KR101702841B1 - 편광 필름의 결함 모니터링 방법 - Google Patents

편광 필름의 결함 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광 필름의 결함 모니터링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (S1) 이송되는 편광 필름을 촬영하여 얼룩이 존재하는 영역을 선별하는 단계; (S2) 상기 얼룩 영역과 기준 영역의 밝기 차이를 측정하여 밝기 강도를 얻는 단계; (S3) 상기 각 얼룩들의 밝기 강도를 백분위로 환산하는 단계; 및 (S4) 상기 백분위가 65 내지 100인 밝기 강도 값 중 얼룩 대표값(G)을 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)이 결함 기준값을 초과하는 경우, 결함이 발생한 것으로 판정하는 단계;를 포함함으로써, 결함을 수치화하여 제품의 균일성을 향상시키고, 생산 라인에서 결함을 예측할 수 있도록 하여, 생산 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.

Description

편광 필름의 결함 모니터링 방법{METHOD FOR MONITORING DEFECT IN POLAROID FILMS}
본 발명은 편광 필름의 제조시 발생하는 얼룩 등의 결함을 용이하게 발견할 수 있는 편광 필름의 결함 모니터링 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이나, 유기 발광 디스플레이, 전계 방출 디스플레이(FED), 플라스마 표시 패널(PDP) 등 다양한 화상 표시 장치가 최근에 폭넓게 개발되고 사용되고 있다.
한편, 화상 표시 장치는 시장으로 출고되기 전 제조 과정 중에서 다양한 불량이 발생하게 되므로 여러 검사 과정을 거치게 되는데, 그 중에서 화상 표시 장치에서 가장 많이 사용되는 부품 중 하나가 편광 필름, 위상차 필름 등 여러 광학 필름이며, 따라서 광학 필름의 결함은 화상 표시 장치의 불량 원인의 주요 원인 중 하나이다. 광학 필름의 결함을 검출하는 것은 먼저 결함인지 여부를 판별하여 정확한 판정을 하며, 그 후 결함으로 판별되면 결함에 따른 수리(repair) 또는 폐기, 나아가 결함 원인의 제거 등은 제조 공정의 생산 수율 측면에서 중요한 부분이 아닐 수 없다.
광학 필름의 제조는 산업적인 대량 생산을 위해서는 통상적으로 라인 공정을 사용한다. 따라서, 결함의 검출은 라인의 특정 위치에서 광학 필름을 연속적으로 촬영하여 촬영된 부분에서 결함을 판별하는 것으로 이루어진다.
결함 판별에 있어서는, 종래에는 다양한 결함을 빠짐 없이 검출해내는 것이 중요하였다. 이와 관련하여, 한국공개특허 제2010-24753호는 이물을 포함하는 폐곡선과 이물의 면적을 비교하여 라인 형태의 이물을 판별하는 방법을 개시하고 있다.
그런데, 최근 광학 필름도 대형화 추세에 따라 부품의 원가가 상승함에 따라 보다 정확한 결함 판별 방법이 요구되고 있으며, 따라서, 여전히 결함을 정확하게 판별할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
특허문헌 1: 한국공개특허 제2010-24753호
본 발명은 결함을 정확하게 예상하여, 미리 공정 조건의 변경 등 신속한 대응으로 제품의 불량률을 현저히 저하시킬 수 있는 편광 필름의 모니터링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 생산 라인에서 결함을 예측하여, 생산 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 편광 필름의 결함 모니터링 방법을 제공한다.
1. (S1) 이송되는 편광 필름을 촬영한 이미지에서 얼룩이 존재하는 영역을 선별하는 단계;
(S2) 상기 이미지에서 각 얼룩별로 얼룩 영역과 기준 영역의 밝기 차이를 측정하여 밝기 강도를 얻는 단계;
(S3) 상기 각 얼룩들의 밝기 강도를 백분위로 환산하는 단계; 및
(S4) 상기 백분위가 65 내지 100인 밝기 강도 값 중 얼룩 대표값(G)을 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)이 결함 기준값을 초과하는 경우, 결함 발생을 경고하는 단계;
를 포함하는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
2. 위 1에 있어서, 상기 편광 필름의 촬영은,
상기 편광 필름의 일측에 배치되는 광원;
상기 편광 필름의 타측에 배치되는 촬영부; 및
상기 광원과 촬영부 사이에 배치되며 상기 편광 필름과 흡수축이 수직인 적어도 하나의 검사용 편광 필터;
를 포함하는 모니터링 장치에서 수행되는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
3. 위 2에 있어서, 상기 검사용 편광 필터는 상기 편광 필름을 기준으로 광원측 및 촬영부측에 각각 배치되며 그 흡수축이 서로 평행한, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
4. 위 1에 있어서, 상기 얼룩은 필름 진행방향의 변의 길이가 2mm 이상, 필름 진행방향과 수직인 변의 길이 1 내지 20mm인 사각형 내부에 포함되고, 기준 영역과의 밝기 차이가 3 내지 20 gray인, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
5. 위 1에 있어서, 상기 얼룩의 모양은 선형, 원형 및 타원형으로 이루어진 군에서 선택되는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
6. 위 1에 있어서, 상기 (S4) 단계에서 환산된 백분위가 80 내지 90인 밝기 강도 값 중 얼룩 대표값(G)을 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)이 결함 기준값을 초과하는 경우, 결함 발생을 경고하는 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
7. 위 1에 있어서, 상기 (S4) 단계에서, G값이 결함 기준값을 연속적으로 2회 이상 초과하는 경우, 결함 발생을 경고하는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
8. 위 1에 있어서, 상기 (S4) 단계에서, G값이 결함 기준값을 연속적으로 2회 이상 초과하면서 증가하는 경우, 결함 발생을 경고하는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
본 발명의 편광 필름의 결함 모니터링 방법은 결함을 정확하게 예상할 수 있는 방법을 제공함으로써, 미리 공정 조건의 변경 등 신속한 대응이 이루어질 수 있으므로, 제품의 불량률을 현저히 저하시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 편광 필름의 결함 모니터링 방법은 생산 라인에서 결함을 예측할 수 있어 생산 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서 편광 필름의 결함 모니터링 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2는 편광 필름의 결함 모니터링 방법에 사용되는 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 얼룩 결함의 일 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따른 결함 경고 데이터와 직교 b값의 데이터를 비교한 도면이다.
본 발명은 편광 필름의 결함 모니터링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (S1) 이송되는 편광 필름을 촬영한 이미지에서 얼룩이 존재하는 영역을 선별하는 단계; (S2) 상기 이미지에서 각 얼룩별로 얼룩 영역과 기준 영역의 밝기 차이를 측정하여 밝기 강도를 얻는 단계; (S3) 상기 각 얼룩들의 밝기 강도를 백분위로 환산하는 단계; 및 (S4) 상기 백분위가 65 내지 100인 밝기 강도 값 중 얼룩 대표값(G)을 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)이 결함 기준값을 초과하는 경우, 결함 발생을 경고하는 단계;를 포함함으로써, 결함을 정확하게 예상하여, 미리 공정 조건의 변경 등 신속한 대응이 이루어질 수 있으므로, 제품의 불량률을 현저히 저하시킬 수 있다. 또한, 생산 라인에서 결함을 예측할 수 있어 생산 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 필름의 결함 모니터링 방법의 순서도를 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 이송되는 편광 필름을 촬영한 이미지에서 얼룩이 존재하는 영역을 선별한다(S1).
통상적으로 편광 필름의 제조는 연속적인 공정, 예를 들면 롤 투 롤(Roll-to-Roll) 공정을 통해 이송되면서 이뤄진다. 따라서, 편광 필름의 결함을 판별하기 위해서는 일정 방향으로 이송되는 편광 필름의 상부에서 편광 필름을 촬영하여 편광 필름의 이미지를 획득한다.
본 발명에서 편광 필름의 촬영 이미지는 촬영부, 광원, 검사용 편광 필터를 포함하는 모니터링 장치(도 2 참조)를 통해 획득될 수 있다. 상기 모니터링 장치는 검사 대상 편광 필름의 일측에 광원, 편광 필름의 타측에 촬영부를 각각 배치시키고, 상기 광원과 촬영부 사이에 상기 편광 필름과 흡수축이 수직인 적어도 하나의 검사용 편광 필터를 배치시킨 것일 수 있으며, 상기 장치에서 검사 대상 편광 필름과 검사용 편광 필터를 통과하는 광을 촬영하여 촬영 이미지를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 모니터링 장치에서 검사용 편광 필터는 편광 필름을 기준으로 광원측에 1개 또는 촬영부측에 1개가 배치될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상기 검사용 편광 필터는 상기 편광 필름을 기준으로 광원측과 촬영부측에 각각 1개씩 배치될 수도 있다(도 2 참조). 이 경우, 두개의 검사용 편광 필터는 편광 필름과는 흡수축이 수직이나, 이들의 흡수축은 서로 평행하다. 광원측과 촬영부측에 각각 1개씩 편광 필터가 배치되는 경우 결함 검출의 신뢰도를 더 높일 수 있다.
검사 대상의 편광 필름이 양품이라면 편광 방향이 서로 수직인 편광 필터와 편광 필름 사이에 통과하는 광이 없게 되므로 검은색의 영상이 얻어지나, 검사 대상의 편광 필름에 얼룩이 존재하면 그 부분에서 편광의 방향이 바뀌므로 결국 광이 새어 나오게 되어 밝은 부분(즉, 얼룩 부분)이 존재하는 영상을 얻게 된다.
본 발명에 있어서, “얼룩”이란 편광 필름의 평균적인 균일성에서 벗어나는 부분으로서, 판별 결과에 따라 정상적인 범위 이내로 판정되거나(양품성(良品性) 얼룩), 또는 제품의 불량의 원인인 “결함”으로 판정될 수 있는 부분이다.
획득된 이미지에서 얼룩이 존재하는 영역을 선별하는 것은 편광 필름의 평균적인 균일성을 설정한 후 이를 벗어나는 부분(얼룩 부분)을 포함하는 영역의 이미지를 이미지 처리 소프트웨어 등을 사용하여 수행될 수 있다.
도 3은 얼룩 결함의 영상 사진이다.
상기 얼룩 영역의 구체적인 예를 들면, 필름 진행방향의 변의 길이가 2mm 이상, 필름 진행방향과 수직인 변의 길이 1 내지 20mm인 사각형 내부에 포함되고, 기준 영역과의 밝기 차이가 3 내지 20 gray인 영역일 수 있다.
상기 필름 진행방향의 변의 길이의 상한은 측정 대상의 필름의 길이 내라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 1m 간격으로 편광 필름을 촬영하는 경우, 얼룩 영역의 필름 진행방향의 변의 길이의 상한은 1m일 수 있다. 또한, 상기 얼룩 영역의 모양은 특별히 한정되지 않으나, 선형, 원형, 타원형일 수 있다.
이후, 상기 이미지에서 각 얼룩별로 얼룩 영역과 기준 영역의 밝기 차이를 측정하여 밝기 강도를 얻는다(S2).
본 발명에서 “기준 영역”이란, 편광 필름에 결함이 없는 부분으로, 상기 영역에 광을 조사시 편광 방향이 서로 수직인 편광 필름과 검사용 편광 필터를 통과하는 광이 없어 검은색의 영상 이미지를 얻을 수 있는 부분을 의미한다.
또한, 본 발명에서 “밝기 강도”란, 선별된 얼룩 영역과 기준 영역에서의 밝기 차이 값을 의미하는 것으로서, 차이가 클수록 그 강도가 크다.
다음으로, 상기 각 얼룩들의 밝기 강도를 백분위로 환산한다(S3).
이후, 상기 백분위가 65 내지 100인 밝기 강도 값 중 얼룩 대표값(G)을 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)이 결함 기준값을 초과하는 경우 결함 발생을 경고한다(S4).
본 발명에서 “얼룩 대표값” 이란, 얼룩들의 밝기 강도 값 중에서 결함의 발생 확률이 높은 것으로 미리 선정된 값이다. 이는 특별히 한정되지 않고, 적용되는 제품의 특성에 따라, 또는 어느 정도의 신뢰도로 결함을 검출할지에 따라, 또는 제품에 요구되는 무결성 정도에 따라 달라질 수 있으며, 가장 우수한 신뢰도로 결함을 검출하기 위해서는 상기 밝기 강도의 백분위 값 중 65백분위 내지 100백분위 중에서 선택한다. 예를 들면, 85백분위의 밝기 강도 값을 얼룩 대표값으로 지정할 수 있다.
“백분위(percent rank)”란 한 주어진 집단의 밝기 강도 분포상에서 각 밝기 강도의 상대적 위치를 나타내는 값으로서, 한 집단의 밝기 강도 분포 상에서 어떤 일정한 밝기 강도에 대한 백분위란 그 밝기 강도 미만에 놓여 있는 사례의 전체 사례에 대한 백분율을 말한다. 백분위를 산출하는 방법은 통상적으로 알려진 방법에 의해 구할 수 있다.
예를 들어, 얼룩의 밝기 강도를 측정하고, 그 중 85 백분위의 밝기 강도가 3.0이라면, 밝기 강도가 3.0 미만인 얼룩들이 전체 대상 얼룩의 85%임을 의미한다.
본 발명에서 “결함 기준값” 이란, 기결정된 결함 경고용 밝기 강도값으로서, G값이 상기 결함 기준값을 초과하면 결함의 발생 확률이 높은 것으로 미리 선정된 값이다. 이는 특별히 한정되지 않고, 적용되는 제품의 특성에 따라, 또는 어느 정도의 신뢰도로 결함을 검출할지에 따라, 또는 제품에 요구되는 무결성 정도에 따라 달라질 수 있다.
상기 결함 기준값은 실제 결함으로 판정하는 밝기 강도의, 예를 들면 80%, 90%, 95%, 100%의 밝기 강도로 선정될 수 있다.
단, 촬영한 이미지에서 얼룩이 1개만 검출된 경우에는 그 얼룩의 밝기 강도 값을 결함 기준값과 비교한다.
상기 환산된 백분위가 65 내지 100인 밝기 강도 값 중 얼룩 대표값(G)을 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)을 결함 기준값과 비교하는 경우, 결함의 발생 확률을 보다 정확하게 예측할 수 있으며, 이로써, 미리 공정 조건의 변경 등 신속한 대응으로 제품의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 것으로 판단된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (S4) 단계에서 백분위가 80 내지 90백분위인 밝기 강도 값 중 얼룩 대표값(G)을 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)이 결함 기준값을 초과하는 경우, 얼룩 결함의 발생 확률이 높아 결함 발생을 경고할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (S4) 단계에서 G값이 결함 기준값을 연속적으로 2회 이상 초과하는 경우, 결함의 발생을 경고할 수 있으며, 이 경우 결함 발생 확률이 더 높은 것으로 판단된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, G값이 결함 기준값을 연속적으로 2회 이상 초과하면서 증가하는 경우, 결함의 발생을 경고할 수 있으며, 이 경우 결함 발생 확률이 더 높은 것으로 판단된다.
G값이 결함 기준값을 연속적으로 초과하는 횟수는 제품에 요구되는 무결성 정도에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 가장 높은 수준의 신뢰도로 결함을 검출하기 위해서는 초과 횟수가 2회 이상인 경우, 결함이 발생한 것으로 할 수 있다. 또한, G값이 결함 기준값을 연속적으로 2회 이상 초과하면서 증가하는 경우, 그 증가율이 클수록 결함 발생 확률이 더 높아질 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
롤 투 롤 공정에 의해 제조되는 편광 필름을 진행방향으로 1m씩 촬영하였고, 필름 진행방향의 변의 길이가 2mm 이상, 필름 진행방향과 수직인 변의 길이가 1 내지 20mm인 사각형 내부에 포함되고 기준 영역과의 밝기 차이가 3 내지 20 gray인 얼룩을 대상으로 각 얼룩 영역의 밝기를 측정하였다.
이후, 얼룩 영역과 기준 영역의 밝기 차이를 측정하여 밝기 강도를 산출하고, 이를 백분위로 환산하였다.
상기 환산값의 85백분위의 밝기 강도 값을 얼룩 대표값(G값)으로 선정하여 G값이 결함 기준값인 3.2를 초과하는 경우 결함 발생을 경고하였다.
상기와 같은 방법으로 500,000m의 편광 필름에 대해 결함 모니터링을 수행하였다.
시험 방법 : 직교b 값 판정
동일한 검사 대상 편광 필름에 대하여 직교 b값을 측정하였으며, 상기 실시예 1의 결함 모니터링 결과와 비교하여, 그 결과 데이터를 도 4에 도시하였다.
하기 기준에 따라 결함 발생을 판정할 수 있으며, 직교 b값과 밝기 강도 값은 서로 반비례하는 경향성을 갖는다.
<직교 b값의 결함 판정 기준>
양품: -0.7 초과인 경우
결함 발생 경고: -0.9 초과 -0.7이하인 경우
불량: -0.9 이하인 경우
도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 결함 모니터링 방법에 따른 G값의 변화는 측정된 직교 b값과 그 변화 양상이 일치하였으며, 따라서, 본 발명의 모니터링 방법은 결함 예측 확률이 매우 뛰어난 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. (S1) 이송되는 편광 필름을 촬영한 이미지에서 얼룩이 존재하는 영역을 선별하는 단계;
    (S2) 상기 이미지에서 각 얼룩별로 얼룩 영역과 기준 영역의 밝기 차이를 측정하여 밝기 강도를 얻는 단계;
    (S3) 상기 각 얼룩들의 밝기 강도를 백분위로 환산하는 단계; 및
    (S4) 상기 백분위가 65 내지 100인 밝기 강도 값들 중 미리 선정된 특정 백분위의 밝기 강도 값을 얼룩 대표값(G)으로 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)이 결함 기준값을 초과하는 경우, 결함 발생을 경고하는 단계;
    를 포함하는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 편광 필름의 촬영은,
    상기 편광 필름의 일측에 배치되는 광원;
    상기 편광 필름의 타측에 배치되는 촬영부; 및
    상기 광원과 촬영부 사이에 배치되며 상기 편광 필름과 흡수축이 수직인 적어도 하나의 검사용 편광 필터;
    를 포함하는 모니터링 장치에서 수행되는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 검사용 편광 필터는 상기 편광 필름을 기준으로 광원측 및 촬영부측에 각각 배치되며 그 흡수축이 서로 평행한, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 얼룩은 필름 진행방향의 변의 길이가 2mm 이상, 필름 진행방향과 수직인 변의 길이가 1 내지 20mm인 사각형 내부에 포함되고, 기준 영역과의 밝기 차이가 3 내지 20 gray인, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 얼룩의 모양은 선형, 원형 및 타원형으로 이루어진 군에서 선택되는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 (S4) 단계에서 환산된 백분위가 80 내지 90인 밝기 강도 값들 중 미리 선정된 특정 백분위의 밝기 강도 값을 얼룩 대표값(G)으로 선정하고, 상기 얼룩 대표값(G)이 결함 기준값을 초과하는 경우, 결함 발생을 경고하는 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 (S4) 단계에서, G값이 결함 기준값을 연속적으로 2회 이상 초과하는 경우, 결함 발생을 경고하는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 (S4) 단계에서, G값이 결함 기준값을 연속적으로 2회 이상 초과하면서 증가하는 경우, 결함 발생을 경고하는, 편광 필름의 결함 모니터링 방법.
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