KR102314469B1 - 표면 결함 검사 장치 및 그것을 이용한 표면 결함 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 조사각이 40~50도가 되도록 대상재 표면에 빛을 조사하며 이미지를 찍고, 촬영된 표면 이미지에 결함의심부가 있을 경우 결함의심부가 기준치 보다 밝으면 결함부가 아닌 것으로 판정하고, 기준치 보다 어두우면 결함부인 것으로 판정하는 표면 결함 검사 방법을 개시한다.

Description

표면 결함 검사 장치 및 그것을 이용한 표면 결함 검사 방법 {Surface defect inspecting apparatus and the inspecting method using the same}

본 발명의 실시예들은 표면 결함을 검사하는데 사용되는 장치 및 그것을 이용한 표면 결함 검사 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기 발광 표시 장치나 액정 표시 장치와 같은 평판 디스플레이 장치는 화상이 구현되는 디스플레이 패널 위를 윈도우가 덮어서 보호해주는 구조로 이루어져 있다. 통상 사용자가 이 윈도우를 통해 평판 디스플레이 장치에서 구현되는 화상을 보게 되므로, 만일 윈도우에 크랙(crack)이나 덴트(dent)와 같은 결함부가 있으면 선명한 화상을 보기가 어려워진다.

따라서, 이러한 윈도우와 같이 표면 상태가 중요한 요소들은 표면에 결함부가 있는지를 검사하는 과정을 거치게 된다.

본 발명의 실시예들은 표면 결함 검사 장치 및 그것을 이용한 표면 결함 검사 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 대상재 표면에 빛을 조사하는 조명부와, 상기 대상재의 표면 이미지를 찍는 촬영부를 포함하며, 상기 조명부에서 상기 대상재로 조사되는 입사광과 상기 대상재에서 상기 촬영부로 반사되는 반사광의 사이각은 40~50도인 표면 결함 장치를 제공한다.

상기 조명부는 상기 대상재로 조사되는 빛의 각도를 조정할 수 있다.

상기 조명부는 돔형 갓부재의 내벽에 다수열의 LED가 배치된 돔조명을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 조명부와 촬영부를 준비하는 단계; 상기 조명부를 가동하여 상기 대상재로 조사되는 입사광과 상기 대상재에서 상기 촬영부로 반사되는 반사광의 사이각이 40~50도가 되도록 상기 대상재 표면에 빛을 조사하는 단계; 상기 조명부의 빛이 조사된 상기 대상재의 표면 이미지를 상기 촬영부로 찍는 단계; 상기 촬영된 표면 이미지에 결함의심부가 있는지 확인하는 단계; 및 상기 결함의심부가 기준치 보다 밝으면 결함부가 아닌 것으로 판정하고, 상기 기준치 보다 어두우면 결함부인 것으로 판정하는 단계를 포함하는 표면 결함 검사 방법을 제공한다.

상기 조명부는 돔형 갓부재의 내벽에 다수열의 LED가 배치된 돔조명을 포함하며, 상기 다수열의 LED중 선택된 열의 LED만 발광시킴으로써 상기 40~50도 조사 각도를 구현할 수 있다.

상기 대상재의 동일 위치를 복수 회 촬영하여 그 밝기의 평균으로 상기 결함부 여부를 판정할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 표면 결함 검사 장치 및 그것을 이용한 표면 결함 검사 방법에 의하면, 크랙이나 덴트와 같은 실제 결함부와 표면에 묻은 오염물을 구분할 수 있게 되므로 더 정확한 표면 검사를 수행할 수 있게 되며, 따라서 불필요한 불량 판정을 줄일 수 있어서 생산효율 향상을 기대할 수 있다.

도 1은 일반적인 평판 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 윈도우 표면을 확대한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표면 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 장치를 이용한 표면 결함 검사 과정을 보인 플로우 챠트이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1은 일반적인 평판 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 예컨대 유기 발광 표시 장치나 액정 표시 장치와 같은 평판 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널(10) 위에 윈도우(20)가 결합된 구조로 이루어져 있다.

여기서, 상기 디스플레이 패널(10)은 화상이 구현되는 요소로서, 기판(11) 위에 디스플레이부(12) 및 그 디스플레이부(12)를 덮어서 보호해주는 봉지부재(13)가 형성된 구조를 갖는다. 상기 기판(11)과 봉지부재(13)는 단단한 재질로 이루어질 수도 있고, 플렉시블 평판 디스플레이 장치의 경우라면 유연하게 휘어질 수 있는 재질로 이루어질 수도 있다.

상기 윈도우(20)는 디스플레이 패널(10)을 덮어서 보호해주면서 사용자가 디스플레이부(12)에서 구현된 화면을 들여다보게 해주는 투명창의 역할을 하는 것으로, 예컨대 글라스 재질로 이루어질 수 있으며, 또는 폴리아미드(polyamide), 폴리우레탄(polyurethane), 실리콘(silicone), 폴리카보네이트(polycarbonate), PET, 폴리아라미드(polyaramid), 폴리이미드(polyimide) 등과 같은 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다.

한편, 이 윈도우(20)는 상기와 같이 화면을 들여다보는 투명창이기 때문에 그 표면 에 결함부가 있으면 깨끗한 화면을 볼 수가 없어서 제품의 가치가 급락한다.

따라서, 본 실시예는 이러한 윈도우(20)와 같이 표면 상태가 매우 중요한 부품의 표면 검사를 정확하게 할 수 있는 방안을 제시한다.

그런데, 도 2에 예시된 바와 같이 윈도우(20) 표면에는 크랙(crack)이나 덴트(dent) 같은 실제 결함부(1)가 존재할 수도 있지만, 단순히 표면에 이물이 묻어서 마치 결함부인 것처럼 착각하게 만드는 표면오염부(2)가 존재할 수도 있다. 상기 참조부호 1과 2를 결함의심부라고 할 때, 참조부호 1만 실제 제품의 불량에 해당하는 결함부(1)이고, 참조부호 2는 간단히 털거나 닦아내기만 하면 없어지는 것이기 때문에 제품 불량으로 볼만한 결함은 아니다.

그럼에도 불구하고, 표면오염부(2)까지 실제 결함부(1)와 같은 것으로 인식하게 되면, 불필요한 불량 판정이 늘어나게 되어 생산 효율이 급격히 떨어질 수 있다. 따라서, 실제 결함부(1)와 표면오염부(2)을 신속하면서도 효과적으로 구분해낼 수 있는 방안이 필요하다.

도 3은 이러한 방안이 적용된 본 실시예의 표면 결함 검사 장치를 도시한 것이다.

상기 표면 결함 검사 장치에는, 검사 대상재로 예시된 윈도우(20)에 빛을 조사하는 조명부(100)와, 그 조명부(100)로 밝게 비춰진 윈도우(20)의 표면 이미지를 촬영하는 촬영부(200)가 구비되어 있다.

먼저, 상기 조명부(100)는 속이 빈 원뿔대 모양의 갓부재(111)의 내벽에 다수의 LED(L1,L2,L3,L4)가 복수열로 설치된 돔조명(110)을 구비하고 있다. 따라서, 컨트롤러(300)가 다수의 LED(L1,L2,L3,L4)들을 온(on) 시키면 그 빛이 윈도우(20)에 조사되어 표면을 밝게 비추게 된다.

그리고, 상기 촬영부(200)는 상기 갓부재(111)의 중심에 있는 구멍(111a)을 통해 윈도우(20)를 촬영할 수 있도록 설치되어 있다.

따라서, 검사가 시작되면 컨트롤러(300)가 돔조명(110)를 가동하여 윈도우(20) 표면을 환하게 비추고, 상기 촬영부(200)가 그 환하게 비춰진 윈도우(20) 표면의 이미지를 촬영하여 결함의심부가 있는지를 확인하게 된다.

이때, 만일 돔조명(110)에 있는 다수 열의 LED(L1,L2,L3,L4)들을 모두 온(on) 시켜서 촬영하면, 전술한 실제 결함부(1)와 표면오염부(2)가 거의 비슷하게 찍히기 때문에 구분해내기가 어렵다.

따라서, 이를 쉽게 구분할 수 있도록 도 3과 같이 돔조명(110)에서 윈도우(20)에 조사되는 빛과, 윈도우(20)로부터 촬영부(200)로 반사되는 빛 사이의 각도(θ: 이하 조사각이라 함)가 40~50도(바람직하게는 45도)가 되도록 조정한다. 그러니까, 다수 열의 LED(L1,L2,L3,L4)들 중 조사각이 40~50도 각도가 될 수 있는 열의 LED만 온(on)시키고, 나머지 열은 오프(off)시키는 것으로, 도 3의 경우라면 컨트롤러(300)가 L3열의 LED만 온(on)시키고 L1,L2,L4열은 오픈(off)시킨다.

이와 같이 조사각이 40~50도가 되게 하여 표면 이미지를 촬영하게 되면, 크랙이나 덴트와 같이 표면에서 음각으로 패인 실제 결함부(1)는 주변 보다 어둡게 나오고, 표면오염부(2)와 같이 그렇지 않은 부위는 주변 보다 밝게 나온다.

따라서, 촬영된 표면 이미지를 보고, 주변보다 밝기가 유난히 다른 부위가 있으면 결함의심부로 분류하고, 그 중에서 주변보다 밝기가 밝은 부위는 단순한 표면오염부(2)로, 주변보다 밝기가 어두운 부위는 실제 결함부(1)로 판별할 수 있다.

이렇게 하면, 단순한 표면오염부(2)를 실제 결함부(1)로 인식하는 오판률이 극히 낮아지기 때문에 불필요한 불량 판정을 줄일 수 있어서 생산 효율을 크게 개선할 수 있다.

상기한 표면 결함 검사 장치를 이용한 검사 과정을 도 4의 플로우 챠트를 참조하여 정리하면 다음과 같다.

일단, 검사 개시되면, 상기 컨트롤러(300)가 돔조명(110)의 L3열 LED들을 온(on)시켜서 대상재인 윈도우(20)에 대해 조사각 40~50도의 조명 상태를 만든다(S1).

이 상태에서 상기 촬영부(200)를 가동하여 조사각 40~50도로 조명이 비춰진 윈도우(20)의 표면 이미지를 촬영한다(S2).

그리고, 컨트롤러(300)는 그 촬영된 이미지로부터 주변보다 유난히 밝기가 다른 결함의심부가 있는지를 확인한다(S3).

만일, 결함의심부가 있다면, 무조건 불량으로 간주하는 것이 아니라, 기준이 되는 주변 밝기 보다 더 밝은지 어두운지를 확인한다(S4).

그래서, 주변 밝기 보다 더 밝은 결함의심부라면 단순한 표면오염부(2)로 간주하여 결함부가 아닌 것으로 판정한다(S5).

그러나, 만일 주변 밝기 보다 더 어두운 결함의심부라면 실제 결함부(1)로 판정한다(S6).

이와 같이 결함의심부를 실제 결함부(1)와 단순한 표면오염부(2)로 신속하게 구분하여 판정함으로써 불필요하고 부정확한 불량 판정을 줄일 수 있고, 검사의 신뢰도를 높일 수 있으며, 결과적으로 생산 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 도 3에 표시한 바와 같이 조명부(100)와 촬영부(200) 등은 고정된 상태에서 윈도우(20)가 움직이면서 전면(全面)을 스캔하며 촬영하게 되는데, 1회 스캔만 진행할 수도 있고, 2회 이상 복수회 스캔을 실시하여 그 평균 밝기를 가지고 결함부 여부를 판정하도록 운영할 수도 있다. 아무래도 동일 위치를 여러 번 촬영하여 판정하게 되면 검사의 신뢰도는 좀 더 높아질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 디스플레이 패널 11: 기판
12: 봉지부재 13: 디스플레이부
20: 윈도우 100: 조명부
110: 돔조명 111: 갓부재
200: 컨트롤러

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 조명부와 촬영부를 준비하는 단계;
   상기 조명부를 가동하여 대상재로 조사되는 입사광과 상기 대상재에서 상기 촬영부로 반사되는 반사광의 사이각이 40~50도가 되도록 상기 대상재 표면에 빛을 조사하는 단계;
   상기 조명부의 빛이 조사된 상기 대상재의 표면 이미지를 상기 촬영부로 찍는 단계;
   상기 촬영된 표면 이미지에 결함의심부가 있는지 확인하는 단계; 및
   상기 결함의심부가 기준치 보다 밝으면, 상기 대상재의 표면에 묻은 오염물에 대응하는 결함부가 아닌 것으로 판정하고, 상기 기준치 보다 어두우면, 상기 대상재의 표면에 발생된 크랙이나 덴트에 대응하는 실제 결함부인 것으로 판정하는 단계;를 포함하되,
   상기 조명부는 다수열의 LED를 포함하되,
   상기 다수열의 LED중 선택된 열의 LED만 발광시키는 것에 의하여 상기 40~50도 조사 각도를 구현하는 표면 결함 검사 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 조명부는 돔형 갓부재의 내벽에 상기 다수열의 LED가 배치된 돔조명을 포함하는 표면 결함 검사 방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 대상재의 동일 위치를 복수 회 촬영하여 그 밝기의 평균으로 상기 결함부 여부를 판정하는 표면 결함 검사 방법.

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