KR20030060243A - 평판 디스플레이 자동 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 평판 디스플레이 검사장치에서 유전체 표면의 난반사로 인해 정상부와 결함부를 구분하기 어렵고, 카메라와 대상물이 수직하게 위치되어 전극의 위쪽이나 아래쪽의 결함을 확인할 수 없으며, 평면상에서 보이는 결함의 크기만으로 실제 불량을 규정할 수 없으므로 과판정을 유발하는 문제점이 있기 때문에,

검사 대상물에 대하여 경사진 위치에서 대상물에 대한 정보를 획득하는 광학계와, 상기 광학계를 상하 좌우로 이동시키는 이동 제어수단과, 상기 광학계에서 얻어진 정보를 처리하는 화상 처리수단과, 상기 광학계의 광원 세기를 조절하는 조명 제어수단과, 상기 각 수단을 총괄 제어하고 그 결과를 처리하는 주 제어부가 포함됨으로써,

유전체 층이 도포된 평판 디스플레이의 결함을 자동으로 검사할 수 있도록 함과 동시에 전극에 의하여 가리워진 부분의 결함을 가시화하고 결함의 크기를 확실하게 드러내어 결함 판정이 용이하게 한 평판 디스플레이 자동 검사장치에 관한 것이다.

Description

평판 디스플레이 자동 검사장치{The apparatus of automatic inspection for flat panel display }

본 발명은 전극보호를 위해 유전체가 패널 전체에 걸쳐 도포된 평판 디스플레이를 검사하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원과 카메라의 배치를 달리하여 유전체 내부 결함을 감지할 수 있도록 하여 결함 검출이 용이하고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 평판 디스플레이 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 PDP(Plasma Display Panel)와 같은 평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)에는 주로 전극의 보호를 위해 유전체가 패널의 전면에 걸쳐 도포되어 있다. 이 유전체는 보통 40~50㎛ 두께로 도포되며, 도포공정에서 이물이 혼입되거나 액상의 유전체가 건조로를 통해 건조되면서 발생된 가스가 빠져나가지 못하고 도포막 내에서 그대로 갇히게 되는 결함이 발생되기도 한다.

PDP는 상판과 하판으로 구분되는 2개의 패널을 합착한 모듈에 전기적 회로를 부착하여 TV나 모니터와 같은 용도로 사용된다. 그런데, 앞에서 설명한 유전체 도포막의 결함이 있는 경우 이 결함으로 인해 제품을 사용하는 도중에 명점 또는 암점의 도출 혹은 크로스 토크의 발생과 같은 제품의 결함으로 전이되기도 한다. 한편, PDP는 상판과 하판이 일단 합착되면 수리가 거의 불가능하여 불량이 발생될 경우 전량 폐기되기 때문에 실패에 따른 비용이 매우 높다. 따라서, 매 공정마다 결함 또는 결함 후보를 검출하여 수리가 가능한 것은 수리하고, 수리가 불가능한 것은 다음 공정으로 유입되지 않도록 선별할 필요가 있다.

그런데, 상기한 유전체 결함에 대한 관심은 미약한 수준이었고 최근 PDP의 양산에 따라 그 중요성이 점차 커지고 있는 실정이다. 따라서, 현재에는 유전체 결함을 검출하기 위해 전용화된 장비는 없으며, 전극이나 격벽과 같은 구체적인 패턴을 검사하는 장치를 이용하여 검사하거나 사람이 직접 눈으로 검사하고 있는 실정이다.

도 1과 도 2에는 종래의 평판 디스플레이 검사장치가 도시되어 있으며, 이들 장치는 대부분 전극(21)이나 격벽과 같은 구체적인 패턴을 검사하는 장치이다. 이들은 검사 대상물(20)에 빛을 조사하는 조명(11)과, 대상물(20)에 수직하게 설치되어 반사광을 수광하는 라인 카메라(12)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 평판 디스플레이 검사장치는 라인 카메라(12)에 수광된 반사광을 통해 대상물(20)을 이미징하도록 되어 있다. 조명(11)에서 유리면에 입사된 광은 전극이나 격벽의 표면 거칠기에 의해 대상물(20)의 표면에서 난반사되고, 그 중의 일부가 라인 카메라(12)의 센서에 도달하므로 대상물(20)을 이미징할 수 있다.

이러한 구조는 유리처럼 매끈한 표면의 이물이나 유리 표면에 형성된 전극(21)을 이미징 하기에는 적합하여, 전극(21)의 결함을 검출하기에는 용이하다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 검사 대상물(20)에 유전체가 도포되어 있다면 유전체 도포막(22) 표면의 특성 때문에 전면에서 난반사가 일어나 결함뿐만 아니라 전극(21)과 같은 관심 패턴조차도 구분할 수 없게 되며, 당연히 유전체 도포막(22) 자체의 결함도 볼 수 없다.

만약, 상기한 유전체 도포막(22)의 표면이 비교적 매끈한 표면으로 형성되어 난반사가 일어나지 않는다 하더라도 전극(21)의 상부나 하부에서 발생된 기포나 이물은 볼 수 없다. 또한, 유전체 도포막(22)에 형성된 결함이 모두 제품의 불량으로 전이되는 것은 아니기 때문에 단순히 평면상에서 보이는 것만으로는 불량을 판단하기 어려운 실정이다. 실제적으로 불량에 대한 과판정은 재료의 손실을 가져오므로, 매우 비경제적이며, 이를 위해서는 분명하고 정확한 불량 검출 기술이 필요하다.

다시 말해서, 종래의 평판 디스플레이 검사장치는 유전체 표면에서 난반사가 일어남으로 인해 정상부와 결함부를 구분하기 어렵고, 카메라와 대상물이 수직하게 위치되어 전극의 위쪽이나 아래쪽의 결함을 확인할 수 없으며, 평면상에서 보이는 결함의 크기만으로 실제 불량을 규정할 수 없으므로 과판정을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 검사 대상물을 촬상할 때 대상물에 대하여 수직한 위치가 아닌 경사진 위치에서 대상물에 대한 정보를 획득하여 표면 오류를 광학적으로 구분할 수 있게 함은 물론 결함 후보군에 대한 추가 식별을 통해 제공하는데 판정 오류를 줄일 수 있도록 한평판 디스플레이 자동 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 평판 디스플레이 검사장치를 이용한 표면 검사의 모식도,

도 2는 유전체막이 도포된 상태에서의 검사 모식도,

도 3은 본 발명에 의한 평판 디스플레이 자동 검사장치가 도시된 블록도,

도 4는 본 발명에 의한 평판 디스플레이 자동 검사장치의 구성도,

도 5는 본 발명의 요부 구성인 광학계의 구성도,

도 6은 본 발명의 평판 디스플레이 자동 검사장치를 이용한 검사공정이 도시된 순서도,

도 7은 기존 장치를 이용한 유전체 결함의 이미징 결과가 도시된 도면,

도 8은 본 발명의 평판 디스플레이 자동 검사장치를 이용한 유전체 결함의 이미징 결과가 도시된 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 주제어부 51 : 광원

52 :CCD 카메라 53 : 화상 처리모듈

54 : X축 로봇 55 : Y축 로봇

56 : 모션 컨트롤러 57 : 조명 제어부

60 : 검사 대상물 61 : 전극

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 검사 대상물에 대하여 경사진 위치에서 대상물에 대한 정보를 획득하는 광학계와, 상기 광학계를 상하 좌우로 이동시키는 이동 제어수단과, 상기 광학계에서 얻어진 정보를 처리하는 화상 처리수단과, 상기 광학계의 광원 세기를 조절하는 조명 제어수단과, 상기 각 수단을 총괄 제어하고 그 결과를 처리하는 주 제어부가 포함된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 평판 디스플레이 자동 검사장치는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 검사 대상물(60)에 대하여 경사진 위치에서 대상물(60)에 대한 정보를 획득하는 광학계와, 상기 광학계를 상하 좌우로 이동시키는 이동 제어수단과, 상기 광학계에서 얻어진 정보를 처리하는 화상 처리모듈(53)과, 상기 광학계의 광원 세기를 조절하는 조명 제어부(57)와, 상기 각 수단을 총괄 제어하고 그 결과를 처리하는 주 제어부(50)를 포함하여 구성된다.

상기 광학계는 도 5에 도시된 바와 같이 대상물(60)에 대하여 40~45도 각도로 기울어진 형태로 설치되어 대상물의 화상을 획득하는 CCD 카메라(52)와, 상기 CCD 카메라(52)와 대향되는 위치에 설치되어 대상물(60)에 경사 방향의 빛을 조사하는 광원(51)으로 구성된다. 이때, 상기 CCD 카메라(52)는 대상물(60)의 저면에서반사된 후 바깥으로 튀어나온 빛을 수광하며, 검사 대상물(60)의 결함 후보점을 확대 관찰할 수 있도록 하는 애리어 카메라(Area Camera;52b)와, 대상면의 일부를 촬상하는 라인 카메라(Line Camera;52a)로 구분된다.

또, 상기 이동 제어수단은 상기 광학계를 전후 방향으로 이동시키는 X축 로봇(54)과, 상기 광학계를 좌우 방향으로 이동시키는 Y축 로봇(55)과, 상기 X축 로봇(54) 및 Y축 로봇(55)을 제어하는 모션 컨트롤러(56)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 평판 디스플레이 자동 검사장치는 도 6에 도시된 순서도와 같이 장치 내로 로딩된 검사 대상물에 대한 화상을 취득하여 결함 여부를 판정하게 된다.

검사가 시작되면 검사 대상물(60)이 장치의 내부로 로딩되고, 검사 대상물(60)의 기준 위치의 확인을 통해 위치 정렬이 완료된다. 이후, 검사 경로가 생성되고, CCD 카메라(52)는 검사 시작 위치로 이동되어 스캔을 시작하게 된다. 따라서, CCD 카메라(52)는 검사 대상물(60)에 대한 화상을 획득할 수 있게 되고, 이 영상을 화상 처리모듈(53)에서 처리하여 결함 후보점을 검출하고 스캔을 종료한다. 상기한 과정을 수차례 반복하여 검사 대상 영역 전체에 대하여 스캔을 완료하게 되면, 주 제어부에(50)서는 결함 후보점에 대한 실제 불량을 선별하게 된다. 이후, 검사 결과를 출력하고 대상물(60)을 언로딩 시켜 검사를 종료하게 된다.

여기서, 상기 CCD 카메라(52)는 렌즈를 통해 들어오는 검사 대상물(60)의 형상을 전기적인 신호로 변화시키고, 화상 처리모듈(53)은 상기 CCD 카메라(52)에서 들어오는 영상을 디지털 데이터로 변환시킨 후 변환된 데이터를 연산하여 그 결과및 저장된 디지털 데이터를 상기 주 제어부(50)로 전송한다. 이때, 상기 조명 제어부(57)는 광원(51)의 밝기를 제어하는데, 광원(51)은 라인형 광가이드를 통하여 라인 형태로 검사 대상물(60)에 대하여 빛을 조사한다. 또한, 상기 모션 컨트롤러(56)는 X축 로봇(54)과 Y축 로봇(55)을 통해 상기 광학계를 지정된 위치로, 지정된 속도로 이동시키도록 명령을 주거나 그 결과를 받는 작업을 수행한다. 물론, 상기 주 제어부(50)는 상기한 각 장치에 대한 명령을 내리고 그 결과를 처리하는 장치로서 검사 프로세스 전반을 관장한다.

여기서, 상기 광학계를 이용한 화상 정보의 획득 상황을 살펴보면 다음과 같다. 광원(51)과 CCD 카메라(52)가 수직축에 대하여 서로 대칭이 되도록 기울여 설치하여 검사 대상면에서 전반사가 일어나게 하면, CCD 카메라(52)로 들어오는 광은 검사 대상물(60)의 표면에서 직접 반사된 광이 아니고, 검사 대상물(60)의 내부로 굴절되어 들어갔던 광이 검사 대상물(60)의 저면에서 다시 반사된 후 검사 대상물(60)의 바깥으로 튀어나온 광이 된다.

따라서, 도 5에 표시된 검사지점을 CCD 카메라(52)의 각도에서 바라보면 마치 유전체막을 포함하는 유리 기판 자체를 약한 광원으로 볼 수 있다. 만약, 이 표면에 요철이 있다면 그 부분에서는 광 경로가 달라져 CCD 카메라(52)로 광이 전달되지 못하게 되어 어둡게 나타난다. 이러한 원리에 의해 표면의 요철을 광학적으로 구분할 수 있는 것이다.

실제 유전체 내부의 기포나 이물질에 의해 나타나는 현상은 유전체 도포층의 높이가 국부적으로 달라진다는 것이다. 막이 손상되아 막이 파인 경우도 마찬가지이다. 유전체 막 자체를 자세히 들여다보는 경우 표면이 올록볼록하지만 결함으로 의심되는 경우는 이보다 훨씬 높은 수준이다.

본 발명의 경우는 높이 변화에 비례하여 가시화되는 결함의 크기도 변하여 검출되므로 결함을 세분화 할 수 있지만, 종래의 경우는 높이 변화에 관계없이 요철부의 정점만 가시화되므로 결함을 세분화 할 수 없다. 따라서, 본 발명의 장치를 사용할 경우 종래에 비하여 보다 정확한 검사가 가능하게 되며, 높이 변화를 가시화하므로 기포나 이물이 전극에 가리워져 있다 하더라도 가시화 시킬 수 있게 되는 것이다.

도 7과 도 8은 종래의 광학계와 본 발명의 광학계를 이용하여 유전체 결함의 이미징한 결과를 나타내는 도면이다. 도 7을 살펴보면 결함 A는 전극의 위에 형성된 것으로서, 전극(21)과 결함부의 밝기 상태가 거의 동일하여 전극(21)과 결함의 구분이 쉽지 않음을 알 수 있다. 또, 결함 B는 전극(21)의 하부에 형성된 것으로, 거의 식별이 불가능하다. 다만, 유전체 막의 투명한 부분에 형성된 결함 C만이 주위와의 밝기 차이로 식별이 가능하다.

그러나, 도 8에 도시된 도면을 참조하면, 전극(61)의 상부 및 하부에 형성된 결함 A와 결함 B 역시 매우 어둡게 나타나 주변과의 밝기 차이가 확연하게 드러남으로써 결함을 쉽게 식별할 수 있음을 알 수 있다. 물론, 결함 C의 경우는 어두운 부분이 매우 크게 나타나 식별이 용이함을 알 수 있다.

여기서, 상기한 세 가지 결함은 실제 그 크기가 다르다 하더라도 종래의 광학계에서는 그 크기가 거의 유사하게 보이므로, 세 결함중에서 실제 제품 불량으로전이될 수 있는 치명적인 결함을 구분하기 곤란하다. 특히, 결함 A와 결함 B는 식별도 거의 불가능한 문제점이 있으며, 이들의 식별이 가능하다 하더라도 치명적인 결함인지의 확인이 어렵다. 따라서, 과 판정이 일어날 수 있으나, 본 발명의 광학계를 적용할 경우에는 결함의 크키가 명확하게 드러나 치명적인 결함인지 확인이 용이하여 과판정을 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 평판 디스플레이 자동 검사장치는 유전체 층이 도포된 평판 디스플레이의 결함을 자동으로 검사할 수 있도록 함과 동시에 전극에 의하여 가리워진 부분의 결함을 가시화하고 결함의 크기를 확실하게 드러내어 결함 판정이 용이하게 되는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 검사 대상물에 대하여 경사진 위치에서 대상물에 대한 정보를 획득하는 광학계와, 상기 광학계를 상하 좌우로 이동시키는 이동 제어수단과, 상기 광학계에서 얻어진 정보를 처리하는 화상 처리수단과, 상기 광학계의 광원 세기를 조절하는 조명 제어수단과, 상기 각 수단을 총괄 제어하고 그 결과를 처리하는 주 제어부가 포함된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 자동 검사장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광학계는 검사 대상물의 표면에서 전반사가 일어나도록 경사 방향으로 빛을 조사하는 선형 조명과, 상기 검사 대상물의 저면에서 반사되어 나오는 빛을 광하여 화상을 획득하는 CCD 카메라로 구성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 자동 검사장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 CCD 카메라는 대상물에 대하여 일정 각도로 기울어진 형태로 설치되고, 상기 광원은 상기 CCD 카메라와 대향되는 위치에 설치되어 경사 방향의 빛을 조사하도록 한 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 자동 검사장치.
4. 제 2항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 CCD 카메라는 검사 대상물의 결함 후보점을 확대 관찰할 수 있도록 하는 애리어 카메라와, 대상면의 일부를 촬상하는 라인 카메라로 구분되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 자동 검사장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 이동 제어수단은 상기 광학계를 전후 방향으로 이동시키는 X축 로봇과, 상기 광학계를 좌우 방향으로 이동시키는 Y축 로봇과, 상기 X축 로봇 및 Y축 로봇을 제어하는 모션 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 자동 검사장치.