차를 연산한다.
[식 1]
Figure 112011031808602-pat00001
여기서, 기준값의 색좌표는 (L1 *, a1 *, b1 *)이며, 각 화소의 색좌표 (L2 *, a2 *, b2 *)이고, △Eab *는 각 화소에서의 색차이다.
(c) 기계방향(MD, machine direction)으로 색차의 평균값을 계산한다. 도 3을 참조하면, 이는 기계방향(MD, machine direction)의 각 열에 대한 색차의 평균값을 계산하는 것을 의미한다.
한편, 상기 판별부(4-2)는 상기 색차 연산부(4-1)에서 연산된 색차를 분석하여 미세 얼룩을 검출하고, 얼룩의 정도를 수치화하여 이를 정량화한다. 구체적인 과정을 살펴보면 다음과 같다.
(a) 상기 색차 연산부(4-1)에서 연산된 기계방향(MD, machine direction)으로 평균화된 색차 평균값을 횡방향(TD, transverse direction)의 위치값을 기준으로 그래프화한다. 도 4는 기계방향(MD, machine direction)으로 평균화된 색차 평균값을 횡방향(TD, transverse direction)의 위치값을 기준으로 도시한 그래프이다.
(b) 횡방향(TD, transverse direction)으로 색차의 평균값을 확인하면서 국부적인 최대 및 최소값을 확인하고, 기 설정된 임계값보다 크면 저장하고, 저장된 값을 이용하여 최대 색차 진폭값을 계산한다. 여기서, 기 설정된 임계값은 임의의 값일 수 있으나, 일반적으로 노이즈로 판단되어질 수 있는 최대의 진폭값을 말한다.
(c) 계산된 최대 색차 진폭값을 기 설정된 얼룩의 정도를 나타내는 수치데이터와 비교하여 매칭함으로써, 피검사 편광판 또는 편광소자의 얼룩 정도를 정량화할 수 있다. 기 설정된 얼룩의 정도를 나타내는 수치데이터의 일례로서, 색차의 진폭값이 0~4인 경우 수치데이터를 5, 5~8인 경우 4, 9~12인 경우 3, 13~16인 경우 2, 17~20인 경우 1로 할 수 있다. 여기서, 상기 수치데이터 중 5는 육안으로 관찰 시 얼룩이 보이지 않는 경우와 일치하며, 1은 육안으로 관찰시 얼룩이 가장 심한 경우와 일치한다.
상술한, 색차분석부에서의 일련의 과정은 종래 알려진 프로그램을 이용하여 수행될 수 있으며, 설정된 각각의 검사영역에 대해 동시에 수행될 수도 있고, 각 영역별로 순차적으로 수행될 수도 있다.
(5) 디스플레이부
본 발명의 편광판 얼룩 자동 검사 장치는 디스플레이부(70)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 디스플레이부(70)는 상기 연산부(60)의 연산 결과 및/또는 얼룩 정도를 그레이 스케일(gray scale) 영상으로 표시할 수 있다. 이 경우 작업자는 실시간으로 피검사 편광판 또는 편광소자(30)의 얼룩 정도를 확인할 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사장치는 생산 라인에 직접 설치됨으로써, 생산라인에서 실시간으로 편광판 얼룩을 검사하도록 할 수 있다.
상술한 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치를 이용하면, 사람이 일일이 편광판을 검사하지 않고, 생산 라인에서 실시간으로 편광판의 얼룩 정도를 모니터할 수 있으므로, 품질 관리 능력이 향상되고, 생산 시간이 단축되며, 생산 효율이 향상된다는 장점이 있으며, 촬영시 피검사 편광판의 휘도가 일정 범위 확보되어, 얼룩을 분석하기에 적합한 영상을 용이하게 얻을 수 있다는 장점이 있고, 촬영된 영상으로부터 추출한 데이터를 명암비가 높아지도록 처리함으로써, 보다 정확하게 미세 얼룩을 검출할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치는 객관적인 기준을 통해 편광판의 얼룩 정도를 수치화하므로, 제품의 품질이 일정하게 유지된다는 장점이 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
[실시예 1]
미연신 PVA 필름을 염착조 온도를 25~30℃, 체류 시간 1~5분으로 하여 염색한 후, 5~6배로 연신하여 편광 소자를 제조하였다. 편광소자의 보호필름은 UZ Grade에 두께는 80㎛이고, Haze가 존재하는 보호필름을 사용하였다.
이렇게 제조된 편광판을 기준 편광판(LG화학 제조, RB60SR10, 단체투과도 39.7%)위에 장착한 후, 42인치 백라이트(LG Display, 색온도 10,000K)로 광조사한다. 광 조사시, 상기 제조된 편광판의 휘도가 5 니트(nit)가 되도록, 그 흡수축을 상기 기준 편광판의 흡수축에 기울여 배치시킨다. 그 후 상기 백라이트 위에서 디지털 카메라(Nikon, D3100 Zoom lens)로 촬영한 후, 상기 촬영된 화상을 컴퓨터로 전송하였다. 상기 컴퓨터는 전송된 화상으로부터 각 화소의 데이터들을 추출하고, 그 추출된 데이터 중 RGB 데이터를 색상, 명암 및 채도 데이터(HSI 데이터)로 변환하고, 그 변환된 HSI 데이터로부터 명암데이터를 추출하여 히스토그램 균등화처리를 한 후, 균등화 처리된 명암데이터와 색상 및 채도 데이터를 결합하여 HSI 데이터를 RGB 데이터로 재변환하였다. 4608X3000의 화소수를 가지는 화상 전체를 10개의 영역으로 분할한 다음, 각각의 검사 영역 내에서 4608X300개의 모든 화소의 색차를 계산하고 기계방향으로 300개의 화소의 색차값을 평균화한 다음, 횡방향으로 4608개의 평균 색차값을 분석하여 검사영역에서의 최대 진폭값을 계산, 저장하고, 저장된 값들을 가시화하도록 프로그램을 수행하였다. 여기서 사용된 프로그램은 Image J와 C++로 만들어진 소스를 활용하였다. 또한, 저장된 최대 진폭값과 기 설정된 얼룩 정도를 나타내는 수치데이터를 대비하여 얼룩 정도를 정량화하였다. 기설정된 수치데이터는 색차의 진폭값의 크기가 0~4인 경우 5, 5~8인 경우 4, 9~12인 경우 3, 13~16인 경우 2, 17 이상인 경우는 1로 하였다. 상기 수치데이터 중 5는 육안으로 관찰 시 얼룩이 보이지 않는 경우와 일치하며, 1은 육안으로 관찰시 얼룩이 가장 심한 경우와 일치한다. 피검사 편광판의 검사 결과 도출된 최대 진폭값과 얼룩의 정도를 나타내는 수치는 표 1에 기재하였다.
[실시예 2]
WVEA(제조사: 주식회사 후지필름)와 UZ Clear TAC(제조사: 주식회사 후지필름)으로 이루어지며 두께는 60㎛인 보상필름이 추가된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였으며, 제조된 편광판을 실시예 1과 동일한 방법으로 진폭을 계산하고, 얼룩 정도를 정량화하였다. 피검사 편광판의 검사 결과 도출된 최대 진폭값과 얼룩의 정도를 나타내는 수치는 표 1에 기재하였다.
[실시예 3]
편광소자를 보호하는 필름의 종류를 UZ 와 UZ Clear 60㎛으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였으며, 제조된 편광판을 실시예 1과 동일한 방법으로 진폭을 계산하고, 얼룩 정도를 정량화하였다. 피검사 편광판의 검사 결과 도출된 최대 진폭값과 얼룩의 정도를 나타내는 수치는 표 1에 기재하였다.
[실시예 4]
편광소자를 보호하는 필름의 종류를 Hard Coating Grade(제조사: 주식회사 코니카) 와 UZ Clear 40㎛(제조사: 주식회사 코니카)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였으며, 제조된 편광판을 실시예 1과 동일한 방법으로 진폭을 계산하고, 얼룩 정도를 정량화하였다. 피검사 편광판의 검사 결과 도출된 최대 진폭값과 얼룩의 정도를 나타내는 수치는 표 1에 기재하였다.
[실시예 5]
미연신 PVA 필름을 염착조 온도를 25~30℃, 체류 시간 1~5분으로 하여 염색한 후, 5~6배로 연신하여 편광 소자를 제조하였다. 편광소자의 보호필름을 WVEA와 UZ Haze로 이루어지며 두께는 60㎛인 필름을 사용하였다. 이렇게 제조된 편광판을 실시예 1과 동일한 방법으로 진폭을 계산하고, 얼룩의 정도를 정량화하였다. 피검사 편광판의 검사 결과 도출된 최대 진폭값과 얼룩의 정도를 나타내는 수치는 표 1에 기재하였다.
색차 최대 진폭값 얼룩의 정도를 나타내는 수치
실시예 1 9.28 3
실시예 2 6.32 4
실시예 3 3.82 5
실시예 4 23.63 1
실시예 5 12.78 2
상기 표 1에 따르면, 본 발명의 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사장치에 의해 계산된 최대 진폭 값을 이용하여 얼룩의 정도를 정량화하였음을 확인할 수 있다. 또한, 이렇게 정량화된 얼룩의 정도는 육안으로 관찰한 경우의 얼룩 정도와 일치하므로, 본 발명의 방법으로 측정된 최대 진폭 값이 편광판 얼룩(줄무늬)의 시인성을 대변할 수 있는 효과를 갖는다.
10 광원부
20 기준 편광판
30 피검사 편광판 또는 편광소자
40 검사부
50 촬영부
60 연산부
70 디스플레이부
1 데이터 추출부
2 데이터 처리부
2-1 변환부
2-2 처리부
2-3 재변환부
3 검사영역 설정부
4 색차분석부
4-1 색차 연산부
4-2 판별부
A 얼룩

Claims (16)

  1. 흡수축이 평행한 적어도 2장 이상의 기준 편광판 사이에 장착된 피검사 편광판 또는 편광 소자를 포함하는 검사부;
    상기 검사부의 일면에 위치하며, 상기 검사부에 광을 조사하는 광원부;
    상기 검사부의 다른 면에 위치하며, 상기 피검사 편광판 또는 편광소자를 촬영하고, 그 화상을 연산부로 전송하는 촬영부; 및
    상기 촬영부에서 전송된 피검사 편광판 또는 편광 소자의 화상을 검사영역 별로 색차 분석하여 미세 얼룩을 검출하고, 상기 미세 얼룩의 정도를 수치 데이터로 정량화하는 연산부를 포함하고,
    상기 검사부가 5 내지 10 니트(nit)의 휘도를 갖도록 상기 피검사 편광판 또는 편광 소자의 흡수축과 상기 기준 편광판의 흡수축이 기울어져 있는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 검사부는 상기 피검사 편광판 또는 편광소자를 회전시키는 회전수단을 더 포함하는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 검사부는 상기 피검사 편광판 또는 편광소자를 회전시키는 제1회전수단과 상기 적어도 2장의 기준 편광판 중 상기 촬영부 측에 위치하는 기준 편광판을 회전시키는 제2회전수단을 더 포함하는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    광조사시 상기 검사부의 휘도를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부로부터 전송된 휘도값에 따라 상기 회전수단을 제어함으로써 피검사 편광판 또는 편광소자의 회전각도를 결정하는 제어부를 더 포함하는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    광조사시 상기 검사부의 휘도를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 휘도값을 상기 측정부로부터 전송받아 상기 제1회전수단을 제어함으로써 피검사 편광판 또는 편광소자의 회전각도를 결정하고, 상기 촬영부에서 촬영된 화상을 근거로 상기 제2회전수단을 제어하여 상기 촬영부측에 위치하는 기준편광판의 회전각도를 결정하는 제어부를 더 포함하는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 촬영부에서 전송된 화상으로부터 위치데이터와 RGB 데이터를 추출하는 데이터 추출부;
    상기 데이터 추출부로부터 추출된 RGB데이터를 명암비가 높아지도록 처리하는 데이터 처리부;
    상기 데이터 추출부로부터 추출된 위치데이터를 이용하여 미세 검사영역을 설정하는 검사영역 설정부; 및
    상기 검사영역 설정부에서 설정된 검사영역에 대하여 상기 데이터 처리부에서 처리된 RGB 데이터들의 색차를 분석함으로써 미세 얼룩의 검출 및 정량화를 실시하는 색차분석부를 포함하는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 데이터 처리부는,
    상기 데이터 추출부로부터 추출된 RGB 데이터를 색상, 채도 및 명암 데이터로 변환하는 변환부;
    상기 데이터 변환부에서 변환된 데이터 중 명암데이터를 히스토그램 균등화 처리하는 처리부; 및
    상기 처리부에서 처리된 명암데이터와, 상기 색상 및 채도 데이터를 결합하여 RGB 데이터로 재변환하는 데이터 재변환부를 포함하는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 검사영역 설정부는 상기 촬영부에서 전송된 화상을 기계 방향(MD, machine direction)으로 적어도 10개로 균등 분할함으로써 검사 영역을 설정하는 것인 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 색차 분석부는,
    상기 설정된 검사 영역에 대해 색차를 연산하고, 상기 연산된 색차를 분석함으로써 최대 색차 진폭 값을 연산하는 색차연산부; 및 상기 색차연산부에서 연산된 최대 색차 진폭 값을 이용하여 미세 얼룩을 정량화하는 판별부를 포함하는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 연산부에서 연산된 결과를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 색차 분석을 이용한 편광판 얼룩 자동 검사 장치.
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