KR20020045350A

KR20020045350A - 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20020045350A
Application number: KR1020000074779A
Authority: KR
Inventors: 하종은; 백주열; 김택천; 최재석; 최장수
Original assignee: 박영구; 삼성코닝 주식회사
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2002-06-19
Also published as: US20020072134A1; JP2002228422A; CN1357745A; KR100652948B1; US6590221B2; CN1184452C; TW521144B; JP3946507B2

Abstract

본 발명은 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 유리기판은 이송수단에 의하여 제조공정중에 연속적으로 이송되며, 유리기판의 위치는 위치검출센서에 의하여 검출된다. 제1 이미지 검출수단은 위치검출센서를 지나는 유리기판의 하단부를 촬상하여 높이변화를 산출할 수 있는 에지 이미지를 검출하며, 제2 이미지 검출수단은 제1 이미지 검출수단을 지나는 유리기판의 하단부를 촬상하여 두께를 산출할 수 있는 두께 이미지를 검출하고, 승강수단은 유리기판의 하단부에 대하여 제2 이미지 검출수단을 승강시킨다. 또한, 제어부는 위치검출센서, 제1 이미지 검출수단, 제2 이미지 검출수단 및 승강수단의 작동을 제어하며, 제2 이미지 검출수단의 두께 이미지로부터 유리기판의 두께를 산출하여 디스플레이한다. 본 발명에 의하면, 유리기판의 두께를 제조공정에서 온라인으로 매우 간편하게 측정할 수 있으며, 유리기판의 두께를 정확하게 측정하여 측정정도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 유연성생산시스템을 매우 효율적으로 운영할 수 있다고 하는 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법{METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING GLASS THICKNESS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정표시장치용 유리기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리기판의 두께를 제조공정에서 온라인으로 정확하게 측정할 수 있는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

액정표시장치용 유리기판은 용해된 유리물을 성형공정과 절단공정을 통하여 제조하고 있다. 유리기판의 표면에는 코팅공정을 통하여 절연막과 도전막을 코팅한 후, 박막트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)로 제조한다.

이와 같은 유리기판에는 여러 가지 요인에 의하여 많은 결함이 발생되고 있다. 따라서, 고품질의 액정표시장치를 제조하기 위하여 유리기판의 두께, 휨도, 평탄도, 투과율, 기포, 이물, 긁힘 등에 대하여 측정 또는 검사를 실시한 후, 불량요인을 찾고 그 원인을 규명하여 시정하고 있다.

종래 액정표시장치용 유리기판의 두께는 오프라인(Off-line)에서 레이저 간섭계를 이용한 레이저 측정 장치에 의하여 측정하고 있다. 레이저 측정 장치에 의한 유리기판의 측정작업에 있어서는, 제조공정(In-process)의 유리기판을 반출하여 측정한 후, 다시 제조공정에 투입해야 하므로, 측정인력과 시간이 상당히 많이 소요되는 비경제적이고 비효율적인 문제가 내재되어 있을 뿐만 아니라, 유연생산시스템(Flexible Manufacturing System)의 운영에 많은 지장을 주고 있다. 그러함에도 불구하고 레이저 측정 장치는 레이저, 렌즈, 검출센서 등의 구성요소를 유리기판에 대하여 정교하게 정렬해야 하는 바, 그 정렬작업이 매우 어렵기 때문에 제조공정에 직접 설치하여 제조공정 또는 온라인(On-line) 측정을 실시하는데는 부적합한 단점이 있다. 또한, 검출센서는 기계적 진동에 매우 민감하게 반응하기 때문에 유리기판의 두께를 정확하게 측정할 수 없을 뿐만 아니라, 유리기판의 움직임으로 인하여 측정 자체가 불가능한 문제가 있다.

한편, 유리기판의 두께를 제조공정에서 측정할 수 있는 측정 장치로 여러 가지의 것이 개발되어 사용되고 있으나, 이들 역시 이송되는 유리기판의 두께를 최소한의 오차로 정확히 측정하기에는 부적합한 것이었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유리기판의 두께를 제조공정에서 온라인으로 측정할 수 있는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법을 제공하는것이다.

본 발명의 다른 목적은 유리기판의 이송속도와 높이변동값을 피드백시켜 유리기판의 두께를 정확하게 측정할 수 있는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유리기판 두께의 측정결과를 실시간으로 제공하여 유연성생산시스템을 효율적으로 운영할 수 있는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 이송수단에 의하여 제조공정중에 연속적으로 이송되는 유리기판의 두께를 측정하기 위한 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템에 있어서, 유리기판의 위치를 검출하는 위치검출센서와; 위치검출센서를 지나는 유리기판의 하단부를 촬상하여 높이변화를 산출할 수 있는 에지 이미지를 검출하는 제1 이미지 검출수단과; 제1 이미지 검출수단을 지나는 유리기판의 하단부를 촬상하여 두께를 산출할 수 있는 두께 이미지를 검출하는 제2 이미지 검출수단과; 유리기판의 하단부에 대하여 제2 이미지 검출수단을 승강시키는 승강수단과; 위치검출센서, 제1 이미지 검출수단, 제2 이미지 검출수단 및 승강수단의 작동을 제어하며, 제2 이미지 검출수단의 두께 이미지로부터 유리기판의 두께를 산출하여 디스플레이하는 제어부를 포함하는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템에 있다.

본 발명의 다른 특징은, 제조공정상에서 이송되는 유리기판의 이송속도를 검출하여 이송속도검출신호를 출력하는 단계와; 유리기판의 위치를 검출하여 위치검출신호를 출력하는 단계와; 유리기판의 이송속도검출신호와 위치검출신호에 따라 유리기판의 하단부를 촬상하여 높이변화를 산출할 수 있는 에지 이미지를 검출하는 단계와; 에지 이미지의 캘리브레이션에 의하여 높이변화값을 출력하는 단계와; 높이변화값에 따라 유리기판의 하단부를 촬상하여 두께를 산출할 수 있는 두께 이미지를 검출하는 단계와; 두께 이미지의 캘리브레이션에 의하여 두께를 산출하여 디스플레이하는 단계로 이루어지는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정방법에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 두께 측정 시스템의 구성을 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 두께 측정 시스템의 제1 이미지 검출수단의 구성을 나타낸 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 두께 측정 시스템의 제2 이미지 검출수단의 구성을 나타낸 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 두께 측정 시스템을 나타내는 제어블록도,

도 5는 본 발명의 제1 이미지 검출수단에 의하여 획득되어진 에지 이미지의 매칭을 설명하기 위하여 나타낸 화면,

도 6은 도 5의 매칭에 의하여 획득되어진 에지 이미지를 나타낸 화면,

도 7은 본 발명의 제2 이미지 검출수단에 의하여 획득되어진 두께 이미지의 매칭을 설명하기 위하여 나타낸 화면,

도 8은 도 7의 매칭에 의하여 획득되어진 에지 이미지를 나타낸 화면이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 유리기판2: 하단부

10: 이송장치12: 컨베이어

20: 속도검출센서30: 위치검출센서

40: 제1 이미지 검출수단42: 광원

44: 2차원 CCD 카메라50: 제2 이미지 검출수단

52: 광원54: 1차원 CCD 카메라

60: 승강수단62: 모터

64: 이송나사축66: 캐리지

70: 제어부72: 화면

이하, 본 발명에 따른 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 유리기판(1)은 이송장치(10)에 의하여 제조공정중에 연속적으로 이송된다. 이송장치(10)는 컨베이어(12)와, 이 컨베이어(12)를 따라 이송되며 유리기판(1)을 클램핑하는 홀더(14)로 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 측정 시스템은 컨베이어(12)의 이송속도를 검출하여 유리기판(1)의 이송속도검출신호를 제공하는 속도검출센서(20)와, 이송장치(10)에 의하여 이송되는 유리기판(1)의 위치를 검출하여 위치검출신호를 제공하는 위치검출센서

(30)를 구비한다. 위치검출센서(30)는 이송되는 유리기판(1)의 양측에 서로 마주하도록 배치되어 있는 발광소자(32)와 수광소자(34)로 구성되어 있다.

도 1과 도 2에 보이는 바와 같이, 위치검출센서(30)를 지나서 근접하는 위치에는 이송되는 유리기판(1)의 하단부(2)의 높이변화를 산출할 수 있는 에지 이미지(Edge Image)를 촬상하는 제1 이미지 검출수단(40)이 설치되어 있다. 제1 이미지 검출수단(40)은 유리기판(1)의 하단부(2)에 역광(Back-Light)을 투사하는 광원(42)과, 광원(42)과 대향되도록 설치되며 유리기판(1)의 하단부(2)를 촬상하여 에지 이미지신호를 출력하는 2차원 CCD 카메라(Charge Coupled Device Camera: 44)로 구성되어 있다.

도 1과 도 3에 보이는 바와 같이, 제1 이미지 검출수단(40)를 지나 이송되는 유리기판(1)의 하단부(2)의 두께를 산출할 수 있는 두께 이미지를 촬상하는 제2 이미지 검출수단(50)이 설치되어 있다. 제2 이미지 검출수단(50)은 유리기판(1)의 하단부(2)에 광을 투사하는 광원(52)과, 광원(52)의 하측에 광원(52)과 동축을 이루도록 설치되고 유리기판(1)의 하단부(2)를 촬상하여 이미지신호를 출력하는 1차원 CCD 카메라(54)로 구성되어 있다. 도면에는, 광원(52)이 1차원 CCD 카메라(54)의 전면에 일체형으로 장착되어 있는 것이 나타나 있다.

또한, 본 발명의 두께 측정 시스템은 제2 이미지 검출수단(50)을 유리기판

(1)의 하단부(2)에 대하여 승강운동시키는 승강수단(60)을 구비한다. 승강수단(60)은 모터(62)와, 모터(62)의 구동에 의하여 회전되는 이송나사축(64)과, 이송나사축(64)을 따라 나선운동에 의하여 제2 이미지 검출수단(50)을 승강시키는 캐리지(66)와, 캐리지(66)의 승강을 안내하는 가이드레일(68)로 구성되어 있다.

도 4에는 본 발명에 따른 두께 측정 시스템의 제어블록도가 나타나 있다. 도4를 살펴보면, 제어부(70)에는 속도검출센서(20), 위치검출센서(30), 제1 이미지 검출수단(40)의 광원(42)과 2차원 CCD 카메라(44), 제2 이미지 검출수단(50)의 광원(52)과 1차원 CCD 카메라(54), 승강수단(60)의 모터(62)가 각각 연결되어 있다. 그리고, 제어부(70)는 프로그램에 의하여 유리기판(1) 두께의 측정값을 화면(72)에 디스플레이하며 본 발명의 두께 측정 시스템을 제어한다. 제어부(70)는 마이크로컴퓨터에 의하여 구성할 수 있다.

지금부터는 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템에 의한 측정 방법을 설명한다.

도 1, 도 2와 도 4를 참조하면, 제조공정중에 이송장치(10)의 홀더(14)에 클램핑되어 컨베이어(12)를 따라 이송되는 유리기판(1)은 위치검출센서(30)에 의하여 검출된다. 위치검출센서(30)의 위치검출신호는 제어부(70)에 입력되고, 제어부(70)는 위치검출센서(30)로부터 입력되는 위치검출신호에 따라 제어신호를 출력하여 제1 이미지 검출수단(40)을 작동시킨다.

제어부(70)의 제어에 의하여 제1 이미지 검출수단(40)의 광원(42)이 점등되어 유리기판(1)의 하단부(2)에 역광이 투사되면, 2차원 CCD 카메라(44)는 유리기판(1)을 투사하거나 또는 직접 투사되는 광량의 차이에 의하여 유리기판(1)의 하단부(2)를 촬상하여 이미지신호를 출력한다. 이때, 제어부(70)는 속도검출센서(20)로부터의 이송속도검출신호를 피드백하여 2차원 CCD 카메라(44)의 작동을 제어한다. 따라서, 2차원 CCD 카메라(44)에 의하여 유리기판(1)의 하단부(2)를 정확하게 촬상할 수 있으며, 선명한 이미지를 획득할 수 있다.

또한, 제어부(70)는 프로그램에 의하여 2차원 CCD 카메라(44)의 이미지신호를 에지 이미지로 처리하여 화면(72)에 디스플레이한다. 2차원 CCD 카메라(44)는 유리기판(1)의 하단부(2)를 부분적으로 촬상하므로, 한장의 유리기판(1)으로부터 획득되어지는 하단부(2)의 에지 이미지는 복수의 프레임으로 이루어진다.

도 5의 화면(72)에는 2차원 CCD 카메라(44)의 촬상에 의하여 획득되어진 서로 인접한 두 프레임의 에지 이미지(I₁, I₂)가 나타나 있으며, 에지 이미지(I₁, I₂)는 부분적으로 중복(Overlap)되는 중복영역(A)를 갖게 된다. 제어부(70)는 프로그램에 의하여 에지 이미지(I₁, I₂)의 중복영역(A)을 매칭(Matching)시켜 도 6에 보이는 바와 같이 연속하는 에지 이미지(I₃)로 처리하여 화면(72)에 디스플레이한다. 또한, 제어부(70)는 캘리브레이션(Calibration)에 의하여 기준값에 대한 유리기판(1)의 하단부(2)의 높이변화값을 산출한다.

도 1, 도 3과 도 4를 참조하면, 제어부(70)는 유리기판(1)의 하단부(2)의 높이변화값에 따라 제어신호를 출력하여 승강수단(60)의 모터(62)를 구동시킨다. 모터(62)의 구동에 의하여 이송나사축(64)이 회전되면, 이송나사축(64)을 따라 캐리지(66)가 나선운동된다. 캐리지(66)는 가이드레일(68)을 따라 직선운동되면서 제2 이미지 검출수단(50)을 승강시킨다. 따라서, 유리기판(1)의 하단부(2)에 대한 1차원 CCD 카메라(54)의 초점이 정확하게 조정된다.

다음으로, 제어부(70)의 프로그램에 의하여 제2 이미지 검출수단(50)의 광원(52)이 점등되어 유리기판(1)의 하단부(2)에 광이 투사되면, 1차원 CCD카메라(54)는 유리기판(1)으로부터의 반사광에 의하여 유리기판(1)의 하단부(2)를 촬상하여 이미지신호를 출력한다. 이때, 제어부(70)는 속도검출센서(20)로부터의 속도검출신호를 피드백하여 1차원 CCD 카메라(54)의 작동을 제어한다. 따라서, 1차원 CCD 카메라(54)에 의하여 유리기판(1)의 하단부(2)를 정확하게 촬상할 수 있으며, 선명한 이미지를 획득할 수 있다.

한편, 제어부(70)는 프로그램에 의하여 1차원 CCD 카메라(54)의 이미지신호를 두께 이미지로 처리하여 화면(72)에 디스플레이한다. 1차원 CCD 카메라(55)는 2차원 CCD 카메라(44)와 마찬가지로 유리기판(1)의 하단부(2)를 부분적으로 촬상하므로, 한장의 유리기판(1)으로부터 획득되어지는 하단부(2)의 두께 이미지는 복수의 프레임으로 이루어진다.

도 7의 화면(72)에는 1차원 CCD 카메라(54)의 촬상에 의하여 획득되어진 서로 인접한 두 프레임의 두께 이미지(I₄, I₅, I₆, I₇)가 나타나 있으며, 두께 이미지(I₄, I₅, I₆, I₇)는 부분적으로 중복되는 중복영역(B)를 갖게 된다. 제어부(70)는 프로그램에 의하여 두께 이미지(I₄, I₅, I₆, I₇)의 중복영역(B)을 매칭시켜 도 8에 보이는 바와 같이 연속하는 두께 이미지(I₈, I₉)로 처리하여 화면(72)에 디스플레이한다. 화면(72)에 보이는 두께 이미지(I₈, I₉) 사이의 세로방향의 간격이 유리기판(1)의 두께에 해당한다. 또한, 제어부(70)는 캘리브레이션에 의하여 유리기판(1)의 실측두께를 산출하여 화면(72)에 디스플레이한다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템 및 방법에 의하면, 유리기판의 두께를 제조공정에서 온라인으로 매우 간편하게 측정할 수 있다. 또한, 유리기판의 이송속도와 2차원 CCD 카메라의 촬상에 의하여 획득되어지는 유리기판의 높이변화값을 유리기판의 두께를 촬상하는 1차원 CCD 카메라에 피드백시켜 동기시킴으로써, 유리기판의 두께를 정확하게 측정하여 측정정도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 유리기판 두께의 측정결과를 실시간으로 제공함으로써, 측정결과의 합격 여부를 신속하고 정확하게 판정할 수 있을 뿐만 아니라, 판넬의 측정결과에 이상이 있는 경우에도 제조현장 등에 신속한 조치를 취할 수 있어 제조공정의 손실을 최소화시킬 수 있다. 이 결과, 유연성생산시스템을 매우 효율적으로 운영할 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims

이송수단에 의하여 제조공정중에 연속적으로 이송되는 유리기판의 두께를 측정하기 위한 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템에 있어서,

상기 유리기판의 위치를 검출하는 위치검출센서와;

상기 위치검출센서를 지나는 상기 유리기판의 하단부를 촬상하여 높이변화를 산출할 수 있는 에지 이미지를 검출하는 제1 이미지 검출수단과;

상기 제1 이미지 검출수단을 지나는 상기 유리기판의 하단부를 촬상하여 두께를 산출할 수 있는 두께 이미지를 검출하는 제2 이미지 검출수단과;

상기 유리기판의 하단부에 대하여 상기 제2 이미지 검출수단을 승강시키는 승강수단과;

상기 위치검출센서, 제1 이미지 검출수단, 제2 이미지 검출수단 및 승강수단의 작동을 제어하며, 상기 제2 이미지 검출수단의 두께 이미지로부터 상기 유리기판의 두께를 산출하여 디스플레이하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 이미지 검출수단은,

상기 유리기판의 하단부에 역광을 투사하는 광원과;

상기 광원과 대향되도록 설치되며, 상기 유리기판의 하단부를 촬상하여 이미지신호를 출력하는 2차원 CCD 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 이미지 검출수단은,

상기 유리기판의 하단부에 광을 투사하는 광원과;

상기 광원과 동축을 이루도록 설치되고, 상기 유리기판의 하단부를 촬상하여 이미지신호를 출력하는 1차원 CCD 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 이송수단의 이송속도를 검출하여 상기 제어부에 입력하는 속도검출센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 승강수단은,

상기 제어부에 의하여 구동되는 모터와;

상기 모터의 구동에 의하여 회전되는 이송나사축과;

상기 이송나사축을 따라 나선운동되어 상기 제2 이미지 검출수단을 승강시키는 캐리지와;

상기 캐리지의 승강을 직선운동으로 안내하는 가이드레일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정 시스템.
제조공정상에서 이송되는 유리기판의 이송속도를 검출하여 이송속도검출신호를 출력하는 단계와;

상기 유리기판의 위치를 검출하여 위치검출신호를 출력하는 단계와;

상기 유리기판의 이송속도검출신호와 위치검출신호에 따라 상기 유리기판의 하단부를 촬상하여 높이변화를 산출할 수 있는 에지 이미지를 검출하는 단계와;

상기 에지 이미지의 캘리브레이션에 의하여 높이변화값을 출력하는 단계와;

상기 높이변화값에 따라 상기 유리기판의 하단부를 촬상하여 두께를 산출할 수 있는 두께 이미지를 검출하는 단계와;

상기 두께 이미지의 캘리브레이션에 의하여 두께를 산출하여 디스플레이하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정방법.
제 6 항에 있어서, 상기 에지 이미지와 두께 이미지가 2개이상으로 검출될 경우, 상기 2개 이상의 에지 이미지와 두께 이미지의 중복영역을 연속하는 에지 이미지와 두께 이미지로 매칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 유리기판의 두께 측정방법.