KR200363207Y1 - 엘씨디 셀의 에지 검사 장치 - Google Patents

엘씨디 셀의 에지 검사 장치 Download PDF

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KR200363207Y1
KR200363207Y1 KR20-2004-0019280U KR20040019280U KR200363207Y1 KR 200363207 Y1 KR200363207 Y1 KR 200363207Y1 KR 20040019280 U KR20040019280 U KR 20040019280U KR 200363207 Y1 KR200363207 Y1 KR 200363207Y1
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Abstract

본 고안은 라인 스캔 카메라(line scan camera)를 이용한 셀의 상면 촬영과 에어리어 스캔 카메라(area scan camera)를 이용한 셀의 하면 촬영이 동시에 수행될 수 있는 라인 스캔 카메라와 에어리어 스캔 카메라를 이용한 LCD 셀의 에지 검사 장치에 관한 것으로, 라인 스캔 카메라를 이용한 LCD 셀의 상면 촬영과 에어리어 스캔 카메라를 이용한 LCD 셀의 하면 촬영이 동시에 수행됨으로써 종래에는 측정할 수 없었던 LCD 셀의 하면부의 미세한 뜯김이나 크랙(Crack)까지 검사할 수 있는 장치를 제공하고 얼라인 로봇을 이용하여 LCD 셀을 로딩하는 방식을 적용하여 LCD 셀이 완벽하게 얼라인된 상태에서 에지검사가 수행되도록 함으로써 작업능률을 상승시키고 작업공간을 절약할 수 있는 장치를 제공하는데 그 기술적 특징이 있다.

Description

엘씨디 셀의 에지 검사 장치 {LCD CELL EDGE CHECK SYSTEM}
본 고안은 LCD 셀의 에지(edge) 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라인 스캔 카메라(line scan camera)를 이용한 셀의 상면 촬영과 에어리어 스캔 카메라(area scan camera)를 이용한 셀의 하면 촬영이 동시에 수행될 수 있는 라인 스캔 카메라와 에어리어 스캔 카메라를 이용한 LCD 셀의 에지 검사 장치에 관한 것이다.
LCD 셀(Liquid crystal display cell)은 TFT판과 칼라필터판을 접합한 후 절단공정(scribing and breaking)을 통해 각 단위패널로 분리함으로써 얻어지게 되는데, 절단공정을 통해 잘려진 측면에 버어(burr), 들어간 상태 및 패턴의 끊김 현상 등이 발생될 수 있다. 특히, 측면에 버어가 발생되는 경우 다음 LCD 셀의 제조 공정 장비에 심각한 불량을 야기시키기 때문에 LCD 셀의 절단공정 후 LCD 셀의 측면을 검사하게 된다.
LCD 셀의 에지를 검사하기 위한 종래 기술로서, 일 측면에 센서를 구비한 수단을 LCD 셀의 에지에 기계적으로 접촉시킴으로써 측면에 발생된 버어 등을 측정하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 에지의 불량이 일정한 기준선 안쪽으로 형성된 경우에는 측정이 어렵고, 특히 패턴에 손상이 발생된 경우에는 전혀 감지를 못하는 문제가 있었다.
이러한 문제점들을 개선하기 위하여, 국내특허등록 제418356호는 라인 스캔 카메라를 이용하여 LCD 셀의 에지면을 순차적으로 촬영하고, 촬영된 에지면 이미지를 이용하여 자동으로 에지면 불량 여부를 검사함으로써 LCD 셀의 에지면에서 발생될 수 있는 불량을 검사할 수 있는 LCD 셀의 에지 검사방법을 제시하고 있다.
그러나, 특허등록 제418356호에서 제시하고 있는 방법은 라인스캔 카메라를 이용하여 LCD셀을 투과하는 방식으로 검사를 하므로 LCD셀의 하면부의 미세한 뜯김(Chipping) 불량을 검사할 수 없었다.
한편, 기존 LCD 셀의 에지 검사 장치는 절단공정(scribing and breaking)에서 절단된 LCD 셀이 LCD 셀의 에지 검사 장치에 구비된 컨베이어 벨트를 따라 이동하고 이동된 셀을 검사테이블이 받은 다음 비젼검사부로 이동하여 비젼검사부에서 검사가 수행되거나(컨베이어 벨트 이동방식) 또는 절단공정에서 절단된 LCD 셀을 운반로봇이 LCD 셀의 에지 검사 장치에 구비된 얼라인 로봇의 리프트(lift) 상단으로 옮긴 다음 일측면에 정렬을 위한 측정 바를 LCD 셀의 에지에 기계적으로 접촉시킴으로써 정렬을 하고, 정렬된 LCD 셀을 검사테이블이 받은 다음 비젼검사부로 운반하여 에지 검사가 수행되었다(얼라인 로봇 이동방식).
그러나, 상기 컨베이어 벨트 이동방식은 LCD 셀의 에지 검사 장치에 컨베이어를 구비하기 위한 별도 공간(예를 들어, 좌우에 걸친 에어리어 면적)이 필요하므로 좁은 공간에서 검사를 수행해야 하는 공정에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 상기 얼라인 로봇 이동방식은 좁은 공간에서 검사를 수행할 수 있어 공간 활용성이 높은 장점을 제공하지만, 기계적으로 얼라인을 수행하기 때문에 얼라인의 정확도가 떨어질 뿐만아니라 기계적 얼라인 과정에서 LCD 셀이 파손되는 단점이 있었다.
본 고안의 목적은 라인 스캔 카메라를 이용한 LCD 셀의 상면 촬영과 에어리어 스캔 카메라를 이용한 LCD 셀의 하면 촬영을 동시에 수행함으로써 종래에는 측정할 수 없었던 LCD 셀의 하면부의 미세한 뜯김이나 크랙(Crack)까지 검사할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
본 고안의 다른 목적은 비전카메라가 구비된 얼라인 로봇을 이용하여 LCD 셀을 로딩한 다음 로딩된 LCD 셀을 얼라인 로봇에 구비된 비전카메라로 정확히 정렬한 다음 비젼검사부로 이동시켜 에지검사를 수행하도록 함으로써 작업공간을 절약하면서도 정렬불량 및 기계적 정렬로 인한 LCD 셀의 파손을 없앨 수 있는 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 고안에 따른 LCD 셀의 에지 검사 장치의 전체구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 비젼검사부의 구성도이다.
도 3은 도 2의 에어리어 스캔 카메라의 구성도이다.
도 4는 도 1에 따른 비젼검사부의 카메라 배치관계를 보여주는 카메라 배치도이다.
도 5는 도 1에 따른 얼라인부의 상세구성도이다.
도 6은 본 고안에 따른 LCD 셀의 에지 검사과정을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 7은 LCD 셀의 에지 검사결과를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
Ⅰ : 얼라인부 Ⅱ : 비젼검사부
Ⅲ : 버퍼부 10 : PLC 제어부
20 : 카메라 조명 발생부 30 : 하면조명발생부
40 : 검사테이블 50 : 비젼제어부
60 : LCD 셀 171 : 렌즈
172 : 빔스플리트 173 : 촬영부
74 : 미러 80 : 얼라인 로봇
82 : 비젼 카메라
이하, 본 고안을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 고안에 따른 LCD 셀의 에지 검사 장치의 전체구성도이고, 도 2는 도 1에 따른 비젼검사부의 구성도이고, 도 3은 도 2의 에어리어 스캔 카메라의 구성도이고, 도 4는 도 1에 따른 비젼검사부의 카메라 배치관계를 보여주는 카메라 배치도이고, 도 5는 도 1에 따른 얼라인부의 상세구성도이고, 도 6은 본 고안에 따른 LCD 셀의 에지 검사과정을 개략적으로 설명하는 흐름도이며, 도 7은 LCD 셀의 에지 검사결과를 보여주는 도면이다.
도 1를 참조하면, 본 고안에 따른 LCD 셀의 에지 검사 장치는 LCD 셀의 검사를 수행하기 이전에 LCD 셀의 위치를 정확하게 얼라인하는 얼라인부(Ⅰ)와, LCD셀의 에지검사를 수행하는 비젼검사부(Ⅱ)와, 상기 버젼검사부(Ⅱ)로부터 불량처리된 불량셀의 처리를 위한 버퍼부(Ⅲ)로 구성된다.
본 고안이 LCD 셀의 검사 및 정렬 불량 문제를 주된 해결과제로 한다는 점에서, 비젼검사부 및 얼라인부에 대해 주로 설명한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 비젼검사부(Ⅱ)는 검사테이블(40)에 적재된 LCD 셀(60)의 상면을 라인단위로 이동하면서 촬영을 수행하는 한쌍의 라인 스캔 카메라(CAM1, CAM2)와, 검사테이블(40)(LCD 셀을 운반하는 테이블을 검사테이블로 명명함. 이하 동일)에 적재된 LCD 셀(60)의 후면을 미리 구획된 영역단위로 촬영을 수행하는 에어리어 스캔 카메라(CAM3)와, LCD 셀 촬영시 요구되는 조명을 구동시키기 위한 카메라조명구동신호를 발생하는 카메라조명발생부(20)와, LCD 셀의 측면촬영시 요구되는 조명을 발생시키기 위한 하면조명구동신호를 발생하는 하면조명발생부(30, 31)가 각각의 라인 스캔 카메라(50)와 마주 대하도록 설치되고, 검사테이블(40)에 적재된 LCD 셀(60)을 정렬시키기 위해 검사테이블(40)을 X축, Y축 및 회전축 방향으로 이동시키거나 회전시키는 PLC 제어부(10)가 구비된다.
상기 에어리어 스캔 카메라(CAM3)는 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈(171), 빔스플리터(172), 촬영부(173) 및 미러(74)로 구성되는 반사광학계이며, 비젼제어부(50)로부터 출력되는 제어신호에 따라 LCD 셀(60)의 하측면을 촬영하도록 구성된다.
또한, 검사테이블(40)을 구동시키는 PLC 제어부(10)와 정보를 송수신하며, 카메라조명발생부(20), 하면조명부(30, 31), 라인 스캔 카메라(CAM1, CAM2) 및 에어리어 스캔 카메라(CAM3)를 전반적으로 제어하는 비젼제어부(50)는 PC(Personal Computer)(51), I/O(Input/Output)부(52), 그래버(grabber)(53), 표시부(54) 및 키보드(55)로 구성되며, 그래버(53)는 라인 스캔 카메라(CAM1, CAM2)와 에어리어 스캔 카메라(CAM3)에서 각각 취득된 에지 이미지를 취득하여 PC(51)로 전송하고, I/O부(52)는 입력출력을 담당하며, 키보드(55)는 비젼제어부(50)에 작업자가 정보나 초기 설정값을 입력하기 위해 사용되고, 표시부(54)는 에지 이미지의 취득 결과나 기타 결과를 작업자가 시각적으로 볼 수 있도록 한다.
도 4는 비젼검사부의 카메라 배치관계를 보여주는 카메라 배치도이다.
도 4a를 참조하면, 한쌍의 라인 스캔 카메라(CAM1, CAM2)가 나란히 수평배치되고, 에어리어 스캔 카메라(CAM3)는 한쌍의 라인 스캔 카메라(CAM1, CAM2)중 어느 하나에 결합되는데, 여기서는 에어리어 스캔 카메라(CAM3)가 라인 스캔 카메라(CAM2)에 결합되어 있다. 다음에, 상기 카메라들(CAM1 및 CAM2와 CAM3)은 각각의 구동을 제어하는 서보모터(도시하지않음)에 의해 검사위치로 이동된다. 최종적으로, 검사 준비가 완료되면 리니어 서보모터(도시하지않음)에 의해 검사테이블(40)이 이동되고 LCD 셀(60)의 에지검사가 수행된다.
도 4b는 라인 스캔 카메라(CAM1 또는 CAM2)와 카메라조명발생부(20)가 에지검사의 최적화를 위해 각도조절될 수 있음을 도시하고 있다. 이들은 바람직하게 15°이하의 범위내에서 각도조절될 수 있다. 이러한 각도조절은 공지의 어떤 기술을 사용해도 무방하므로 이에 대한 상세설명은 생략한다.
도 5는 도 1에 따른 얼라인부의 상세구성도로, 상기 얼라인부는 LCD 셀을 미리 정렬한 다음에 검사가 이루어질 수 있도록 한다. 즉, 검사를 수행하기 앞서 검사테이블상에 LCD 셀이 적재된 상태에서 좌우 또는 전후방향으로 위치를 보정하게 된다.
기존에는 별도의 위치보정없이 LCD 셀이 검사테이블상에 적재된 상태로 비젼검사부에서 이동(전진 및 90˚회전하여 후진)하는 동안 정렬 및 검사가 이루어졌다. 하지만, 본 고안에서는 별도의 위치보정 수단이 제공됨으로써 검사테이블상에 LCD 셀이 적재되기 이전 및 최초로 검사테이블에 LCD 셀이 적재되었을 때 LCD 셀의 위치를 보정한 후 에지검사가 수행된다.
도 5를 참조하면, 얼라인부(Ⅰ)는 리프트 바(80a)의 이송을 위한 서보모터(80b)가 구비되어 X축 방향으로 이동하는 비젼 카메라(VISION; 영상처리)(82)가 구비된 얼라인 로봇(80)과, Y축 방향 이송용 서보모터(80c) 및 θ축 방향 회전모터(도시안됨)가 구비되어 Y축 및 θ축으로 움직이는 검사테이블(40)을 포함하며, 상기 비젼 카메라(82)를 통해 자동 위치보정을 수행한다.
상기 얼라인부에서의 위치보정 원리는 다음과 같다.
LCD 셀(60)의 측면에 표시되어 있는 정렬마크(도시되지않음)를 촬영하여 LCD 셀(60)의 중심점을 구한 다음, 사전에 미리 구한 정상적인 얼라인 상태의 LCD 셀의 중심점과 비교하면서 X축, Y축, θ축 순으로 얼라인을 하게 되는데, 먼저 얼라인 로봇(80)에 결합된 리프트 바(80a)에 올려진 LCD 셀(60)을 X축으로 움직이는 얼라인 로봇(80)에 의하여 X축의 위치를 보정하고, X축 위치가 보정된 LCD 셀을 얼라인 로봇(80)에 결합된 리프트 바(80a)가 검사테이블(40)에 올려 놓으면 Y축으로 움직이는 검사테이블(40)에 의하여 Y축의 위치를 보정한 다음, 검사테이블(40)이 회전하여 회전축의 위치를 보정하는 방식으로 진행된다.
이러한 시스템의 장점은 비젼검사부에서 LCD 셀의 검사를 수행하기 전 셀의 위치를 정확하게 얼라인 하여 검사를 수행함으로써 얼라인 불량으로 인한 검사 오류를 최소화 할 뿐만 아니라 정렬 바 등을 사용하여 기계적으로 얼라인 하는 종래의 얼라인 과정에서 발생하는 LCD 셀의 파손을 방지함으로써 작업능률을 높을 뿐만 아니라 원가절감에 크게 기여할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 비젼 카메라(82)는 에어리어 스캔 카메라이며, LCD 셀의 위치 보정 정확도를 위해 한 쌍의 에어리어 스캔 카메라를 사용하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 버퍼부(Ⅲ)는 상기 버젼검사부(Ⅱ)로부터 불량처리된 불량셀의 처리를 위한 것으로, 상·하 방향 리프트 바(90a)를 이송하기 위한 서보모터(도시되지않음)가 구비되어 상·하 방향으로 운동하면서 불량 셀을 받아내는 카세트(90)로 구성된다.
상기와 같은 구성에 의해 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 LCD 셀의 에지 검사 방법을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 본 고안에 따른 LCD 셀의 에지 검사과정을 개략적으로 설명하는 흐름도이며, 도 7은 LCD 셀의 에지 검사결과를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 먼저 절단공정(scribing and breaking)이 완료된 LCD 셀이 검사 테이블상에 로딩된다.
다음에, LCD 셀의 에지면을 촬영하여 에지 이미지를 취득한다. 이때, 각각의 카메라들의 초기위치 설정 및 LCD 셀의 정렬을 완료한 후 라인 스캔 카메라를 이용한 LCD 셀의 상면 촬영과 에어리어 스캔 카메라를 이용한 LCD 셀의 하면 촬영이 동시에 수행된다. 참고로, 라인 스캔 카메라는 LCD 셀의 에지면을 라인 단위로 이동하면서 촬영을 수행하는 반면에, 에어리어 스캔 카메라는 LCD 셀의 에지면을 일정 영역 단위로 이동하면서 촬영을 수행한다.
다음에, 비젼제어부가 소정의 기준 데이터값을 이용하여 취득된 LCD 셀의 에지 이미지에 불량이 발생되었는지 여부를 판단한다. 여기서, 도 7에 도시된 바와 같이 패턴손상 여부(도 7a), 버어 발생여부(도 7c), 미세한 뜯김 발생여부(도 7b와 도 7d) 등이 검사된다.
최종적으로, 비젼제어부가 상기 검사결과에 따라 LCD 셀의 양호여부를 결정하며, 양호한 LCD 셀만이 다음 공정으로 이동된다. 불량으로 판정된 셀은 버퍼부에서 카세트가 내려와 검사테이블이 Y축 방향으로 수평으로 운반해 온 불량 셀을 받은 다음 올라간다. 이때, 카세트의 상하운동은 상·하 방향 리프트 바 이송용 서보모터에 의해 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 에어리어 스캔 카메라를 이용하여 LCD 셀의 후면을 촬영하여 이미지로 처리함으로써 종래에는 측정할 수 없었던 LCD 셀의 하면부의 미세한 뜯김이나 크랙까지 검사할 수 있다는 장점을 제공한다.
또한, 본 고안에서는 에지검사 전 얼라인 로봇에 의하여 검사대상 LCD 셀을 운반함에 있어 비전 카메라로 LCD 셀의 위치를 검사 전 정확히 얼라인함으로써 얼라인 불량으로 인한 검사오류를 없애는 한편, 정렬 바 등을 통한 기계적 얼라인 과정에서 발생하는 LCD 셀의 파손을 방지함으로써 작업효율을 증진할 수 있다.

Claims (5)

  1. LCD 셀의 검사를 수행하기 이전에 LCD 셀의 위치를 정확하게 얼라인하는 얼라인부와; LCD셀의 에지검사를 수행하는 비젼검사부와; 상기 버젼검사부로부터 불량처리된 불량셀의 처리를 위한 버퍼부가 구비된 LCD 셀의 에지 검사 장치로서,
    상기 비젼검사부는,
    검사테이블에 적재된 LCD 셀의 상면을 라인단위로 이동하면서 촬영을 수행하는 한쌍의 라인 스캔 카메라와;
    검사테이블에 적재된 LCD 셀의 후면을 미리 구획된 영역단위로 촬영을 수행하는 에어리어 스캔 카메라와;
    상기 검사테이블을 구동시키는 PLC 제어부와 정보를 송수신하고, 상기 한쌍의 라인 스캔 카메라와 에어리어 스캔 카메라를 전반적으로 제어하며, 상기 라인 스캔 카메라로부터의 LCD 셀의 상면 촬영 이미지와 에어리어 스캔 카메라로부터의 LCD 셀의 하면 촬영 이미지를 입력 받아 LCD 셀의 에지 이미지에 불량이 발생되었는지 여부를 판단하는 비젼 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 LCD 셀의 에지 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 한쌍의 라인 스캔 카메라는 각각 LCD 셀 촬영시 요구되는 조명을 구동시키기 위한 카메라조명구동신호를 발생하는 카메라조명발생부를 더 포함하며, 상기 라인 스캔 카메라와 상기 카메라조명발생부는 15°이하의 범위내에서 각도조절 가능한 것을 특징으로 하는 LCD 셀의 에지 검사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 에어리어 스캔 카메라는 렌즈, 빔스플리터, 촬영부 및 미러로 구성되는 반사광학계인 것을 특징으로 하는 LCD 셀의 에지 검사 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 얼라인부는 리프트 바 이송용 서보모터가 구비되어 X축 방향으로 이동하는 비젼 카메라가 구비된 얼라인 로봇과, Y축 방향 이송용 서보모터 및 θ축 방향 회전모터가 구비되어 Y축 및 θ축으로 움직이는 검사테이블을 포함하며, 상기 얼라인 로봇에 구비된 비젼 카메라는 제2 에어리어 스캔 카메라인 것을 특징으로 하는 LCD 셀의 에지 검사 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 버퍼부는 상·하 방향 리프트 바 이송용 서보모터가 구비되어 상·하 방향으로 운동하면서 불량 셀을 받아내는 카세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 셀의 에지 검사 장치.
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