KR20030078648A - 컬러필터 검사장치 - Google Patents

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KR20030078648A
KR20030078648A KR10-2003-0014694A KR20030014694A KR20030078648A KR 20030078648 A KR20030078648 A KR 20030078648A KR 20030014694 A KR20030014694 A KR 20030014694A KR 20030078648 A KR20030078648 A KR 20030078648A
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color filter
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light
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KR10-2003-0014694A
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우에타쿠니오
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다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
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Abstract

컬러필터 검사장치(1)에 있어서, 가이드레일(23)에 따라 이동하는 컬러필터(9)를 상방으로부터 라인센서(130)로 촬상(撮像)하는 촬상부(13), 및 컬러필터(9)의 하방으로부터 조명광을 조사(照射)하는 형광램프(14)를 설치, 촬상부(13)에 소정의 파장대(波長帶) 영역의 빛을 투과하는 광학필터(131)를 설치한다. 광학필터(131)의 투과 파장대 영역은, 컬러필터(9)의 하나의 색성분 필터의 투과율이 높고, 다른 색성분 필터의 투과율이 낮은 파장대 영역으로 된다, 이에 따라, 하나의 색성분에 관하여 컬러필터(9) 색의 얼룩을 정밀도 좋게 검사하는 것이 실현된다.

Description

컬러필터 검사장치{Color Filter Inspection Apparatus}
본 발명은, 표시장치에 사용되는 컬러필터 색의 얼룩을 검사하는 컬러필터 검사장치에 관한 것이다.
액정표시장치에 대표되는 플랫 패널 디스플레이 등의 표시장치에 이용되는 컬러필터를 단체로 검사하는 경우, 통상, 나트륨램프의 오렌지색 빛이나 그린 램프로 불려지는 램프로부터의 녹색 빛이 컬러필터에 조사(照射)된다. 그리고, 빛의 투과나 반사의 모습을 눈으로 확인하는 것에 의해 컬러필터 색의 얼룩이 검사된다.
그러나, 패턴이 형성된 상태의 컬러필터에 대하여 눈에 의한 색의 얼룩을 검사하는 것은 대단히 곤란하며, 실제로 패널이 제조된 후에 점등검사(점등검사는, 완성된 LCD의 형광램프를 점등시켜서 검사하는 것을 가리킴)가 행해져야 비로소 얼룩이 발견되는 경우가 있다.
본 발명은, 표시장치에 사용되는 컬러필터 색의 얼룩을 검사하는 컬러필터 검사장치를 지향하고 있으며, 투과조명에 의해 컬러필터 색의 얼룩을 정밀도 좋게 검사하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1은, 실시형태 1에 관한 컬러필터 검사장치의 구성을 나타내는 정면도이며,
도 2는, 컬러필터 검사장치의 구성을 나타내는 평면도이며,
도 3은, 각 색 성분 필터의 분광 투과율을 나타내는 도이며,
도 4는, 형광램프로부터 출사되는 빛의 분광 강도를 나타내는 도이며,
도 5는, 실시형태 2에 관한 컬러필터 검사장치의 정면도이며,
도 6은, 컬러필터 검사장치의 좌 측면도이며,
도 7은, 다른 컬러필터 검사장치 구성의 일부를 나타내는 도이며,
도 8은, 또 다른 컬러필터 검사장치 구성의 일부를 나타내는 도이다.
본 발명에 관한 컬러필터 검사장치는, 하나의 색 성분 필터의 특정 파장대 영역에 있어서 투과율이, 다른 색 성분 필터의 상기 특정의 파장대 영역에 있어서 투과율의 합 보다도 높은 컬러필터를 지지하는 지지부와, 컬러필터의 하나의 주면(主面)을 향하여 빛을 출사하는 광원과, 컬러필터의 다른 주면측으로 상기 컬러필터로부터의 빛 중 상기 특정의 파장대 영역의 빛을 수광하는 것에 의해 상기 컬러필터의 2차원 화상(畵像)을 취득하는 촬상부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 특정의 파장대 영역에 주목하는 것에 의해, 컬러필터 색의 얼룩을 정밀도 좋게 검사할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하나의 색 성분 필터의 상기 특정의 파장대 영역에 있어서 투과율이, 상기 다른 색 성분 필터의 상기 특정의 파장대 영역에 있어서 투과율 합의 4배 이상이다.
본 발명의 바람직한 실시형태 1에서는, 컬러필터 검사장치는, 상기 광원과 상기 촬상부의 사이에, 상기 특정의 파장대 영역이외의 빛을 실질적으로 제거하는 광학필터를 다시 구비하며, 상기 광원이 방전램프이다. 이에 따라, 용이하게 정밀도 높은 검사를 할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서는, 상기 광원이 복수의 LED를 가지고, 장치의 간소화 및 광원의 수명연장이 실현된다.
보다 바람직하게는, 상기 촬상부의 촬상방향이, 상기 지지부에 지지된 컬러필터 주면(主面)의 법선에 대하여 경사져 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 컬러필터 검사장치(1)의 구성을 나타내는 정면도이며, 도 2는 평면도이다. 또한, 도 1에서는 구성을 명료하게 도시하기 위하여 일부를 가상선으로 기재하고 있다. 컬러필터 검사장치(1)는, 액정표시장치 등의 표시장치에 사용되는 컬러필터(9)에 있어서, 제조시의 컬러 레지스트의 도포량의 변동이나 일부 노즐의 이상에 의해 컬러필터(9) 위에 생기는 색의 얼룩을 검사하는 장치이다.
컬러필터 검사장치(1)에서는, 베이스(11)위에 개구(121)를 가지는 스테이지(12)가 X방향으로 이동이 가능하게 배치되고, 컬러필터(9)가 스테이지(12)의 개구(121) 위에 지지된다. 스테이지(12)의 상방에는(즉, 컬러필터(9)의 상면에 대향하여)라인센서(130)를 가지는 촬상부(13)가 배치되고, 스테이지(12)의 하방에는 (즉, 컬러필터(9)의 하면에 대향하여) 형광램프(14)가 배치된다. 촬상부(13)는 내부의 광학계를 개재하여 Y 방향(지면에 수직한 방향)으로 긴 영역의 촬상을 행한다. 형광램프(14)는 촬상영역에 대응하여 Y 방향을 향하도록 배치되고, 컬러필터(9)의 아래쪽 주면을 향하여 조명광을 출사한다.
베이스(11)위에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 모터(21)에 접속된 볼 나사 기구(22), 및 스테이지(12)의 이동을 안내하는 가이드레일(23)이 배치되고, 모터(21)가 구동되는 것에 의해 스테이지(12)가 가이드레일(23)에 따라서 X 방향으로 이동한다. 이에 따라, 컬러필터(9)가 주면에 따라서 이동한다. 또한, 촬상부(13)의 선단에는 도 1에 나타내는 바와 같이 파장 선택필터인 광학필터(131)가 설치된다.
촬상부(13) 및 모터(21)는 제어부(31, 도 1에 도시)에 접속된다. 제어부(31)는 촬상부(13)에 의한 촬상 스테이지(12)의 이동을 동기시키고, 촬상부(13)에 의한 컬러필터의 2차원 화상의 취득을 실행한다. 촬상부(13)로부터의 출력은 연산부(32)로 보내지고, 연산부(32)에서 색의 얼룩이 존재하는 지 아닌 지의 검사가 행하여 진다.
또한 촬상 및 연산처리는 컬러필터(9)의 R(적), G(녹), B(청) 3개의 색성분 필터(즉, 컬러 레지스트)의 각각에 대하여 행하여 지고, 이 때, 대응하는 광학필터(131)가 촬상부(13)에 차례로 설치되어 진다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이 촬상부(13)의 촬상방향(광학계의 광축방향)은 스테이지(12)에 지지된 컬러필터(9)의 주면의 법선에 대하여 경사진다. 경사지는 각도는, 예를 들면, 10° 정도로 된다. 이에 따라, 촬상부(13)(특히, 광학계의 선단)가 컬러필터(9)에 비치어 촬상되고 마는 경우가 방지되어, 적절한 화상을 얻을 수 있다.
다음에, 광학필터(131)의 특성에 대하여 설명한다. 도 3 중의 곡선(81)은, R의 색성분 필터(즉, R의 컬러 레지스트)의 분광 투과율을 나타내고, 곡선 82, 83은 각각 G, B에 관한 분광 투과율을 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이 R, G, B에 관한 투과율은 파장에 대하여 완전히는 분리하고 있지 않다. 따라서, 파장대 영역의 넓은 광을 사용한 경우, 정밀도 높은 검사를 행할 수 없다.
도 4는, 액정표시장치의 광원과 동등한 분광 특성을 가지는 형광램프(14)로부터 출사되는 빛의 분광 강도(곡선 85에 도시)를 나타내는 도 이며, 설명의 편의상, 도 3에 나타내는 곡선 81 ∼ 83을 세로축의 치수를 무시하고 도시하고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 형광램프(14) 등의 방전램프에서는 출사되는 빛이 휘선(輝線)성분을 가지고, 강도 높은 파장대 영역이 한정되고 있다. 그래서, 컬러필터 검사장치(1) 에서는, 컬러필터(9)의 R 성분(R의 색 성분 필터)에 대하여 검사가 행하여 질 때에 광학필터(131)로서 600㎚ 이상 파장의 빛을 투과하는 필터가 사용되며, 도 4 중의 피크(851)의 파장대 영역의 빛 만이 검사에 이용된다. 이에 따라, 컬러필터의 G 성분 및 B 성분 투과율의 영향을 받는 경우 없이, R 성분 얼룩의 검사를 적절하게 행할 수 있다.
G 성분 얼룩의 검사가 행하여 지는 경우에는, 피크(852) 부근의 파장대 영역의 빛 만이 이용된다. 즉, 500 ∼ 530㎚ 이상, 550 ∼ 570 ㎚ 이하의 파장대 영역의 빛 만을 투과하는 광학필터(131)가 사용된다. B 성분 얼룩의 검사가 행해지는 경우에는, 피크(853) 부근의 파장대 영역의 빛이 이용되며, 440 ∼ 480㎚ 이하의 파장대 영역의 빛 만을 투과하는 광학필터(131)가 사용되어 진다.
이상과 같이, 컬러필터 검사장치(1)에서는 하나의 색성분 필터에 대하여 투과율이 높고, 다른 어느 색성분 필터에 대해서도 투과율이 낮은 파장대 영역의 빛을 촬상부(13)가 수광하는 것에 의해, 컬러필터(9)에 있어서 특정한 색성분 필터의 투과율 분포에 상당하는 2차원 화상을 얻을 수 있다. 그 결과, 각 색성분 필터의 얼룩검사를 정밀도 좋게 행할 수 있고, 제조공정에 대한 유익한 정보를 얻을 수 있다.
또한, 광원으로서 형광램프(14)(다른 예로서는, 키세논(Xenon) 램프 , 메탈 하라이드(Metal Halide) 램프 등의 방전램프를 사용하는 것에 의해, 광학필터(131)가 특정한 파장대 영역만을 정확하게 투과하는 것이 아니라도 방전램프로부터의 빛의 휘선성분을 이용하는 것에 의해, 용이하게 정밀도 높은 검사를 할 수 있다, 특히, R 성분 및 B 성분의 필터에 대해서 검사를 하는 경우에는, 휘선성분의 파장대 영역을 고려하여 소정의 파장보다도 긴 또는 짧은 파장의 빛을 투과하는 광학필터(131, 예를 들면, 색 유리 필터)를 설치하는 것 만으로 정밀도 높은 검사를 할 수 있다.
또한, 라인센서(130)를 가지는 촬상부(13)를 사용하는 것에 의해, 대형의 컬러필터(9)라도 촬상부(13)의 광학계가 비대화하고 마는 경우가 억제되어, 용이하게 검사를 할 수 있다.
그런데, 도 3에 나타내는 바와 같이 일반적으로는 2개의 색성분 필터의 분광 투과율이 모두 0으로 되는 경우는 없다. 따라서, 어떠한 파장대 영역의 빛을 하나의 색성분(이하, 「특정 색성분」이라고 한다) 필터의 검사에 사용했다고 하더라도, 완전히는 다른 색성분 필터 얼룩의 영향을 제거할 수는 없다. 그러나, 특정 색성분 필터의 투과율이 다른 색성분 필터의 투과율의 합 보다도 높은 경우에는, 얻어지는 화상에 있어서 특정 색성분 필터의 영향이 지배적으로 되는 것에서, 검사가 가능하게 된다.
또한, 정밀도 높은 검사를 하기 위해서는, 특정 색성분 필터의 투과율이 다른 색성분 필터의 투과율의 합 4배 이상인 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 관한 컬러필터 검사장치(1)의 정면도이며, 도 6은 좌 측면도 이다. 실시형태 2에 관한 컬러필터 검사장치(1)에서는, 베이스(11) 내에 라이트 박스(Light Box, 41)가 설치되고, 라이트 박스(41) 위에 광 확산판(42)이 설치된다. 또한, 광 확산판(42) 위에는 2개의 지지 가이드(12a)가 배치되고, 지지 가이드(12a) 위에 컬러필터(9)가 설치된다.
촬상부(13a)는 2차원 촬상장치(130a)를 가지고, 컬러필터(9)를 이동 시키는 경우 없이 컬러필터(9)의 2차원 화상을 취득한다. 컬러필터(9)와 촬상부(13a)의 사이에는 광학필터(131)를 각 색 성분용의 것으로 바꾸는 교체기구(43)가 배치된다. 교체기구(43)는 모터(431, 도 5참조)에 의해 3개의 광학필터(131)가 설치된 장치(432)를 회전하고, 각 광학필터(131)를 촬상부(13a)의 앞쪽에 차례로 위치시킨다. 또한 실시형태와 마찬가지로 촬상부(13a)의 촬상방향은 컬러필터(9)의 법선방향으로부터 경사한 방향으로 되고, 불필요한 촬영이 방지된다.
라이트 박스(41) 내의 광원으로서 실시형태 1과 마찬가지로 형광램프가 광원으로서 이용되어도 좋고, 필러멘트를 가지는 광원이 이용되어도 좋다. 휘선성분을 가지지 않는 빛이 출사되는 경우는, 도 3에 나타내는 각 성분필터의 특성을 고려한 광학필터(131)가 준비된다. 예를 들면, 파장대의 중심이 620㎚, 545㎚, 440㎚이고 반값 폭 10㎚ 정도의 3개의 광학필터(131)가, 각각 R 성분용, G 성분용, B 성분용으로서 디스크(432)에 설치된다.
물론, 광학필터(131)의 특성은, 촬상부(13a)의 감도특성, 각 색 성분필터의 분광 투과율, 광원의 분광 강도 등에 따라서 알맞게 변경되어도 좋고, 이들 특성에 따라서 특정한 파장대 영역 이외의 빛을 실질적으로 제외할 수 있다면, 광학필터(131)는 특정한 파장대 영역의 빛 만을 엄밀하게 투과하는 것일 필요는 없다.
이상과 같이, 컬러필터 검사장치(1)는 2차원 촬상장치(130a)를 이용하는 것도 가능하며, 이 경우, 컬러필터(9)를 이동시키는 기구가 불필요하게 된다.
도 7은 다른 컬러필터 검사장치의 구성의 일부를 나타내는 도이다. 도 7에 나타내는 컬러필터 검사장치는, 광학필터(131a)가 형광램프(14)와 컬러필터(9) 사이에 위치한다고 하는 점을 제외하고 실시형태 1과 마찬가지로 되어 있다. 이와 같이, 광학필터는 촬상부와 광원사이라면 임의로 배치되어도 좋다.
도 8은 또 다른 컬러필터 검사장치 구성의 일부를 나타내는 도이다. 도 8에 나타내는 컬러필터 검사장치는, 지면에 수직한 방향으로 배열된 복수의 LED(발광다이오드)인 LED 어레이(Array,14a)가 광원으로서 사용되며, 또한, 광학필터(131)가 배치되지 않는다고 하는 점에서 실시형태 1과 서로 다르다. LED 어레이(14a)와 컬러필터(9)의 사이에는, 균일한 선 모양 조명을 컬러필터(9)에 주기 위하여 광 확산판(141)이 배치된다.
LED를 광원으로서 사용하는 경우, 조명광은 단일한 휘선성분을 가지는 것으로 되므로, 광학필터(131)는 불필요하게 되며, 장치구조가 간소화된다. 또한, 광원의 수명연장도 실현된다. 또한, LED 어레이(14a)는 각 색성분필터의 특성에 따른 빛을 출사하는 3종류가 준비되고, 차례로 교환된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명해 왔으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변형이 가능하다.
예를 들면, 라인센서(Line Sensor,130)의 주사(走査)방향(도 1 및 도 2에 있어서 X 방향)에 수직한 선(線)모양 조명을 하는 광원으로서, 광 화이버 어레이(Fiber Array)나 석영로드(rod)와 광원을 조합한 것이 이용되어도 좋다.
또한, 대형의 컬러필터(9)와 같이 원주 테두리부만으로 지지하는 것이 곤란한 경우에는, 컬러필터(9)의 중앙을 지지하기 위한 대들보가 도 2에 나타내는 스테이지(12)의 개구(121)나 도 6에 나타내는 2개의 지지 가이드(12a) 사이에 설치되어도 좋다.
라인센서(130)를 가지는 촬상부(13)가 사용되는 경우, 상기 실시형태에서는 광학필터(131)를 작업자가 교환해 가면서 3개의 색성분에 관한 얼룩의 검사가 반복된다고 설명했으나, 라인센서(130)를 가지는 촬상부(13), 형광램프(14: 광원), 광학필터(131)의 조합(또는, 촬상부(13)와 LED 어레이(14a)의 조합)이 3개의 색성분에 대응하여 3조 배열되어도 좋다. 이에 따라, 컬러필터(9)를 1회 주사하는 것 만으로 각 색성분 필터의 검사를 할 수 있다.
또한, 라인센서(130)를 가지는 촬상부(13)에 대한 컬러필터(9)의 이동은 상대적인 것으로 좋고, 컬러필터(9)에 대하여 촬상부(13)가 이동하여도 좋다.
본 발명의 컬러필터 검사장치(1)에서는 하나의 색성분 필터에 대하여 투과율이 높고, 다른 어느 색성분 필터에 대해서도 투과율이 낮은 파장대 영역의 빛을 촬상부(13)가 수광하는 것에 의해, 컬러필터(9)에 있어서 특정한 색성분 필터의 투과율 분포에 상당하는 2차원 화상을 얻을 수 있다. 그 결과, 각 색성분 필터의 얼룩검사를 정밀도 좋게 행할 수 있고, 제조공정에 대한 유익한 정보를 얻을 수 있다.
또한, 광원으로서 형광램프(14)(다른 예로서는, 키세논(Xenon) 램프 , 메탈 하라이드(Metal Halide) 램프 등의 방전램프를 사용하는 것에 의해, 광학필터(131)가 특정한 파장대 영역만을 정확하게 투과하는 것이 아니라도 방전램프로부터의 빛의 휘선성분을 이용하는 것에 의해, 용이하게 정밀도 높은 검사를 할 수 있다, 특히, R 성분 및 B 성분의 필터에 대해서 검사를 하는 경우에는, 휘선성분의 파장대 영역을 고려하여 소정의 파장보다도 긴 또는 짧은 파장의 빛을 투과하는 광학필터(131, 예를 들면, 색 유리 필터)를 설치하는 것 만으로 정밀도 높은 검사를 할 수 있다.
또한, 라인센서(130)를 가지는 촬상부(13)를 사용하는 것에 의해, 대형의 컬러필터(9)라도 촬상부(13)의 광학계가 비대화하고 마는 경우가 억제되어, 용이하게 검사를 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 표시장치에 사용되는 컬러필터(Color Filter) 색의 얼룩을 검사하는 컬러필터 검사장치에 있어서,
    하나의 색성분 필터의 특정 파장대 영역에 있어서 투과율이, 다른 색성분 필터의 상기 특정의 파장대 영역에 있어서 투과율의 합 보다도 높은 컬러필터를 지지하는 지지부와,
    컬러필터 하나의 주면(主面)을 향하여 빛을 출사하는 광원과,
    컬러필터의 다른 주면 쪽에서 상기 컬러필터로부터의 빛 중에서 상기 특정한 파장대 영역의 빛을 수광하는 것에 의해 상기 컬러필터의 2차원 화상을 취득하는 촬상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 검사장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하나의 색성분 필터의 상기 특정의 파장대 영역에 있어서 투과율이, 상기 다른 색성분 필터의 상기 특정의 파장대 영역에 있어서 투과율 합의 4배 이상인 것을 특징으로 하는 컬러필터 검사장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 촬상부의 사이에, 상기 특정의 파장대 영역이외의 빛을 실질적으로 제거하는 광학필터를 또 다시 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 검사장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 촬상부의 사이에 광학필터를 또 다시 구비하고,
    상기 광원이 방전램프인 것을 특징으로 하는 컬러필터 검사장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광학필터가, 소정의 파장보다도 긴 파장 또는 짧은 파장의 빛 만을 투과하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 검사장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광원이 복수의 LED를 가지는 것을 특징으로 하는 컬러필터 검사장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 촬상부의 촬상방향이, 상기 지지부에 지지된 컬러필터 주면(主面)의 법선에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 컬러필터 검사장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 지지부를 컬러필터의 주면에 따라서 상대적으로 이동하는 이동기구를 또 다시 구비하고,
    상기 촬상부가, 상기 지지부의 이동과 동기하여 촬상을 하는 라인센서를 가지는 것을 특징으로 하는 컬러필터 검사장치.
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