KR102607505B1 - 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템 - Google Patents

다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템에 관한 것이다. 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템은 피검사 대상(11)으로부터 방출되는 광을 유도하도록 원주 방향을 따라 서로 분리되어 배치된 다수 개의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N); 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)에 의하여 유도된 광을 측정 수단(17)으로 유도하는 광 유도 유닛(15); 및 광 유도 유닛(15)과 측정 수단(17)을 연결하는 스펙트럼 섬유(spectrum fiber)(16)를 포함하고, 다수 개의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)은 광의 유도를 위한 유도 수단을 가진다.

Description

다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템{A System for Measuring a Property of a Light from Multi-Directions}
본 발명은 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 디스플레이에 대한 다양한 각도의 분광 특성 측정이 가능한 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템에 관한 것이다.
다양한 종류의 디스플레이에 표시되는 영상에 대한 휘도, 색감 또는 이와 유사한 광 특성은 정해진 시야각의 범위에서 각도에 관계없이 균일성이 유지되는 것이 유리하다. 이와 같은 다양한 각도에서 광 특성이 균일한 디스플레이의 제조를 위하여 다양한 각도에서 바라본 디스플레이의 광 특성이 측정되고, 이에 기초하여 디스플레이 구조가 설계되어야 한다. 다양한 각도에서 디스플레이의 광 특성을 측정하기 위하여 디스플레이를 기준으로 정해진 반지름을 가지는 원주 방향을 따라 각도 별로 다수 개의 측정기를 설치하여 분광 특성이 측정될 수 있다. 그러나 이와 같은 구조의 측정기는 검사 시스템의 제조, 유지 또는 관리 비용이 상승되도록 하고, 서로 다른 측정기 사이에 측정 오차가 발생되어 일관적이며 객관적인 데이터의 확보가 어렵다는 단점을 가진다. 특허공개번호 10-2014-0036907은 디스플레이 패널의 휘도가 어느 정도 불균일 한지를 측정하는 방법에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2015-0137196은 휘도 및 색도 분포 측정 장치에 대하여 개시한다. 이와 같은 선행기술은 서로 다른 각도에서 디스플레이로부터 방출되는 광 특성을 측정할 수 있는 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허공개번호 10-2014-0036907(삼성디스플레이 주식회사, 2014.03.26. 공개) 디스플레이 패널 휘도의 불균일도 측정 방법 선행기술 2: 특허공개번호 10-2015-0137196(주식회사 맥사이언스, 2015.12.09. 공개) 휘도 및 색도 분포 측정 장치
본 발명의 목적은 복수 개의 광섬유(optical fiber)를 통하여 획득된 광 신호를 하나의 광섬유를 경유하여 하나의 분광기와 같은 측정 모듈로 전달하여 다양한 각도에서 획득된 광 신호의 특성이 오차가 없이 측정될 수 있도록 하는 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템은 피검사 대상으로부터 방출되는 광을 유도하도록 원주 방향을 따라 서로 분리되어 배치된 다수 개의 광 유입 유닛; 광 유입 유닛에 의하여 유도된 광을 측정 수단으로 유도하는 광 유도 유닛; 및 광 유도 유닛과 측정 수단을 연결하는 스펙트럼 섬유(spectrum fiber)를 포함하고, 다수 개의 광 유입 유닛은 광의 유도를 위한 유도 수단을 가진다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 유도 수단은 셔터 또는 미러를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 유도 수단은 광 유입 유닛을 기준으로 회전하는 회전 유도 유닛이 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 하나의 광 유입 유닛으로 광이 유입되는 과정에서 다른 광 유입 유닛에 대한 광 유입이 차단된다.
본 발명에 따른 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템은 디스플레이를 기준으로 다양한 각도에 따라 광 신호의 수신이 가능한 다수 개의 광섬유를 원주 방향을 따라 배치하여 서로 다른 각도에 대한 색도 또는 휘도와 같은 광 특성을 측정한다. 서로 다른 지점에서 탐지된 다수 개의 광 특성은 각각의 광섬유를 경유하여 예를 들어 스펙트럼 측정기와 같은 하나의 분광기에 연결된 하나의 스펙트럼 섬유로 전송될 수 있다. 예를 들어 하나의 스펙트럼 섬유가 모터 회전축에 연결될 수 있고, 다수 개의 광섬유와 하나의 스펙트럼 섬유 사이에 스펙트럼 섬유와 연동되도록 하나의 개구부가 형성되어 모터 회전축의 각도에 따라 회전되면서 개구부를 통하여 유입될 수 있다. 그리고 유입된 광이 스펙트럼 섬유(spectrum fiber)를 통하여 스펙트럼 측정기와 같은 분석 장치로 전달되어 광 특성이 분석될 수 있다. 이와 같이 서로 다른 위치에 배치된 다수 개의 광섬유로부터 하나의 스펙트럼 섬유로 탐지 광이 전달되어 측정 오차가 감소되고 제조 및 관리가 용이하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 특성 검사 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 특성 검사 시스템이 적용된 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 특성 검사 시스템이 적용된 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 피검사 대상(11)으로부터 방출되는 광을 유도하도록 원주 방향을 따라 서로 분리되어 배치된 다수 개의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N); 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)에 의하여 유도된 광을 측정 수단(17)으로 유도하는 광 유도 유닛(15); 및 광 유도 유닛(15)과 측정 수단(17)을 연결하는 스펙트럼 섬유(spectrum fiber)(16)를 포함하고, 다수 개의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)은 광의 유도를 위한 유도 수단을 가진다.
피검사 대상(11)은 디스플레이가 될 수 있고, 예를 들어 스마트폰, 노트북, 태블릿 전자기기 또는 이와 유사한 형태의 전자기기용 디스플레이가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 디스플레이는 다양한 형상을 가질 수 있고, 예를 들어 사각형이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 피검사 대상(11)에서 표시되는 이미지는 다양한 방향에서 볼 수 있고, 예를 들어 피검사 대상(11)의 표시 평면에 대하여 수직이 되는 방향, 30도 또는 45도가 되는 방향과 같이 다양한 시선 각도에서 볼 수 있다. 그리고 디스플레이는 시선 각도에 관계없이 시야각의 범위에서 균일한 광 특성을 가질 필요가 있다. 피검사 대상(11)에 대한 시야각이 결정되고, 시야각의 범위에서 다수 개의 시선 각도가 설정될 수 있다. 예를 들어 도 1에 표시된 것처럼, 5개의 서로 다른 시선 각도가 결정되고, 시선 각도의 방향의 방출되는 각각의 탐지 광(AR1 내지 ARN)의 휘도 또는 색감이 분석될 수 있다. 피검사 대상(11)으로부터 서로 다른 각도로 방출되는 탐지 광(AR1 내지 ARN)은 탐지 블록(12)에 설치된 각각의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)으로 유입될 수 있다. 탐지 블록(12)은 피검사 대상(11)을 중심으로 구형으로 형성될 수 있다. 피검사 대상(11)으로부터 탐지 블록(12)으로 다양한 방향을 이미지 광이 방출될 수 있고, 탐지 블록(12)의 미리 결정된 위치에 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)이 설치될 수 있다. 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)은 탐지 블록(12)의 미리 결정된 위치에 배치될 수 있고, 각각의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)이 배치될 수 있다. 서로 다른 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)은 서로 다른 시선 각도에 배치될 수 있고, 피검사 대상(11)으로부터 서로 다른 각도로 방출된 광은 서로 다른 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)으로 유입될 수 있다. 그리고 각각의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)으로 유입된 광은 전송 경로(14_1 내지 14_N)을 따라 전송되어 광 유도 유닛(15)으로 유도될 수 있다. 각각의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)으로 유입된 광은 각각의 전송 경로(14_1 내지 14_N)을 따라 동일 한 광 유도 유닛(15)으로 전송될 수 있다. 각각의 전송 경로(14_1 내지 14_N)는 예를 들어 광섬유(optical fiber)와 같은 광의 전송이 가능한 다양한 경로 수단이 될 수 있다. 전송 경로(14_1 내지 14_N)는 광을 정해진 위치로 전송할 수 있는 반사 수단 또는 전송 홀 또는 이와 유사한 광 경로 형성 수단을 포함할 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 하나의 광 유입 유닛(13_1)으로 광이 유입되는 과정에서 다른 광 유입 유닛(13_2 내지 13_N)에 대한 광 유입이 차단될 수 있다. 구체적으로 제1 광 유입 유닛(13_1)으로 광이 유입되는 과정에서 제2 내지 제N 광 유입 유닛(13_2 내지 13_N)으로 광이 유입되는 것이 차단될 수 있다. 또한 제2 광 유입 유닛(13_2)으로 광이 유입되는 과정에서 제1 광 유입 유닛(13_1) 및 제3 내지 제N 광 유입 유닛(13_1, 13_3 내지 13_N)으로 광이 유입되는 것이 차단될 수 있다. 각각의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)에 개폐 가능한 셔터가 설치될 수 있고, 셔터의 작동에 의하여 광이 유입되거나 또는 차단될 수 있다. 광의 유입 또는 차단은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 이와 같이 하나의 광 유입 유닛(예를 들어 13_1)으로 광이 유입되는 과정에서 다른 광 유입 유닛(예를 들어 13_2 내지 13_N)으로 광이 유입되는 것을 차단하는 것에 의하여 측정 대상이 되는 광에 대한 간섭이 방지될 수 있다. 광 유도 유닛(15)은 각각의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)으로부터 전송된 광을 스펙트럼 섬유(16)를 분광기와 같은 측정기(17)로 전송하는 기능을 가질 수 있다. 스펙트럼 섬유(16)는 광섬유 또는 이와 유사한 도파관 기능을 가지는 다양한 광 유도 수단이 될 수 있고, 측정기(17)는 분광기가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다양한 측정기(17)에 의하여 각각의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)을 통하여 유입된 광의 스펙트럼이 분석될 수 있고, 이에 의하여 디스플레이와 같은 피검사 대상(11)의 서로 다른 시선 각도에 대한 광 특성이 측정될 수 있다. 아래에서 이와 같은 검사 시스템이 적용된 실시 예에 대하여 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 특성 검사 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 스펙트럼 섬유(16)는 광섬유가 될 수 있고, 전송 경로(14_1 내지 14_N)가 또한 광섬유가 될 수 있다. 스펙트럼 섬유(16)의 한쪽 끝 부분에 측정기에 연결되는 커넥터(25)가 결합될 수 있고, 스펙트럼 섬유(16)의 다른 끝은 반지름 방향으로 연장되는 각각의 전송 경로(14_1 내지 14_N)가 연결될 수 있다. 이와 같이 하나의 광섬유가 서로 분기되는 다수 개의 광섬유와 연결되어 광 손실 또는 외부 간섭이 없이 각각의 분기 광섬유를 통하여 유도 광섬유로 광이 전송될 수 있다. 각각의 전송 경로(14_1 내지 14_N)의 끝 부분에 광의 유입을 위한 유입 카메라(22_1 내지 22_N)가 전송 커넥터(24_1 내지 24_N)에 의하여 결합될 수 있다. 각각의 유입 카메라(22_1 내지 22_N)의 앞쪽에 개폐 가능한 셔터(21_1 내지 21_N)가 설치될 수 있고, 각각의 셔터(21_1 내지 21_N)의 개폐에 의하여 광이 입구(23_1 내지 23_N)을 통하여 유입 카메라(22_1 내지 22_N)로 유입되어 스펙트럼 섬유(16)를 경유하여 측정기로 전송될 수 있다. 각각의 셔터(21_1 내지 21_N)의 개폐 시간이 설정될 수 있고, 각각의 셔터(21_1 내지 21_N)가 정해진 시간 간격으로 순차적으로 열릴 수 있다. 셔터(21_1 내지 21_N)의 개폐는 자동으로 조절될 수 있고, 전송 경로(14_1 내지 14_N)는 측정되어야 하는 시선 각도에 따라 다양한 개수 또는 다양한 방향으로 설정될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 특성 검사 시스템이 적용된 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 서로 다른 시선 각도에서 유입되는 광은 미러(34_1 내지 34_N)에 의하여 스펙트럼 섬유로 유도될 수 있다. 다수 개의 카메라 유닛의 광학계 경통(31_1 내지 31_N)이 미리 결정된 위치에 배치될 수 있고, 각각의 광학계 경통(31_1 내지 31_N)으로 서로 다른 시선 각도의 광이 유입될 수 있다. 광섬유를 포함하는 스펙트럼 섬유는 수광 유닛(35) 및 전송 유닛(36)으로 이루어질 수 있고, 정해진 방향으로 연장되도록 설치될 수 있다. 스펙트럼 섬유는 정해진 방향을 향하도록 고정될 수 있고, 다수 개의 광학계 경통(31_1 내지 13_N)은 서로 분리되어 스펙트럼 섬유의 연장 방향에 대하여 90도 또는 이와 다른 미리 결정된 각도로 정렬될 수 있다. 각각의 광학계 경통(31_1 내지 31_N)의 한쪽에 광 탐지 유닛(32)이 결합되고, 다른 쪽에 초점 렌즈(33)가 결합될 수 있다. 피검사 대상으로 방출되어 광섬유를 통하여 유입된 광이 각각의 카메라 유닛에 설치된 광 탐지 유닛(32)을 경유하여 각각의 초점 렌즈(33)로 유도될 수 있고, 각각의 초점 렌즈(33)의 초점 위치에 미러(34_1 내지 34_N)에 의하여 광이 수광 유닛(35)으로 유입될 수 있다. 수광 유닛(35)으로 유입된 광은 전송 유닛(36)을 통하여 측정기로 유도되어 분석될 수 있다. 미러(34_1 내지 34_N)에 의한 광의 유도는 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 각각의 초점 렌즈(34_1 내지 34_N)의 초점 위치에 미러(34_1 내지 34_N)가 설치되고, 각각의 미러(34_1 내지 34_N)의 방향이 조절될 수 있다. 또는 광학계 경통(31_1 내지 31_N)에 셔터가 설치될 수 있다. 또는 하나의 미러(예를 들어 34_1)가 각각의 초점 위치로 이동되어 각각의 카메라 유닛을 통하여 전송된 광을 수광 유닛(35)으로 유도할 수 있다. 구체적으로 하나의 미러(예를들어 34_1)가 선형으로 이동되면서 각각의 초점 위치에서 각각의 카메라 유닛을 통하여 전송되는 광을 수광 유닛(35)으로 차례대로 유도할 수 있다. 선택적으로 하나의 미러(예를 들어 34_1)의 이동은 각각의 광학계 경통(31_1 내지 31_N)에 결합된 광 탐지 유닛(32)과 연동될 수 있다. 미러(34_1 내지 34_N)에 의한 광의 유도는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 특성 검사 시스템이 적용된 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 스펙트럼 섬유에 대한 광의 유도는 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)을 기준으로 회전하는 회전 유도 유닛(47)에 의하여 이루어질 수 있다. 디스플레이와 같은 피검사 대상으로부터 방출되는 광은 탐지 유닛(43_1 내지 43_N)으로 유입될 수 있다. 평면의 배치 면을 가지는 탐지 프레임(41)이 배치될 수 있고, 탐지 프레임(41)의 시선 각도에 대응되는 위치에 다수 개의 고정 브래킷(42_1 내지 42_N)이 배치될 수 있다. 선형으로 연장되는 다수 개의 보호 도관(44_1 내지 44_N)이 고정 브래킷(42_1 내지 42_N)에 고정될 수 있고, 보호 도관(44_1 내지 44_N)의 내부에 광의 전송이 가능한 광섬유와 같은 전송 유닛이 배치될 수 있다. 전송 유닛의 한쪽 끝은 탐지 유닛(43_1 내지 43_N)과 연결되고, 전송 유닛의 다른 끝은 정해진 방향으로 광을 유도하도록 형성될 수 있다. 전송 프레임(45)에 회전 스테이지(46)에 설치될 수 있고, 회전 스테이지(46)에 드럼 형상의 회전 유도 유닛(47)이 배치될 수 있다. 회전 유도 유닛(47)의 원주의 일부를 따라 수직 방향으로 유도 벽(471)이 형성될 수 있다. 그리고 유도 벽(471)에 광섬유와 같은 전송 유닛으로 전송된 광이 유도될 수 있는 탐지 홀(DH)이 형성될 수 있다. 유도 벽(471)의 맞은편에 측정기로 광을 유도하는 측정 유도 유닛(49)과 연결되는 유도 블록(48)이 형성될 수 있다. 그리고 유도 블록(48)에 유도 홀(GH)이 형성될 수 있다. 회전 유도 유닛(47)이 모터와 같은 구동 수단에 의하여 회전될 수 있고, 이에 따라 탐지 홀(DH)이 각각의 보호 도관(44_1 내지 44_N)과 연결되어 광이 탐지 홀(DH)을 통하여 유도 홀(GH)로 유입될 수 있다. 선택적으로 보호 도관(44_1 내지 44_N)에 광 탐지 유닛 또는 초점 렌즈가 설치될 수 있고, 초점 렌즈의 초점이 탐지 홀(DH) 또는 유도 홀(GH)에 형성될 수 있다. 회전 유도 유닛(47)에 의한 광의 유도는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 피검사 대상 12: 탐지 블록
13_1 내지 13_N: 광 유입 유닛 14_1 내지 14_N: 전송 경로
15: 광 유도 유닛 16: 스펙트럼 섬유
17: 측정 수단 23_1 내지 23_N: 셔터
34_1 내지 34_N: 미러 47: 회전 유도 유닛

Claims (4)

  1. 피검사 대상(11)으로부터 방출되는 광을 유도하도록 원주 방향을 따라 서로 분리되어 배치된 다수 개의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N);
    광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)에 의하여 유도된 광을 측정 수단(17)으로 유도하는 광 유도 유닛(15); 및
    광 유도 유닛(15)과 측정 수단(17)을 연결하는 스펙트럼 섬유(spectrum fiber)(16)를 포함하고,
    다수 개의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)은 광의 유도를 위한 유도 수단을 가지고,
    피검사 대상(11)은 전자기기용 디스플레이를 포함하고, 피검사 대상(11)으로부터 서로 다른 각도로 방출된 광이 서로 다른 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)으로 유입되도록 다수 개의 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)은 서로 다른 시선 각도에 배치되고, 하나의 광 유입 유닛(13_1)으로 광이 유입되는 과정에서 다른 광 유입 유닛(13_2 내지 13_N)에 대한 광 유입이 차단되는 것을 특징으로 하는 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 유도 수단은 셔터(23_1 내지 23_N) 또는 미러(34_1 내지 34_N)를 포함하는 다수 방향에 대한 분광 특성 검사 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 유도 수단은 광 유입 유닛(13_1 내지 13_N)을 기준으로 회전하는 회전 유도 유닛(47)이 되는 것을 특징으로 하는 분광 특성 검사 시스템.
  4. 삭제
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