KR19990079914A - 브라운관의 패널 검사장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 텔레비전 수상기의 완전평면 브라운관에 있어서 섀도우 마스크 접착공정과 형광체 도포공정의 전 단계인 패널 준비공정에서 패널을 섀도우 마스크에 결합시켜 주는 레일이 접합된 패널레일 결합체의 검사를 수행하는 장치와 방법에 관한 것으로서, 특히 구성이 간단하고 비용도 저렴하며 많은 검사항목에 대하여 검사할 수 있고 불량품을 재생을 통해 재 사용할 수 있는 브라운관의 패널 검사장치와 방법에 관한 것으로서,

패널 및 레일의 결합체와 같은 형상이고 고정밀도로 가공된 원판과, 원판 및 검사 대상물을 이동시키는 컨베이어 시스템과, 원판 및 검사 대상물과 접촉하고 그 접촉에 의해 원판 및 검사 대상물의 자료가 수집되는 기구부와, 기구부로부터 입력된 자료를 분석하고 그 분석에 따라 신호를 출력하는 컴퓨터와, 컴퓨터로부터 신호를 입력받아 기구부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

브라운관의 패널 검사장치 및 방법

본 발명은 텔레비전 수상기의 완전평면 브라운관에 있어서 섀도우 마스크 접착공정과 형광체 도포공정의 전 단계인 패널 준비공정에서 패널을 섀도우 마스크에 결합시켜 주는 레일이 접합된 패널레일 결합체의 검사를 수행하는 장치와 방법에 관한 것으로서, 특히 패널레일 결합체와의 접촉에 의해 발생되는 변위를 이용하여 검사하는 브라운관의 패널 검사장치와 방법에 관한 것이다.

고해상도의 완전평면 브라운관의 검사에 있어서는 패널에 입혀지는 형광체의 피치(pitch)가 0.24㎜로 종래의 어떤 제품보다 미세하므로 종래의 브라운관 검사방법과는 다른 엄격한 검사방법의 적용이 필요하다.

또한, 완전평면 브라운관의 생산공정에 있어서 완제품이 불량으로 판정되면 그 치유가 거의 불가능할 뿐 아니라 손실이 막대하고, 완전평면 브라운관과 같은 고품질의 신제품은 초기 생산과정에서 불량률이 높기 때문에 중간검사를 통해 불량률을 원천적으로 줄일 필요성이 있고, 중간검사에서 발견된 불량품을 재생을 통해 재사용할 수 있는 이점도 있다.

종래의 브라운관 검사장치는 도 1에 도시된 바와 같이 퍼스널 컴퓨터(1)에 연결되어 장치의 본체를 제어하는 제어부(2)와, 좌우상하로 이동되면서 빛을 이용하여 브라운관의 패널(41)과 섀도우 마스크(42) 사이의 갭인 Q치를 검출하는 광학 검출부(10)와, 상기 광학 검출부(10)가 설치되는 XY스테이지(20)와, 상기 XY스테이지(20)의 이동을 제어하는 스테이지 콘트롤러(30)로 구성된다.

여기서, 상기 광학 검출부(10)는 할로겐 램프(11)와, 상기 할로겐 램프(11)의 빛을 모아주는 집광 렌즈(12)와, 상기 집광 렌즈(12) 하부에 설치되고 빛의 이동을 단속하는 입력 셔터(13)와, 상기 입력 셔터(13)를 통과한 빛을 평행하게 바꾸어 주는 콜리메이트 렌즈(collimate lens)(14)와, 상기 콜리메이트 렌즈(14)를 통과한 빛을 패널(41)과 마스크(42)에 집광하는 대물 렌즈(15)와, 상기 대물 렌즈(15)를 상기 패널(41)과 상기 마스크(42)의 측정에 알맞도록 이동시키는 서보모터(16)와, 상기 입력 셔터(13)와 상기 콜리메이트 렌즈(14) 사이에 설치되고 상기 마스크(42)쪽으로부터 반사된 빛을 검출하기 위하여 분할시키는 빔 스프린터(beam splinter)(17)와 상기 빔 스프린터(17)로부터 분할된 빛의 이동을 단속하는 출력 셔터(18)와, 상기 출력 셔터(18)를 통과한 빛을 증폭시키는 증폭기(19)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 브라운관의 패널 검사장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 상기 퍼스널 컴퓨터(1)를 조작하여 작업을 시작시키면, 상기 패널(41)과 상기 마스크(42)의 결합체인 검사 대상물(40)이 검사장치내로 이동되어 온다.

상기 검사 대상물(40)이 검사에 알맞도록 안착되면, 상기 퍼스널 컴퓨터(1)는 상기 제어부(2)에 신호를 출력하고, 상기 제어부(2)는 상기 스테이지 콘트롤러(30)에 신호를 입력한다.

상기 스테이지 콘트롤러(30)는 상기 XY스테이지(20)를 상기 검사 대상물(40)을 검사하기에 알맞은 위치로 상기 광학 검출부(10)를 이동시킨다.

상기 광학 검출부(10)가 상기 검사 대상물(40)을 검사하기에 적당한 위치로 이동되면, 상기 할로겐 램프(11)가 발광하고, 상기 할로겐 램프(11)로부터 발광된 빛은 상기 집광 렌즈(12)에 의해 집광되고, 집광된 빛은 상기 입력 셔터(13)를 통과한 후, 상기 콜리메이트 렌즈(14)를 통과하면서 분할되어 평행광으로 변하게 된다.

상기 콜리메이트 렌즈(14)를 통과한 평행광은 상기 대물 렌즈(15)를 통과하게 되는데, 이때 상기 서보 모터(16)가 상기 대물 렌즈(15)를 검사에 적당하도록 이동시킨다.

상기 대물 렌즈(15)를 통과한 빛은 상기 검사 대상물(40)에서 반사되어 상기 빔 스프린터(17)로 이동되고, 그 빛은 상기 출력 셔터(18)를 거쳐 상기 증폭기(19)로 이동된다.

여기서, 상기 검사 대상물(40)을 검사하는 원리는 상기 패널(41)과 상기 마스크(42)의 거리 차에 의해 반사되는 빛의 시간 차이를 이용하는 것이다.

상기 증폭기(19)에 입력된 빛의 파형은 상기 증폭기(19)에서 증폭되어 도 1b에 도시된 출력 파형(A)으로 나타나고, 상기 출력 파형(A)은 상기 퍼스널 컴퓨터(1)에 전달되며, 상기 퍼스널 컴퓨터(1)는 전달된 상기 출력 파형(A)을 분석하여 상기 검사 대상물(40) 즉, 상기 패널(41)과 상기 마스크(42) 사이의 갭인 Q치를 출력하게 된다.

상기한 검사 방법은 비접촉식 방법에 의해 검사하는 방법으로 검사분해능은 4㎛ 정도로 우수한 편이다.

그러나, 종래의 브라운관 검사장치는 완전평면이고 고해상도의 신제품인 경우에 요구되는 검사항목인 상기 패널(41)과 상기 마스크(42)를 결합시키는 레일의 평면도, 진직도, 레일 어긋남, 직각도, 회전량 등을 상기 패널에 입혀지는 형광체의 피치 간격이 0.24㎜로 종래의 제품보다 미세하기 때문에 3㎛ ~ 30㎛의 엄격한 오차한도내에서 검사해야하는데, 종래의 기술로는 Q치 이외의 검사는 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 완전 평면이고 고해상도의 브라운관의 많은 검사항목을 접촉변위 센서를 이용하여 검사하는 브라운관의 패널 검사장치 및 방법을 제공하는 그 목적이 있다.

도 1a는 종래기술의 구성도

도 1b는 종래기술의 요부구성인 광학 검출부의 구성도

도 2a는 본 발명의 구성도

도 2b는 본 발명에 측정 대상물이 안착되는 사시도

도 2c는 본 발명의 요부구성인 접촉 변위센서를 이용하여 레일의 어긋남, 직각도, 회전량을 검사하는 동작도

도 2d는 본 발명의 요부구성인 접촉 변위센서를 이용하여 Q치수, 평면도, 진직도를 검사하는 동작도

도 2e는 본 발명에 의한 패널 측정시의 평면도

도 2f는 본 발명에 의해 측정된 자료를 바탕으로 최소 자승법에 의한 직선근사법을 이용한 직각도 및 회전량의 분석도

도 3a는 불량품에 의해 발생되는 미스랜딩 현상

도 3b는 본 발명의 레일 측정시 불가능한 방법

도 3c는 본 발명의 레일 측정시 가능한 방법

도 4는 본 발명에 의한 순서도

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

51 : 섀도우 마스크 52 : 패널레일 결합체

52a : 패널 52b : 레일

60 : 컨베이어 61 : 전자총

71 : 접촉 변위센서 71a : 말단부

73 : 봉 74 : 보울

75 : 고정지그 80 : 제어부

90 : 컴퓨터

본 발명은 텔레비전의 완전평면 고해상도 브라운관 제조시 섀도우 마스크와 상기 섀도우 마스크에 레일로 결합되는 패널로 이루어진 검사 대상물을 검사하는 장치에 있어서,

상기 패널 및 상기 레일의 결합체와 같은 형상이고 고정밀도로 가공된 원판과, 상기 원판 및 상기 검사 대상물을 이동시키는 컨베이어 시스템과, 상기 원판 및 상기 검사 대상물과 접촉하고 그 접촉에 의해 상기 원판 및 상기 검사 대상물의 자료가 수집되는 기구부와, 상기 기구부로부터 입력된 자료를 분석하고 그 분석에 따라 신호를 출력하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터로부터 신호를 입력받아 상기 기구부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 텔레비전의 완전평면 고해상도 브라운관 제조시 섀도우 마스크와 상기 섀도우 마스크에 레일로 결합되는 패널로 이루어진 검사 대상물을 검사하는 방법에 있어서,

상기 패널 및 상기 레일의 결합체와 같은 형상이고 고정밀도로 가공된 원판 을 검사위치에 공급하여 그 자료를 입력하는 제 1단계와, 상기 검사 대상물을 검사위치로 공급시키는 제 2단계와, 검사 기구들을 이동시켜 상기 검사 대상물과 접촉시키고 그 접촉에 의해 측정된 결과를 입력시키는 제 3단계와, 상기 제 3단계에 의해 얻어진 결과와 상기 제 1단계의 자료를 비교하여 상기 검사 대상물의 검사결과를 판정하는 제 4단계와, 상기 검사 대상물이 검사에서 불합격 판정이 되면 상기 검사 대상물이 재생되는 재생장치로 이송되고 합격 판정이 되면 그 다음 공정으로 이동되는 제 5단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 브라운관의 패널 검사장치는 도 2에 도시된 바와 같이 텔레비전의 섀도우 마스크(51)에 패널(52a)을 결합시키기 위하여 설치되는 레일(52b)과 패널(52a)의 결합체인 패널레일 결합체(52)와, 상기 패널레일 결합체(52)와 같은 형상이고 고정밀도로 가공된 원판(미도시)과, 상기 원판 및 상기 패널레일 결합체(52)를 이송시키는 컨베이어(미도시)와, 상기 원판 및 상기 패널레일 결합체(52)와 접촉하면서 그 형상에 대한 자료를 측정하여 수집하는 복수개의 LVDT(71)(linear variable differential transformer : 이하 접촉 변위센서(71)라 한다.)와, 상기 접촉 변위센서(71)가 홀에 핀이 삽입된 형상으로 삽입되는 지지대(72)와, 상기 원판 및 상기 패널레일 결합체(52)의 측면에 연결된 세 개의 봉(73)과, 상기 봉(73)의 끝단에 설치되는 보울(74)과, 상기 보울(74)이 안착되고 상기 보울(74)과의 안착에 의해 상기 원판 및 상기 패널레일 결합체(52)를 정확하게 검사위치에 위치 결정해 주는 고정지그(75)와, 상기 컨베이어 및 상기 지지대(72)의 이동을 제어하는 제어부(80)와, 상기 접촉 변위센서(71)로부터 수집된 자료를 분석하여 상기 패널레일 결합체의 합격 및 불합격을 판정하고 그 신호를 상기 제어부(80)로 출력시키는 컴퓨터(90)로 구성된다.

여기서, 상기 접촉 변위센서(71) 즉, LVDT는 말단부(71a)가 측정 대상물에 접촉하여 밀려 올라간 변위량이 전자석의 형태로 구성된 LVDT 내부의 자장(magnetic field)의 변화로 감지되고, 이를 전압의 형태로 변환하여 측정하는 일종의 변위센서로서 ㎛단위의 측정분해능을 가지고 있어 접촉식 미세변위측정에 주로 사용되는 센서이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 브라운관의 패널검사에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 상기 컴퓨터(90)에 검사 시작을 알리는 신호를 입력하면, 그 신호는 상기 제어부(80)로 입력되고, 상기 제어부(80)가 상기 컨베이어를 동작시켜 상기 원판을 공급하게 된다.

상기 원판은 상기 컨베이어에 의해 검사위치로 이동되고, 상기 보울(74)과 상기 고정지그(75)에 의해 정확한 위치로 안착된다.

상기 원판이 검사위치에 안착되면, 상기 컴퓨터(90)는 상기 제어부(80)로 검사신호를 출력하고, 상기 제어부(80)는 그 신호에 따라 복수개의 상기 접촉 변위센서(71)가 삽입된 상기 지지대(72)를 하강시키면서 상기 원판에 대한 자료를 수집하게 된다.

여기서, 본 발명에 의한 검사항목은 상기 섀도우 마스크(51)와 상기 패널(52a)의 갭인 Q치수와, 상기 패널(52a)의 평면도와, 진직도와, 상기 레일(52b)의 어긋남과, 상기 레일(52b)의 직각도와, 상기 레일(52b)의 회전량의 여섯 가지 항목으로 분류된다.

상기한 검사항목에 대하여 상기 원판에서 측정된 자료는 상기 컴퓨터(90)에 입력되고, 측정된 상기 원판은 상기 컨베이어에 의해 검사위치로부터 취출되고, 검사 대상물인 상기 패널레일 결합체(52)는 상기 컨베이어에 의해 검사위치로 이동되고, 상기 보울(74)과 상기 고정지그(75)에 의해 정확한 검사위치에 안착되게 된다.

검사 대상물인 상기 패널레일 결합체(52)가 안착되면, 상기 컴퓨터(90)가 상기 원판을 측정하여 상기 원판에 대해 입력받은 자료와 비교하면서 상기한 검사항목에 대하여 검사하기 시작하고, 그 시작 신호는 상기 제어부(80)로 입력되고, 상기 제어부(80)는 그 입력된 신호에 따라 상기 지지대(72)를 하강시켜 상기 패널레일 결합체(52)를 검사하기 시작한다.

여기서, 상기한 측정항목 각각의 개념적인 의미와 측정방법은 다음과 같다.

Q치수는 상기 패널(52a)에 형광체가 도포되는 형광면과 상기 섀도우 마스크(51) 사이의 간격으로서 상기 섀도우 마스크(51)가 접합되지 않은 검사공정에 있어서는 상기 패널(52a)의 형광면과 그라인딩(grinding)된 상기 레일(52b) 상면 사이의 간격에 해당하는 치수이다. 이때, Q치수가 엄격한 정밀도로 관리되지 않으면 도 3a에 도시된 바와 같이 미스랜딩(mislanding) 즉, 전자총(61)으로부터 발사된 빔(beam)이 상기 편향부(62)를 거쳐 상기 섀도우 마스크(51)를 통과하여 상기 패널(52a)의 형광면의 정확한 위치에 도달하지 못하기 때문에 정확한 화상이 구현되지 않고 화상의 선명도가 떨어지는 등의 치명적인 문제가 발생된다.

레일(52b)의 평면도는 상기 패널(52a)에 형광체가 도포되는 형광면을 기준으로 하여 상기 섀도우 마스크(51)가 부착되는 상기 레일(52b) 상면의 평면도를 측정하는 검사 항목으로, 이러한 레일(52b) 평면도의 측정을 위해서는 도 2a에 도시된 바와 같이 그라인딩된 상기 레일(52b) 상면에 복수개의 접촉 변위센서(71)를 접촉시켜 그 측정된 자료로부터 형성된 가상의 평면과 상기 패널(52a)의 형광면의 측정 자료를 비교하여 상기 패널(52a)의 형광면을 기준으로 한 그라인딩된 상기 레일(52b)의 평면도를 검사한다.

레일(52b)의 진직도는 그라인딩된 상기 레일(52b)의 Q치수의 산포도에 해당하는 것으로서, Q치수는 단지 치수 그 자체만을 관리하지만 상기 레일(52b)의 진직도는 상기 레일(52b)면의 복수개의 측정점에서 측정된 자료로부터 Q치수의 산포도가 검사기준을 벗어나는가를 관리한다.

그리고, 상기한 레일(52b)의 평면도와 레일(52b)의 진직도에 있어서도 미스랜딩에 의해 화상 선명도가 떨어지는 것을 방지하기 위해서는 Q치수와 마찬가지로 엄격한 검사기준으로 관리되어야만 한다. 이러한 Q치수, 레일(52b)의 평면도, 그리고 레일(52b)의 진직도를 측정하기 위한 상기 접촉 변위센서(71)의 접촉방법은 도 2d에 도시된 바와 같은 일반적인 접촉방법이 적용되며, 그라인딩된 상기 레일(52b)면에 수직인 방향의 상기 레일(52b)의 변형량을 측정한다.

그런데, 레일(52b)의 어긋남, 직각도, 회전량은 도 2e 및 도 2f에 도시된 바와 같이 그라인딩된 상기 레일(52b)면 방향으로의 상기 레일(52b)의 변형량을 측정하는 검사항목이다. 이때, 도 3b에 도시된 바와 같은 일반적인 방법에 의해 상기 레일(52b)의 측면을 상기 접촉 변위센서(71)로 접촉하여 측정하는 방법은 상기 레일(52b)의 높이에 비해 상기 접촉 변위센서(71)의 직경이 훨씬 크므로 접촉 자체가 불가능하다. 참고로 본 발명에 사용된 상기 패널(52a)의 상기 레일(52b)의 높이는 4㎜ 전후이고 상기 접촉 변위센서(71)의 직경은 8㎜이상이다.

따라서, 본 발명에서는 도 3c에 도시된 방법에 의해 상기 레일(52b)면 방향의 상기 레일(52b)의 변형량을 측정한다. 이러한 개념으로 상기 접촉 변위센서(71)를 검사면에 접촉하는 방법은 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 접촉 변위센서(71)의 말단부(71a)의 각도를 이용하여 수학적인 삼각함수에 의해 상기 레일(52b) 상면에 수직인 방향의 상기 접촉 변위센서(71)의 변위량을 상기 레일(52b)의 상면에 수직인 방향의 상기 레일(52b)의 변형량으로 환산 가능하다.

레일(52b)의 어긋남(K, L)은 도 2f에 도시된 바와 같이 상기 접촉 변위센서(71)로부터 측정된 상기 레일(52b)의 변형량이 설계시에 사용된 정렬 기준선(X, Y)에서 벗어난 정도를 검사기준에 의해 검사한다.

또한, 레일(52b)의 직각도와 회전량은 도 2f에 도시된 바와 같이 측정된 상기 레일(52b) 각 변의 상기 접촉 변위센서(71)의 측정값(Z)들을 수학적인 최소자승법(least square method)에 의해 직선(X', Y')으로 근사하여 구한 후 검사기준과 비교하여 검사한다.

상기한 검사항목에 대하여 검사가 끝나면, 그 자료는 상기 컴퓨터(90)에 의해 분석되고, 분석된 자료를 상기 원판의 자료와 비교하게 된다.

상기 컴퓨터(90)에 의해 상기 원판과 상기 패널레일 결합체(52)에 대한 비교가 끝나고 합격, 불합격의 판정이 이루어지면, 합격된 상기 패널레일 결합체(52)는 상기 섀도우 마스크(51)를 결합시키고 상기 패널(52a)에 형광체를 도포하는 후공정으로 상기 컨베이어에 의해 이동되고, 불합격된 상기 패널레일 결합체(52)는 재생을 위한 재생공정으로 이동되게 된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 브라운관의 패널 검사장치 및 방법은 종래의 기술보다 구성이 간단하고 비용도 저렴하며 많은 검사항목에 대하여 검사할 수 있고 불량품을 재생을 통해 재사용할 수 있다.

Claims (3)

1. 텔레비전의 완전평면 고해상도 브라운관 제조시 섀도우 마스크와 상기 섀도우 마스크에 레일로 결합되는 패널로 이루어진 검사 대상물을 검사하는 장치에 있어서,

   상기 패널 및 상기 레일의 결합체와 같은 형상이고 고정밀도로 가공된 원판과, 상기 원판 및 상기 검사 대상물을 이동시키는 컨베이어 시스템과, 상기 원판 및 상기 검사 대상물과 접촉하고 그 접촉에 의해 상기 원판 및 상기 검사 대상물의 자료가 수집되는 기구부와, 상기 기구부로부터 입력된 자료를 분석하고 그 분석에 따라 신호를 출력하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터로부터 신호를 입력받아 상기 기구부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운관의 패널 검사장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기구부는 상기 컨베이어 시스템에 의해 공급된 상기 검사 대상물을 검사를 위한 정확한 위치로 위치결정해주는 고정지그와, 상기 검사 대상물에 상하로 이동되면서 접촉되고 그 접촉에 의해 발생되는 변위에 따라 상기 레일 및 상기 패널에 대한 자료를 측정하는 복수개의 접촉 변위센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운관의 패널 검사장치.
3. 텔레비전의 완전평면 고해상도 브라운관 제조시 섀도우 마스크와 상기 섀도우 마스크에 레일로 결합되는 패널로 이루어진 검사 대상물을 검사하는 방법에 있어서,

   상기 패널 및 상기 레일의 결합체와 같은 형상이고 고정밀도로 가공된 원판 을 검사위치에 공급하여 그 자료를 입력하는 제 1단계와, 상기 검사 대상물을 검사위치로 공급시키는 제 2단계와, 검사 기구들을 이동시켜 상기 검사 대상물과 접촉시키고 그 접촉에 의해 측정된 결과를 입력시키는 제 3단계와, 상기 제 3단계에 의해 얻어진 결과와 상기 제 1단계의 자료를 비교하여 상기 검사 대상물의 검사결과를 판정하는 제 4단계와, 상기 검사 대상물이 검사에서 불합격 판정이 되면 상기 검사 대상물이 재생되는 재생장치로 이송되고 합격 판정이 되면 그 다음 공정으로 이동되는 제 5단계로 구성된 것을 특징으로 하는 브라운관의 패널 검사방법.