KR101700109B1 - 결함 분포 3차원 광 계측 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치는 빛을 공급하는 광원부, 상기 광원부에서 방출된 빛을 디스플레이 패널로 입사시키는 조명부, 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부로 보내주는 스캔부, 상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX를 확대하는 확대부, 상기 거리 ΔX를 측정하는 검출부 및 상기 디스플레이 패널 상부에 위치하여 상기 디스플레이 패널을 촬영하는 촬영부를 포함한다.
Description
본 발명은 디스플레이 패널의 표면 및 내부에 분포하고 있는 결함의 정확한 위치를 3차원 상에서 계측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
디스플레이 패널 제작 공정 중에는 다양한 원인에 의하여 결함이 발생하여 회로의 오작동이 발생하게 된다. 결함은 발생하는 위치에 따라 백플레인(Backplane) 결함, 화소 결함, 봉지(encapsulation) 결함 등으로 나뉜다. 백플레인(Backplane)에서 발생 가능한 결함은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)의 소스(source)와 드레인(drain)간의 쇼트(short) 혹은 게이트(gate)와 드레인간의 쇼트, 개방 회로(open circuit), 정전기 혹은 이물질(particle)에 의한 TFT 소자, 화소전극, 축적용량을 형성하는 패턴의 유실 등이 보고되고 있다. 화소에서 발생 가능한 결함은 각 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 구성층의 불 균일한 표면 거칠기에 의해 접합 불량 및 저항 증가가 야기되고, 이는 각 화소의 불량을 초래할 수 있다. 유기박막 디스플레이 제작과정에 사용되는 봉지는 수분과 산소의 침투를 막기 위한 층으로, 흔히 금속박 혹은 유기물과 무기물의 적층 구조를 형성하여 백플레인과 결합되어 있다. 봉지에서 이물질 등으로 인한 핀홀 결함이 발생 할 수 있으며 이를 통해서 수분과 산소의 침투가 이루어진다. 또한 봉지와 백플레인 접착 과정 중 접착제의 너비가 불충분하거나 접착 상태 불량에 따라서도 수분과 산소의 침투가 이루어지고, 이는 전극을 산화시킨다.
디스플레이 패널의 결함들을 육안 검사(macro inspection)로만 검출하기에는 효율이 낮기 때문에, 일반적으로 자동 광학 검사(AOI)를 통하여 패널 검사를 수행한다. 기존의 자동 광학 검사 방법은 공정 중에 이동하는 패널을 라인 스캔 카메라로 촬영한 후, 소프트웨어적인 방법으로 영상 처리하여 결함을 검사한다. 이와 같은 방식은 결함을 찾는 소프트웨어 알고리즘에 의존하기 때문에 다양한 결함 종류에 따라 검출 민감도가 떨어지는 문제점이 있다.
매크로 결함은 얼룩 결함, 점 결함, 선 결함 등 주로 여러 화소에 걸쳐서 발생하는 결함으로서 배경이 부드러운 휘도 성분이 있기 때문에 주변 조명과 카메라와 측정 대상 간의 기하학에 기인한 휘도 변화를 보상하는 방법에 관한 기술 개발이 주를 이루었다. 배경의 휘도 변화가 심하기 때문에 단순 문턱값(threshold value)이 미분 연산자로 쉽게 검출이 어려우므로 이를 보상하기 위해 특정 형태를 지니는 표준 모델을 이용한 필터를 이용하는 방법, 적응 문턱값을 다양하게 적용하는 방법, 휘도 측정기를 이용하여 패널의 영상을 여러 부분으로 나누고 가중치를 둔 이동 평균 기법의 분산을 이용하는 방법 등이 개발되어 왔다. 마이크로 결함 검출은 고해상도 카메라를 이용하여 수 화소 내에 존재하는 다양한 패턴에 존재하는 결함을 검출하는 것으로 복잡한 패턴을 해석하여 주변부의 패턴을 제외시키고 결함 부분만을 찾아내는 알고리즘을 개발하는 것이 주가 된다. 주로 패널에 존재하는 규칙적인 격자무늬 형태의 패턴을 갖는 텍스처(texture) 성분을 제거하고 결함을 추출하는 방법이 이루어져왔는데 최근에는 패턴 구조가 매우 복잡해짐에 따라 이러한 방법으로는 다양하고 복잡한 패턴을 제거하기 어려운 문제점이 있다. 특이치 분해(Singular Value Decomposition)를 이용하여 격자무늬 패턴을 제거하는 방법, 웨이블릿 분해의 밴드들을 조합하여 패턴을 제거한 후에 재구성된 평면에서 우세한 부분을 결함으로 검출하는 방법 등이 개발되어 왔다.
그러나, 상기 기재한 결함 검출 방법은 2차원 검출기법으로서, 디스플레이 패널의 생산효율을 높이기 위해서는 패널 내부에 포함된 결함의 검출이 필요하다. 이러한 필요성에 따라, 한국공개특허공보 제2013-0086801호에서는 복층 디스플레이 패널 검사 장치 및 방법에 대해 기재하고 있으나, 각종 변위센서를 이용하여 디스플레이 내부의 거리를 측정하므로, 오차가 비교적 크기 때문에, 디스플레이 내부의 결함의 위치를 정확히 측정하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치 및 방법을 이용하여, 디스플레이 패널 생산 공정 중에 디스플레이 패널 표면뿐만 아니라 내부에 존재하는 결함의 정확한 위치를 측정하고자 한다.
본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치 및 방법을 이용하여, 디스플레이 패널의 생산성을 향상시키고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치는 단일 파장의 빛을 공급하는 광원부; 상기 광원부에서 방출된 빛을 디스플레이 패널로 입사시키는 조명부; 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부로 보내주는 스캔부; 상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX를 확대하는 확대부; 상기 거리 ΔX를 측정하는 검출부; 상기 디스플레이 패널 상부에 위치하여 상기 디스플레이 패널에 대한 복수개의 2차원 영상을 촬영하는 촬영부; 및 상기 촬영부를 상기 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 이동시키는 구동부를 포함하며, 상기 검출부와 상기 디스플레이 패널과의 거리를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 구동부는 상기 촬영부의 초점면을 상기 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 이동시키되, 초점 심도 이하의 거리로 움직이면서 디스플레이 패널 내부의 결함에 대한 이미지를 복수개 획득하고, 고주파 성분의 크기가 가장 큰 면을 결함의 위치로 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 검출부에서 측정된 거리 ΔX로부터, 상기 깊이 ΔZ를 연산하는 연산부를 더 포함할 수 있다.
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또한, 복수개의 2차원 영상을 푸리에 변환하여, 결함의 정확한 위치를 파악하는 결함위치 판단부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수개의 2차원 영상을 이용하여, 3차원 영상을 생성하고 결함의 위치를 표시하는 3차원 영상 생성부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
삭제
또한, 조명부는 제 1 거울 또는 제 1 렌즈를 포함하여, 광원부에서 방출한 빛을 일정 입사 각도 θ를 형성하며 디스플레이 패널로 입사시킬 수 있다.
그리고, 스캔부는 제 2 거울 및 제 2 렌즈를 포함하여, 상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛이 검출부의 표면에 수직하게 입사하도록 광로를 변환하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 확대부는 초점거리를 다르게 갖는 제 3 렌즈 및 제 4 렌즈를 포함한다.
또한, 검출부는 반도체 위치 검출기(position sensitive detector)일 수 있다.
그리고, 촬영부는 디지털 카메라를 더 포함하여, 촬영한 영상을 저장부에 기록할 수 있으며, 포토멀티플라이어관(Photomultiplier tube) 및 어퍼쳐를 포함할 수 있고 대물렌즈 및 접안렌즈를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 단계는 빛을 공급하는 광원공급단계; 상기 공급된 빛을 디스플레이 패널로 입사시키는 조명단계; 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부로 보내주는 스캔단계; 상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX를 확대하는 확대단계; 상기 거리 ΔX를 측정하는 검출단계; 상기 디스플레이 패널의 복수개의 2차원 영상을 촬영하는 촬영단계; 및 디스플레이 패널의 깊이 방향을 z방향이라 할 때, 촬영부를 z방향으로 이동시키는 구동단계를 포함하되, 상기 구동단계는 상기 검출부와 상기 디스플레이 패널과의 거리를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 구동부가 상기 촬영부의 초점면을 상기 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 이동시키되, 초점심도 이하의 거리로 움직이면서 디스플레이 패널 내부의 결함에 대한 이미지를 복수개 획득하고, 고주파 성분의 크기가 가장 큰 면을 결함의 위치로 결정하는 것을 특징으로할 수 있다.
또한, 상기 검출단계에서 측정된 거리 ΔX로부터, 상기 깊이 ΔZ를 연산하는 연산단계를 더 포함할 수 있다.
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또한, 복수개의 2차원 영상을 푸리에 변환하여, 결함의 정확한 위치를 파악하는 결함위치 판단단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수개의 2차원 영상을 이용하여, 3차원 영상을 생성하고 결함의 위치를 표시하는 3차원 영상 생성단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치 및 방법을 이용하여, 디스플레이 패널 생산 공정 중에 디스플레이 패널 표면뿐만 아니라 내부에 존재하는 결함의 정확한 위치를 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치 및 방법을 이용하여, 디스플레이 패널의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치 내부의 광 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 초점 심도와 깊이 간격 ΔZ'를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 z축 방향 스캔에 따른 결함의 상의 크기 변화를 도시한 것이다
도 5는 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 z축 방향 스캔에 따른 푸리에 변환 이미지를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치에서 촬영된 2차원 영상을 이용하여, 3차원 영상을 생성하는 과정을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치 내부의 광 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 초점 심도와 깊이 간격 ΔZ'를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 z축 방향 스캔에 따른 결함의 상의 크기 변화를 도시한 것이다
도 5는 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 z축 방향 스캔에 따른 푸리에 변환 이미지를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치에서 촬영된 2차원 영상을 이용하여, 3차원 영상을 생성하는 과정을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 방법의 순서도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시하게 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치는 빛을 공급하는 광원부(100), 상기 광원부(100)에서 방출된 빛을 디스플레이 패널로 입사시키는 조명부(200), 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부(400)로 보내주는 스캔부(300), 상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX를 확대하는 확대부(400), 상기 거리 ΔX를 측정하는 검출부(500) 및 상기 디스플레이 패널 상부에 위치하여 상기 디스플레이 패널을 촬영하는 촬영부(600)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치 내부의 광 이동경로를 보여주는 개념도이다. 이하, 광 이동경로에 따라 발명을 이루는 각각의 구성에 대해 설명한다.
광원부(100)는 단일 파장의 빛을 방출하며, 레이저와 같은 광원이 사용될 수 있다. 다양한 파장 영역대의 빛은 파장에 따른 굴절 및 회절의 영향으로 후에 언급할 검출부(500)에서 측정되는 디스플레이 패널 표면에서 반사된 빛과 상기 패널의 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX에 영향을 미칠 수 있으므로, 단일 파장의 빛을 사용하는 것이 바람직하다.
조명부(200)는 광원부(100)에서 방출된 빛을 디스플레이 패널로 입사시킨다. 조명부(200)는 광원부(100)에서 방출한 빛을 일정 입사 각도 θ를 형성하며 디스플레이 패널로 입사시키기 위하여, 제 1 거울(210) 또는 제 1 렌즈(220)를 포함하며, 상기 구성을 동시에 포함하는 것도 가능하다.
스캔부(300)는 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부(400)로 보내준다. 또한, 스캔부(300)는 제 2 거울(310) 및 제 2 렌즈(320)를 포함하여, 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛이 검출부(500)의 표면에 수직하게 입사하도록 광로를 변환하는 역할을 수행한다.
확대부(Beam Expander)(400)는 초점거리를 다르게 갖는 복수개의 렌즈를 포함한다. 바람직하게는 초점거리 f1인 제 3 렌즈(410) 및 초점거리 f2인 제 4 렌즈(420)를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 내부 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛은 거리 ΔX'을 형성하며 확대부(400)로 입사된다. 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 내부 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛은 거리 ΔX를 형성하며 확대부(400)를 빠져 나온다. 거리 ΔX 및 ΔX' 사이에는 하기 식 (1)과 같은 관계가 성립한다.
검출부(500)는 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 내부 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 확대된 거리 ΔX를 측정한다. 스캔부(300)에 의해 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛은 검출부(500)의 표면에 수직하게 입사된다. 한편, 검출부(500)는 다양한 계측장치가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 반도체 위치 검출기(position sensitive detector)가 사용될 수 있다.
촬영부(600)는 상기 디스플레이 패널 상부에 위치하여 상기 디스플레이 패널을 촬영한다. 촬영부(600)는 대물렌즈(610) 및 접안렌즈(620)를 포함하여, 작업자가 육안으로 디스플레이 패널의 표면을 검사하는 것도 가능하며, 상기 구성에 디지털 카메라(630)를 더 포함하여, 디스플레이 패널의 표면 및 내부의 2차원 영상을 촬영 및 저장하는 것도 가능하다. 바람직하게는, 디지털 카메라(630)로서, 전하결합소자(Charge Coupled Device, CCD) 또는 상보형금속산화반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS) 와 같은 촬상소자가 이용될 수 있다.
또는, 촬영부(600)는 디지털 카메라(630) 대신 포토멀티플라이어관(Photomultiplier tube), 접안렌즈(620) 대신 개구(aperture)를 포함하는 것도 가능하다. 이 경우, 디스플레이 패널의 초점 면에 해당하는 빛만이 개구를 통과하고 초점면 이외의 지점으로부터 나오는 빛은 개구에 의해 차단함으로써 깊이 방향의 고해상도 이미지를 획득 할 수 있다.
본 발명의 결함 분포 3차원 광 계측 장치는 광원부(100), 조명부(200), 스캔부(300), 확대부(400), 검출부(500), 촬영부(600) 외에도 연산부(700)를 더 포함할 수 있다. 연산부(700)는 검출부(500)에서 측정한 거리 ΔX로부터, 초점 면의 깊이 ΔZ를 연산한다.
디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 내부 깊이 ΔZ의 초점면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX'과 초점면의 깊이 ΔZ사이에는 하기 식 (2)의 관계가 성립한다.(θ는 디스플레이 패널 입사 각도)
거리 ΔX 및 ΔX' 사이의 관계 식 (1)과 초점 면의 깊이 ΔZ와 거리 ΔX' 사이의 관계 식 (2)을 연립하면, 하기 식 (3)을 얻을 수 있다.
따라서, 연산부(700)는 확대부(400)의 제 3, 4 렌즈의 초점거리 f1, f2, 검출부(500)에서 측정된 거리 ΔX 및 디스플레이 패널의 일정 입사 각도 θ를 이용하여, 디스플레이 패널 내부의 초점면의 깊이 ΔZ를 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치는 구동부(800)를 더 포함할 수 있다. 구동부(800)는 디스플레이 패널의 깊이 방향을 z방향이라 할 때, 상기 촬영부(600)를 z방향으로 이동시킨다. 구동부(800)로서 PZT(lead zirconium titanate)소자가 사용될 수 있다. 구동부(800)에 의해 z 방향으로 이동되는 촬영부(600)는 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 초점 면을 이동시키며, 복수개의 2차원 영상을 촬영한다.
도 3은 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 초점 심도(depth of focus, DOF)와 깊이 간격 ΔZ'를 나타내는 개념도이다. 대물렌즈(610)를 포함하는 촬영부(600)는 초점 심도 이하의 거리로 움직이면서 다수의 상을 획득한다. 한편, 초점 심도는 하기 식 (4)에 의해 결정된다. 하기 식 (4)에서 NA(Numerical Aperture)는 대물렌즈(610)의 개구수, λ는 빛의 파장, k는 시스템 상수이다.
예를 들어, NA 0.6인 대물렌즈(610), 400nm 파장의 빛을 방출하는 광원을 사용시, 초점 심도는 약 1.1μm가 된다. 확대부(400)의 제 3, 4 렌즈 초점 거리비 f2/f1이 3이고 빛의 입사각도 θ가 약 45도, 검출부(500)에서 측정한 거리 △X가 1.5μm의 경우에 상기 식 (3)을 통해 연산된 △Z는 약 350nm 정도가 되며, 본 발명의 광 계측 장치의 초점심도 길이 범위 내에 포함되므로, 디스플레이 패널의 두께 방향으로 초점면을 변화시켜가며 촬영할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 z축 방향 스캔에 따른 결함의 상의 크기 변화를 도시한 것이다.
구동부(800)에 의해 z 방향으로 이동되는 촬영부(600)는 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 초점 면을 이동시키며, 복수개의 2차원 영상을 촬영한다. 디스플레이 패널 내부에 결함이 존재할 때, 상기 복수개의 2차원 영상 중 일부의 영상에 결함의 상이 맺히게 된다. 이 경우, 결함의 상이 가장 작게 맺힌 면이 결함의 가장 정확한 위치가 된다.
도 5는 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치의 z축 방향 스캔에 따른 푸리에 변환 이미지를 도시한 것이다.
결함위치 판단부(900)는 결함이 포함된 복수개의 2차원 영상을 푸리에 변환(Fourier Transform)한 후, 고역 필터(high pass filter)를 사용하여, 고주파 성분의 크기가 가장 많은 면을 결함의 정확한 위치로 결정한다.
도 6은 본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치에서 촬영된 2차원 영상을 이용하여, 3차원 영상을 생성하는 과정을 도시한 것이다.
본 발명에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 장치는 3차원 영상 생성부(1000)를 더 포함할 수 있다.
3차원 영상 생성부(1000)는 구동부(800)에 의해 z 방향으로 이동되는 촬영부(600)에 촬영된 복수개의 2차원 영상을 쌓아 올리고(image stacking), 렌더링(rendering)을 하여 3차원 영상을 생성한다. 생성된 3차원 영상은 결함을 포함하고 있으며, 결함위치 판단부(900)를 거쳐 측정된 정확한 결함의 위치를 3차원 영상에 함께 결합하여 표시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분포 3차원 광 계측 방법은 빛을 공급하는 광원공급단계, 상기 공급된 빛을 디스플레이 패널로 입사시키는 조명단계, 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부(400)로 보내주는 스캔단계, 상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX를 확대하는 확대단계, 상기 거리 ΔX를 측정하는 검출단계 및 상기 디스플레이 패널을 촬영하는 촬영단계를 포함한다.
또한, 검출단계에서 측정된 거리 ΔX로부터, 상기 깊이 ΔZ를 연산하는 연산단계, 디스플레이 패널의 깊이 방향을 z방향이라 할 때, 촬영부(600)를 z방향으로 이동시키는 구동단계, 촬영된 복수개의 2차원 영상을 푸리에 변환하여, 결함의 정확한 위치를 파악하는 결함위치 판단단계, 상기 복수개의 2차원 영상을 이용하여, 3차원 영상을 생성하고 결함의 위치를 표시하는 3차원영상생성단계를 더 포함할 수 있다.
발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100 : 광원부 200 : 조명부
210 : 제 1 거울 220 : 제 1 렌즈
300 : 스캔부 310 : 제 2 거울
320 : 제 2 렌즈 400 : 확대부
410 : 제 3 렌즈 420 : 제 4 렌즈
500 : 검출부 600 : 촬영부
610 : 대물렌즈 620 : 접안렌즈 또는 개구
630 : 디지털 카메라 또는 PMT 700 : 연산부
800 : 구동부 900: 결함위치 판단부
1000 : 3차원 영상 생성부
210 : 제 1 거울 220 : 제 1 렌즈
300 : 스캔부 310 : 제 2 거울
320 : 제 2 렌즈 400 : 확대부
410 : 제 3 렌즈 420 : 제 4 렌즈
500 : 검출부 600 : 촬영부
610 : 대물렌즈 620 : 접안렌즈 또는 개구
630 : 디지털 카메라 또는 PMT 700 : 연산부
800 : 구동부 900: 결함위치 판단부
1000 : 3차원 영상 생성부
Claims (20)
- 단일 파장의 빛을 공급하는 광원부;
상기 광원부에서 방출된 빛을 디스플레이 패널로 입사시키는 조명부;
디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부로 보내주는 스캔부;
상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX를 확대하는 확대부;
상기 거리 ΔX를 측정하는 검출부;
상기 디스플레이 패널 상부에 위치하여 상기 디스플레이 패널에 대한 복수개의 2차원 영상을 촬영하는 촬영부; 및
상기 촬영부를 상기 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 이동시키는 구동부를 포함하며,
상기 검출부와 상기 디스플레이 패널과의 거리를 일정하게 유지한 상태에서,
상기 구동부는 상기 촬영부의 초점면을 상기 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 이동시키되, 초점 심도 이하의 거리로 움직이면서 디스플레이 패널 내부의 결함에 대한 이미지를 복수개 획득하고, 고주파 성분의 크기가 가장 큰 면을 결함의 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 검출부에서 측정된 거리 ΔX로부터, 상기 깊이 ΔZ를 연산하는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수개의 2차원 영상을 푸리에 변환하여, 결함의 정확한 위치를 파악하는 결함위치판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 복수개의 2차원 영상을 이용하여, 3차원 영상을 생성하고 결함의 위치를 표시하는 3차원영상생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 조명부는 제 1 거울 또는 제 1 렌즈를 포함하여, 광원부에서 방출한 빛을 일정 입사 각도 θ를 형성하며 디스플레이 패널로 입사시키는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스캔부는 제 2 거울 및 제 2 렌즈를 포함하여, 상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛이 검출부의 표면에 수직하게 입사하도록 광로를 변환하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 확대부는 초점거리를 다르게 갖는 제 3 렌즈 및 제 4 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 검출부는 반도체 위치 검출기(position sensitive detector)인 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 촬영부는 대물렌즈 및 접안렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 촬영부는 디지털 카메라를 더 포함하여, 촬영한 영상을 저장부에 기록할 수 있는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 촬영부는 포토멀티플라이어관(Photomultiplier tube) 및 조리개를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치.
- 단일파장의 빛을 공급하는 광원부; 상기 광원부에서 방출된 빛을 디스플레이 패널로 입사시키는 조명부; 디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부로 보내주는 스캔부; 상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX를 확대하는 확대부; 상기 거리 ΔX를 측정하는 검출부;및 상기 디스플레이 패널 상부에 위치하여 상기 디스플레이 패널에 대한 복수개의 2차원 영상을 촬영하는 촬영부; 및 상기 촬영부를 상기 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 이동시키는 구동부를 포함하는 결함 분포 3차원 광 계측 장치를 이용한 광 계측 방법에 있어서,
빛을 공급하는 광원공급단계;
상기 공급된 빛을 디스플레이 패널로 입사시키는 조명단계;
디스플레이 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛을 확대부로 보내주는 스캔단계;
상기 패널의 표면에서 반사된 빛과 깊이 ΔZ의 면에서 반사된 빛 사이의 거리 ΔX를 확대하는 확대단계;
상기 거리 ΔX를 측정하는 검출단계;
상기 디스플레이 패널의 복수개의 2차원 영상을 촬영하는 촬영단계; 및
디스플레이 패널의 깊이 방향을 z방향이라 할 때, 촬영부를 z방향으로 이동시키는 구동단계를 포함하되,
상기 구동단계는 상기 검출부와 상기 디스플레이 패널과의 거리를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 구동부가 상기 촬영부의 초점면을 상기 디스플레이 패널의 깊이 방향으로 이동시키되, 초점심도 이하의 거리로 움직이면서 디스플레이 패널 내부의 결함에 대한 이미지를 복수개 획득하고, 고주파 성분의 크기가 가장 큰 면을 결함의 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 방법.
- 제15항에 있어서,
상기 검출단계에서 측정된 거리 ΔX로부터, 상기 깊이 ΔZ를 연산하는 연산단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제15항에 있어서,
상기 복수개의 2차원 영상을 푸리에변환하여, 결함의 정확한 위치를 파악하는 결함위치 판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 방법.
- 제15항에 있어서,
상기 복수개의 2차원 영상을 이용하여, 3차원 영상을 생성하고 결함의 위치를 표시하는 3차원영상생성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 분포 3차원 광 계측 방법.
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| WO2013077508A1 (ko) * | 2011-11-24 | 2013-05-30 | 에스케이플래닛 주식회사 | 깊이 맵 생성 장치 및 방법과 이를 이용한 입체 영상 변환 장치 및 방법 |
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