KR20060073985A - 편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치 - Google Patents

편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치가 개시된다. 상기 편광필름의 검사방법은, 편광필름 내부의 이물질 존재여부를 검사하는 편광필름의 검사방법으로서, 편광필름을 통과한 투과광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 투과광 검출단계, 투과광 검출단계에서 주위 배경에 비하여 휘도가 낮은 저휘도 영역을 포착하는 저휘도 영역 인식 단계, 투과광 검출단계에서 획득된 영상 정보를 이용하여, 저휘도 영역의 휘도 및 그 주위 배경의 휘도로부터 투과 휘도차를 계산하는 단계, 편광필름의 양면 중 적어도 일면에서 반사된 반사광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 반사광 검출단계, 반사광 검출단계에서 획득된 영상 정보를 이용하여, 저휘도 영역의 휘도 및 그 주위 배경의 휘도로부터 반사 휘도차를 계산하는 단계, 투과 휘도차 및 반사 휘도차를 이용하여 투과/반사 휘도차를 계산하는 단계, 및 투과/반사 휘도차와 소정의 경계값을 비교하여 저휘도 영역에 이물질이 존재하는지의 여부를 판단하는 단계를 포함한다. 개시된 편광필름의 검사방법, 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치는 편광필름 내부에 존재하는 결함과, 편광필름 표면에 존재하는 결함을 구분하여 인식함으로써, 높은 정밀도로 검사가 가능하며, 자동화된 검사장비로 운용되어 검사비용이 절감될 수 있다.

Description

편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치{Method and apparatus for inspection of polarizer}
도 1은 편광필름의 일 형태에 대한 단면 구조를 보인 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 편광필름의 검사장치를 도시한 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 검사장치의 측면 구조를 보인 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 편광필름의 검사방법을 도시한 흐름도,
도 5는 저휘도 영역을 포착한 화상을 모식적으로 도시한 도면,
도 6 내지 도 8은 각각 이물질, 스크래치, 점착제에 대한 투과/반사 휘도차의 분포를 도시한 도면들,
도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 편광필름의 검사장치를 도시한 사시도,
도 10은 구겨짐 결함이 포착된 화상을 모식적으로 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
P1 : 제1 광학계 P2 : 제2 광학계
P3 : 제3 광학계 11,21,31 : 광원
12,22,32 : 광검출기 50 : 화상 처리 장치
본 발명은 편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주로 액정 디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display)에 사용되는 편광필름의 결함 존재 여부를 높은 정밀도로 검출하는 편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 소형화, 박형화가 가능한 동시에 소비 전력이 작고, 기존 전자부품의 디스플레이 방식으로 사용되는 음극선관(CRT)에 비해 고화질, 고선명의 영상을 제공한다는 이점이 있어 소형 비디오 카메라, 휴대폰, 카 네비게이션 시스템, 퍼스널 컴퓨터 등에 널리 사용되고 있다.
편광필름은 액정 셀의 양면에 점착되어 액정 디스플레이 패널의 일부로서 기능한다. 액정 디스플레이 패널은 액정 셀의 양면에 편광필름이 접합된 구성을 갖는다. 도 1에는 이러한 편광필름의 일 형태가 모식적으로 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 편광필름(1)은 중앙의 편광판(6), 및 편광판(6)의 양면에 점착제층(4,5)을 매개로 하여 부착된 보호필름들(2,3)을 포함한다. 상기 보호필름들(2,3)은 편광판(6)의 상하측에 배치되어 편광판(6)의 손상을 방지하는 기능을 한다.
상측 보호필름(2, 세퍼레이트 필름)은 액정 셀에 부착되기 전에 박리되어 폐기되며, 이로 인하여 노출된 점착제층(4)은 편광판(6)과 액정 셀 사이의 접합을 매개한다. 하측 보호필름(3, 프로텍트 필름)도 액정 셀에 부착되면 박리되어 폐기되 는데, 이 때, 점착제층(5)도 보호필름(3)에 부착된 상태로 함께 박리된다. 상기 보호필름들(2,3)은 PET 등의 에스테르계 수지로 형성될 수 있다.
상기 보호필름들(2,3) 사이에 배치된 편광판(6)은 편광층(10), 및 편광층(10)의 양면에 접착제층(9)이 개재되어 부착된 보호막들(7,8)을 포함한다. 여기서, 편광층(10)은 요오드나 이색성 염료가 흡착되어 있는 폴리비닐알코올(PVA)이 사용될 수 있고, 보호막(7,8)으로는 트리아세틸셀룰로오즈(TAC) 등이 사용될 수 있다.
상기와 같이 구성된 편광필름(1)은 액정 셀에 부착되어 디스플레이 패널의 일 구성요소로 기능하므로, 편광필름(1) 내부에 이물질(a)이 개재되면, 디스플레이 품질이 저하된다. 종래기술에 의하면, 편광필름(1)이 출하되기 전에 작업자에 의한 육안검사를 통하여 편광필름(1) 내부의 결함을 검출한다. 그런데, 작업자의 육안검사에 의존하게 될 경우, 그 정밀도가 저하됨은 물론이고, 작업자의 숙련정도에 따라 제품의 품질이 좌우되는 문제점이 있다. 또한, 검사에 장시간이 소요되어 제품 수율을 저하시키고, 검사작업에 상당수의 인원과 보조장비가 소요되어 제조단가를 상승시키게 된다.
한편, 편광필름(1) 외표면을 구성하는 보호필름(2,3)에는 스크래치(b)가 형성되거나, 점착제(c) 등이 묻어 있을 수 있는데, 보호필름(2,3)은 패널 조립 단계에서 모두 폐기되므로, 이러한 보호필름(2,3) 표면의 결함은 제품 품질에 영향을 미치지 않고, 따라서, 검사작업에서 편광필름(1) 내부의 결함과 구분하여 달리 취급해야 한다. 이는 검사작업의 작업성을 저하시키는 원인이 되며, 특히, 검사작업의 자동화를 어렵게 하는 원인이 된다.
이렇게 편광필름 내부에 개재된 이물질 이외에, 적층 구조를 형성하는 층들이 서로 밀착되지 않고 구겨지면, 국부적으로 편광 기능이 저하되므로, 이러한 결함도 편광필름의 검사과정에서 검출되어야 한다. 그런데, 구겨짐이나 이로 인하여 층간에 형성된 공간 내지 기포는 육안검사로 검출되기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 편광필름 내부의 결함과 표면의 결함을 분리하여 인식할 수 있는 편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 검사작업을 자동화함으로써, 검사비용이 절감되는 편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 편광필름의 검사방법은,
편광필름 내부의 이물질 존재여부를 검사하는 편광필름의 검사방법으로서,
편광필름을 통과한 투과광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 투과광 검출단계;
상기 투과광 검출단계에서 주위 배경에 비하여 휘도가 낮은 저휘도 영역을 포착하는 저휘도 영역 인식 단계;
상기 투과광 검출단계에서 획득된 영상 정보를 이용하여, 상기 저휘도 영역의 휘도(Bft) 및 그 주위 배경의 휘도(Bst)로부터 하기와 같이 정의되는 투과 휘도 차(BT)를 계산하는 단계;
BT = Bst - Bft
편광필름의 양면 중 적어도 일면에서 반사된 반사광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 반사광 검출단계;
상기 반사광 검출단계에서 획득된 영상 정보를 이용하여, 상기 저휘도 영역의 휘도(Bfr) 및 그 주위 배경의 휘도(Bsr)로부터 하기와 같이 정의되는 반사 휘도차(BR)를 계산하는 단계;
BR = Bsr - Bfr
상기 투과 휘도차(BT) 및 반사 휘도차(BR)를 이용하여 투과/반사 휘도차(BTR)를 계산하는 단계; 및
BTR = BT - BR
상기 투과/반사 휘도차(BTR)와 소정의 경계값을 비교하여 상기 저휘도 영역에 이물질이 존재하는지의 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.
상기 판단 단계에서는 상기 투과/반사 휘도차가 경계값보다 크면 저휘도 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 것이 바람직하다. 상기 경계값은 휘도 레벨이 최저 0계조에서 최고 255계조 사이의 값으로 표현되는 경우, 20계조인 것이 바람직하다.
상기 반사광 검출단계는,
편광필름의 상면에서 반사된 반사광을 검출하여 상면의 영상 정보를 획득하는 단계; 및
편광필름의 하면에서 반사된 반사광을 검출하여 하면의 영상 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 반사 휘도차 계산 단계, 및 투과/반사 휘도차 계산 단계는 편광필름 상면에서 얻어진 영상 정보, 및 편광필름 하면에서 얻어진 영상 정보 각각에 대해 독립적으로 진행되는 것이 바람직하다.
상기 이물질 존재여부를 판단하는 단계는,
편광필름의 상면에 대해 계산된 투과/반사 휘도차가 경계값보다 작으면 이물질 부재(不在)로 판단하는 단계;
편광필름의 하면에 대해 계산된 투과/반사 휘도차가 경계값보다 작으면 이물질 부재(不在)로 판단하는 단계; 및
상기 판단 단계들을 통하여 이물질 부재로 판단되지 않으면 저휘도 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
각각의 투과광 검출단계, 및 반사광 검출단계 이후에는, 획득된 영상 정보를 화상 처리하여 디지털 영상 데이터로 변환하는 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 편광필름의 검사장치는,
편광필름 내부의 이물질 존재여부를 검사하는 편광필름의 검사장치에 있어서,
편광필름을 통과한 투과광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 투과 광학계;
편광필름의 양면 중 적어도 일면에 반사된 반사광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 반사 광학계;
상기 투과 광학계, 및 반사 광학계로부터 입력받은 영상 정보를 영상 데이터로 변환하여 이물질 존재여부를 판단하는 화상 처리 장치;를 포함한다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 투과 광학계는 편광필름에 대하여 서로 반대측에 설치된 광원, 및 광검출기를 포함하고, 상기 반사 광학계는 편광필름의 같은 측에 설치된 광원, 및 광검출기를 포함한다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 반사 광학계는 편광필름의 상면으로부터의 반사광을 검출하는 상면 반사 광학계, 및 편광필름의 하면으로부터의 반사광을 검출하는 하면 반사 광학계를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 편광필름의 검사방법은,
편광필름 내부의 구겨짐을 검사하는 편광필름의 검사방법으로서,
상기 편광필름과 수직의 편광 방향을 가진 편광필터를 통하여 빛을 조명하고,
상기 편광필터에 의해 편광된 빛을 상기 편광필름에 입사하며,
상기 편광필름을 투과한 빛을 검출하여 영상 정보를 획득하고,
상기 영상 정보를 이용하여 편광필름 내부의 구겨짐 존재여부를 검사한다.
여기서, 획득된 영상 정보를 화상 처리하여, 주위 배경에 비해 높은 휘도를 갖는 고휘도 영역이 존재하면, 상기 편광필름의 고휘도 영역에 대응되는 부분에는 구겨짐이 존재하는 것을 판단하는 것이 바람직하다.
또는, 획득된 영상 정보를 화상 처리하여, 주위 배경에 비해 높은 휘도를 갖는 고휘도 영역이 존재하고, 상기 고휘도 영역에 인접하여 주위 배경에 비해 낮은 휘도를 갖는 저휘도 영역이 존재하면 상기 편광필름의 고휘도 영역 및 저휘도 영역에 대응되는 부분에는 구겨짐이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 편광필름의 검사장치는,
편광필름 내부의 구겨짐을 검출하는 편광필름의 검사장치로서,
편광필름에 대해 빛을 조명하는 광원;
상기 광원 및 편광필름 사이에 배치된 것으로, 상기 편광필름과 수직의 편광방향을 갖는 편광필터;
상기 편광필름을 통과한 빛을 검출하여 영상 정보를 획득하는 광검출기;를 포함한다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 광검출기로부터 획득된 영상 정보를 입력받아 디지털 영상 데이터로 변환하고, 상기 영상 데이터를 이용하여 편광필름 내부의 구겨짐 존재여부를 판단하는 화상 처리 장치가 더 포함된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 검사장치의 모식적인 구성이 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 도시된 편광필름 검사장치의 측면 구조가 도시되어 있다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 편광필름 검사장치는 편광필름(1)을 일 방향으로 이송시키는 이송레일(10), 및 편광필름(1)의 이송과정에서 순차적으로 그 영상을 획득하기 위해 설치된 제1 광학계(P1), 제2 광학계(P2), 및 제3 광학계(P3)를 구비한다. 여기서, 각 광학계(P1,P2,P3)는 편광필름(1)에 대해 빛을 조사하는 광원들 (11,21,31), 및 빛을 검출하여 편광필름(1)의 영상을 전기적인 신호로 발생하는 광검출기들(12,22,32)을 구비한다. 도 3을 참조하여 상설하면, 상기 제1 광학계(P1)는 편광필름(1)의 하측에 배치되어 빛을 조사하는 제1 광원(11), 및 상기 제1 광원(11)으로부터 편광필름(1)을 통과한 투과광(L1)을 검출하여 전기적인 신호를 발생하며, 이를 화상 처리 장치에 출력하는 제1 광검출기(12)를 포함한다. 여기서, 광검출기(12)로는 CCD 카메라 또는 라인 스캔 카메라와 같이 이미 알려진 공지의 카메라가 사용될 수 있으며, 편광필름(1)의 폭을 고려하여 병렬적으로 복수 개 설치될 수 있다.
상기 제1 광학계(P1)에 이어서 설치된 제2 광학계(P2)는 편광필름(1)의 하면(1b)을 조명하는 제2 광원(21), 및 제2 광원(21)으로부터 반사된 반사광(L2)을 검출하는 제2 광검출기(22)를 포함한다. 여기서, 제2 광원(21)은 빛이 편광필름 하면(1b)의 수직축에 대해 소정의 입사각(θ1)을 가지고 비스듬히 조사되도록 설치되는데, 상기 입사각(θ1)은 중분한 광량이 반사되도록, 예를 들어, 45도로 설정될 수 있다. 제2 광학계(P2)에 이어서 설치된 제3 광학계(P3)는 편광필름(1)의 상면(1a)을 조명하는 제3 광원(31), 및 제3 광원(31)으로부터 반사된 반사광(L3)을 검출하는 제3 광검출기(32)를 포함한다. 여기서, 제3 광원(31)은 빛이 편광필름 상면(1a)의 수직축에 대해 입사각(θ2)을 가지고 비스듬히 조사되도록 설치되는데, 상기 입사각(θ2)은 반사량을 고려하여, 예를 들어, 45도로 설정될 수 있다.
제2 광검출기(22), 및 제3 광검출기(32)로부터 발생된 소정의 전기적인 신호는 화상 처리 장치(50)에 입력되어 화소 어레이로 표현된 디지털 영상 데이터로 가 공된다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 편광필름의 검사방법에 대해 설명하기로 한다. 우선, 제1 촬상 단계(S10)를 거치는데, 이 단계는 제1 광학계(P1)에서 이루어진다. 즉, 제1 광학계(P1)에서는 편광필름(1)을 통과한 투과광(L1)으로부터 소정의 영상 이미지를 획득하고 이를 전기적인 신호로 변환한다. 제1 광학계(P1)에서 발생된 전기적인 신호는 화상 처리 장치(50)로 송신되고, 화상 처리 장치(50)에서는 제1 광학계(P1)에서 발생된 전기적 신호를 디지털화된 영상 데이터로 변환하는 제1 화상 전처리 단계가 수행된다.
다음으로, 화상 처리 장치(50)에서는 상기 영상 데이터로부터 저휘도 영역을 포착하는 저휘도 영역 인식 단계(S12)가 수행되는데, 즉, 화소 어레이 형태로 얻어진 영상 데이터로부터 휘도 레벨을 비교하여 주위 밝은 배경에 비해 상대적으로 낮은 휘도를 갖는 화소 영역을 포착한다. 일반적으로, 이러한 저휘도 영역은 일 매의 편광필름(1)에 대해서 복수 개로 검출되는데, N1개의 저휘도 영역이 검출되면, 이들에 대한 위치 정보는 화상 처리 장치(50)에 저장된다. 도 5에는 이러한 저휘도 영역이 포착된 영상이 모식적으로 도시되어 있는데, 밝은 주위 배경(210)에 비하여 어두운 저휘도 영역(215)이 명확하게 구분된다.
이어서, 전단계(S12)에서 인식된 저휘도 영역에 대해, 하기와 같이 정의되는 투과 휘도차(BT)를 계산하여 이를 화상 처리 장치에 저장한다(S14).
투과 휘도차(BT) = 주위 배경의 휘도(Bst) - 저휘도 영역의 휘도(Bft)
다음으로, 제2 촬상 단계(S16)를 거치는데, 제2 촬상 단계(S16)에서는 편광 필름 하면(1b)에서 반사된 반사광(L2)을 검출하여 소정의 영상 이미지를 획득하며, 이를 전기적인 신호로 변환하여 화상 처리 장치(50)로 출력한다. 화상 처리 장치(50)에서는 제2 광학계(P2)로부터 출력된 전기적인 신호를 디지털화된 영상 데이터로 변환하는 제2 화상 전처리 단계가 수행된다.
이어서, 화상 전처리를 통하여 얻어진 영상 데이터 및 화상 처리 장치(50)에 저장된 저휘도 영역의 위치정보를 이용하여, 하기와 같이 정의되는 저휘도 영역의 하면 반사 휘도차(BRb)를 계산하여, 이를 화상 처리 장치(50)에 저장한다(S18).
하면 반사 휘도차(BRb) = 주위 배경 휘도(Bsr) - 저휘도 영역의 휘도(Bfr)
이어서, 전술한 단계들을 거쳐서 화상 처리 장치(50)에 저장된 투과 휘도차(BT), 및 반사 휘도차(BRb)에 대한 정보로부터 저휘도 영역 내에 이물질이 존재하는지의 여부를 판정하는 단계가 수행되는데, 구체적으로, 하기와 같이 정의되는 하면 투과/반사 휘도차(BTRb)가 계산된다(S20).
하면 투과/반사 휘도차(BTRb) = 투과 휘도차(BT) - 하면 반사 휘도차(BRb)
계산된 휘도차(BTRb)와 소정의 경계값를 비교하여(S22), 계산된 휘도차가 경계값 보다 작은 경우, 그 저휘도 영역은 편광필름(1) 내부의 이물질이 아닌 표면의 스크래치(scratch)나 점착제를 나타내는 것으로 판단한다(S24). 표면의 결함으로 판정된 저휘도 영역의 개수가 N2라고 하면, 이들에 대한 위치 정보는 화상 처리 장치에서 삭제된다. 휘도차(BTRb)가 상기 경계값 보다 큰 경우, 즉, N1개의 저휘도 영역에서 N2개의 저휘도 영역을 제외한 나머지 영역(N1-N2)에는 일단 내부에 이물질이 존재하는 것으로 판단하되, 최종적인 판단은 편광필름의 상면(1a)에 대한 검 사결과에 따른다. 본 발명에서는, 단순히 주위 배경에 비해 휘도가 낮은 영역을 불량으로 판정하지 않고, 편광필름(1)의 외면에 대한 검사를 더 수행하여, 종합된 결과로부터 불량여부를 판단하게 되는바, 불량으로 처리되는 내부의 이물질과, 양품으로 처리되는 표면의 스크래치나 점착제를 구분하여 인식할 수 있다.
여기서, 상기 경계값은 본 출원인의 실험에 의하면, 디지털 영상 데이터의 휘도 레벨이 최저 0계조에서 최고 255계조 사이의 값으로 표현되는 경우에 20계조로 설정되는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
다음으로, 제3 촬상 단계(S26)를 거치는데, 여기서는 편광필름의 상면(1a)에서 반사된 반사광(L3)으로부터 편광필름 상면(1a)의 영상을 획득하여 전기적인 신호로 변환하고, 이를 화상 처리 장치(50)로 출력한다. 화상 처리 장치(50)에서는 출력된 전기적인 신호를 변환하여 디지털 영상 데이터를 획득하는 제3 화상 전처리 단계가 수행된다.
다음으로, 전단계에서 획득된 디지털 영상 데이터, 및 화상 처리 장치(50)에 저장되어 있는 저휘도 영역(여기서의 저휘도 영역은 편광필름 하면의 영상으로부터 이물질이 아닌 것으로 판단된 저휘도 영역(N2)은 제외하므로, N1-N2개의 저휘도 영역을 의미한다. )에 대한 위치 정보를 이용하여, 저휘도 영역에 대해 하기와 같이 정의되는 상면 반사 휘도차(BRa)를 계산한다(S28).
상면 반사 휘도차(BRa) = 주위 배경 휘도(Bsr) - 저휘도 영역 휘도(Bfr)
이어서, 전단계(S28)를 거쳐 얻어진 상면 반사 휘도차(BRa)에 대한 정보, 및 화상 처리 장치에 저장된 투과 휘도차(BT)에 대한 정보로부터 하기와 같이 정의되 는 상면 투과/반사 휘도차(BTRa)를 계산한다(S30).
상면 투과/반사 휘도차(BTRa) = 투과 휘도차(BT) - 상면 반사 휘도차(BRa)
계산된 상면 투과/반사 휘도차(BTRa)와 경계값을 비교하여(S32), 계산된 휘도차(BTRa)가 경계값보다 작은 경우, 저휘도 영역은 내부의 이물질이 아닌 표면의 스크래치나 점착제를 나타내는 것으로 판단하고, 이러한 저휘도 영역에 대해서는 이물질 부재(不在)로 판단한다(S34). 이러한 표면결함으로 판정된 저휘도 영역의 개수가 N3라고 하면, 이들에 대한 위치 정보는 화상 처리 장치에서 삭제된다.
한편, 상면 투과/반사 휘도차(BTRa)가 경계값보다 큰 경우, 즉, N1-N2개의 저휘도 영역에서 N3개의 저휘도 영역을 제외한 나머지 영역(N1-N2-N3)에 대해서는, 이물질이 존재하는 것으로 최종판단하고(S36), 그 위치 등의 결함정보를 작업자에게 출력한다(S38). 한편, 작업자는 불량으로 판정된 부분을 마킹하여 편광필름(1)으로부터 마킹된 결함부분을 제거하거나, 결함부분을 피하여 재단한다.
여기서, 상기 경계값은 도 6 내지 도 8에 도시되어 있는 실험결과에 근거하여 결정될 수 있는데, 도 6 내지 도 8에는 각각 편광필름 내부의 이물질, 편광필름 표면의 스크래치, 및 편광필름 표면의 점착제가 존재하는 경우, 하기와 같이 정의되는 투과/반사 휘도차(BTR)를 계산한 결과가 도시되어 있다.
투과/반사 휘도차(BTR) = 투과 휘도차(BT) - 반사 휘도차(BR)
여기서, 상기 투과 휘도차(BT)는, 각각의 이물질, 스크래치, 및 점착제가 존재하는 편광필름 시편들을 준비하고, 이들을 통과한 투과광을 검출하여, 얻어진 저휘도 영역의 휘도(Bft), 및 주위 배경의 휘도(Bst)로부터 다음과 같이 정의된다.
투과 휘도차(BT) = 주위 배경의 휘도(Bst) - 저휘도 영역의 휘도(Bft)
또한, 상기 반사 휘도차(BR)는 각각의 이물질, 스크래치, 및 점착제가 존재하는 편광필름 시편들의 외표면에서 반사된 반사광을 검출하여 얻어진 저휘도 영역의 휘도(Bfr), 및 주위 배경의 휘도(Bsr)로부터 다음과 같이 정의된다.
반사 휘도차(BR) = 주위 배경의 휘도(Bsr) - 저휘도 영역의 휘도(Bfr)
도 6을 참조하면, 휘도 레벨이 0계조에서 255계조까지 표현되는 경우, 이물질의 투과/반사 휘도차(BTR)는 40~80 계조 사이에 집중되고, 모두 20계조 이상으로 표현된다. 또한, 도 7을 참조하면, 스크래치의 투과/반사 휘도차(BTR, 휘도의 차이를 나타내므로, 계조 표현에서 음(-)의 부호를 가질 수 있다.)는 -10~0계조 사이에 집중되고, 모두 20계조 미만의 값을 갖는다. 도 8을 참조하면, 점착제의 투과/반사 휘도차(BTR)는 -20~0계조 사이에 집중된다.
도시된 도면들로부터 편광필름 내부의 이물질과 표면의 스크래치나 점착제는 상기 투과/반사 휘도차(BTR)가 20계조 일 때를 기준으로 구분될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 내부의 이물질은 모두 휘도차(BTR) 20계조 이상의 값을 가지며, 스크래치는 모두 휘도차(BTR) 20 계조 미만의 값을 가진다. 한편, 점착제의 경우에는 20 계조 이상의 값을 갖기도 하지만, 전체 테스트 개수의 약 4% 만이 20계조 이상의 값을 가지므로, 오차 범위로 무시할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 측면에 따른 편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 검사장치에 대해 설명하기로 한다. 도 9에는 편광필름의 검사장치의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 검사대상인 편광필름(1)의 하측에는 상방으로 빛을 조명하는 광원(110)이 배치되고, 편광필름(1)과 광원(110) 사이에는 편광필터(120)가 배치된다. 이 때, 편광필터(120)의 편광각도는 검사대상인 편광필름(1)과 90도 차이나도록 회전된 상태로 배치되어 이른바, 크로스 니콜 (crossed nicol) 상태가 된다.
모든 방향으로 진동하는 광원(110)의 검사광(L10)은 ①방향의 편광성향을가진 편광필터(120)를 통과하면서 ①방향으로 진동하는 광성분(L20)만을 선택적으로 투과되고, ②방향으로 진동하는 광성분은 저지된다. 이어서, ①방향으로 진동하는 광성분(L20)은 편광필름(1)에 입사되는데, 편광필름(1)은 ②방향 편광성향을 가지므로, 편광필름(1)이 유용하게 기능할 경우에는 ①방향의 광성분(L20)은 통과가 저지된다. 그러나, 편광필름(1)에 구겨짐 결함이 있는 경우에는 ①방향의 광성분의 일부가 저지되지 않고 투과되어, 결함 부분을 통과한 빛(L30)은 광검출기(130)에 밝은 영상으로 나타나게 된다. 도 10은 광검출기에 의해 획득된 화상의 모식도이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 편광필름의 결함 부분을 통과한 빛이 어두운 배경(dark background, 220) 상에 고휘도 영역(222)으로 명확하게 나타나게 된다. 화상 처리 장치(150)는 이러한 화상을 나타내는 광학적인 신호를 디지털화된 영상 데이터로 가공하고, 화소 어레이로부터 주위 배경에 비해 상대적으로 높은 휘도를 나타내는 고휘도 영역을 포착하여 결함의 존재를 인식하고, 결함이 존재하는 위치정보를 작업자에게 출력한다. 이 때, 화상 처리 장치(150)는 화소 어레이를 검색하여 주위 배경의 휘도와 경계값만큼 차이를 보이는 밝은 화소 영역을 취출하게 되므로, 경계값이 미리 시스템에 입력되어야 한다. 상기 경계값의 구체적인 수치는 시스템 의 구현에 따라 달라질 수 있으며, 주위 배경과 밝은 영역의 휘도는 상당한 차이를 나타내므로, 적당한 값이 용이하게 선택될 수 있다.
한편, 실제 검사장치로 구현된 경우, 편광필름(1)과 편광필터(120)의 편광방향이 정확하게 90도를 이루지 않고, 양자(1,120)의 편광도도 100%가 되지 않으므로, 주변 배경(222)도 어느 정도의 휘도를 가지게 된다. 도 10에서 볼 수 있듯이, 상기 고휘도 영역(222)에 접하여는 주변 배경(220)에 비해 휘도가 더 낮은 저휘도 영역(224)이 나타나게 되는데, 이는 구겨짐으로 인하여 광 경로가 변경되어 발생되는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 현상을 이용하여 실제적인 구현에 있어서, 고휘도 영역(222), 및 저휘도 영역(224)이 인접하여 나타나는 경우에 편광필름에 구겨짐 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.
전술한 바와 같은 편광필름의 검사방법 및 이에 적용되는 편광필름의 검사장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 본 발명의 편광필름의 검사방법에 의하면, 편광필름 내부에 존재하는 이물질과, 스크래치나 점착제 등과 같이 편광필름 표면에 존재하는 결함을 구분하여 인식할 수 있다. 이와 같이 검사의 정밀도를 향상시킴으로써, 이물질이 존재하는 부분만을 절단하여 불량 처리하고, 편광필름 표면의 결함에 대해서는 양품 처리할 수 있으므로, 자원의 낭비를 막을 수 있다.
둘째, 본 발명의 편광필름의 검사방법은 자동화된 검사장비로 운용되므로, 종래 육안검사에 요구되는 다수의 인력, 및 보조장비가 요구되지 않고, 검사작업에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
셋째, 본 발명의 다른 측면에 따른 편광필름의 검사방법에 의하면, 종래기술에서는 포착이 어려운 편광필름 내부의 구겨짐이나 이로 인한 기포 결함을 용이하게 검출할 수 있다. 이로써, 검사의 정밀도가 더욱 향상될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 편광필름 내부의 이물질 존재여부를 검사하는 편광필름의 검사방법으로서,
    편광필름을 통과한 투과광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 투과광 검출단계;
    상기 투과광 검출단계에서 주위 배경에 비하여 휘도가 낮은 저휘도 영역을 포착하는 저휘도 영역 인식 단계;
    상기 투과광 검출단계에서 획득된 영상 정보를 이용하여, 상기 저휘도 영역의 휘도(Bft) 및 그 주위 배경의 휘도(Bst)로부터 하기와 같이 정의되는 투과 휘도차(BT)를 계산하는 단계;
    BT = Bst - Bft
    편광필름의 양면 중 적어도 일면에서 반사된 반사광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 반사광 검출단계;
    상기 반사광 검출단계에서 획득된 영상 정보를 이용하여, 상기 저휘도 영역의 휘도(Bfr) 및 그 주위 배경의 휘도(Bsr)로부터 하기와 같이 정의되는 반사 휘도차(BR)를 계산하는 단계;
    BR = Bsr - Bfr
    상기 투과 휘도차(BT) 및 반사 휘도차(BR)를 이용하여 투과/반사 휘도차(BTR)를 계산하는 단계; 및
    BTR = BT - BR
    상기 투과/반사 휘도차(BTR)와 소정의 경계값을 비교하여 상기 저휘도 영역에 이물질이 존재하는지의 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 편광필름의 검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판단 단계에서는 상기 투과/반사 휘도차가 경계값보다 크면 저휘도 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경계값은 휘도 레벨이 최저 0계조에서 최고 255계조 사이의 값으로 표 현되는 경우, 20계조인 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사광 검출단계는,
    편광필름의 상면에서 반사된 반사광을 검출하여 상면의 영상 정보를 획득하는 단계; 및
    편광필름의 하면에서 반사된 반사광을 검출하여 하면의 영상 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반사 휘도차 계산 단계, 및 투과/반사 휘도차 계산 단계는 편광필름 상면에서 얻어진 영상 정보, 및 편광필름 하면에서 얻어진 영상 정보 각각에 대해 독립적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이물질 존재여부를 판단하는 단계는,
    편광필름의 상면에 대해 계산된 투과/반사 휘도차가 경계값보다 작으면 이물질 부재(不在)로 판단하는 단계;
    편광필름의 하면에 대해 계산된 투과/반사 휘도차가 경계값보다 작으면 이물질 부재(不在)로 판단하는 단계; 및
    상기 판단 단계들을 통하여 이물질 부재로 판단되지 않으면 저휘도 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사방법.
  7. 제1항에 있어서,
    각각의 투과광 검출단계, 및 반사광 검출단계 이후에는, 획득된 영상 정보를 화상 처리하여 디지털 영상 데이터로 변환하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사방법.
  8. 편광필름 내부의 이물질 존재여부를 검사하는 편광필름의 검사장치에 있어서,
    편광필름을 통과한 투과광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 투과 광학계;
    편광필름의 양면 중 적어도 일면에 반사된 반사광을 검출하여 영상 정보를 획득하는 반사 광학계;
    상기 투과 광학계, 및 반사 광학계로부터 입력받은 영상 정보를 영상 데이터로 변환하여 이물질 존재여부를 판단하는 화상 처리 장치;를 포함하는 편광필름 검사장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 투과 광학계는 편광필름에 대하여 서로 반대측에 설치된 광원, 및 광검 출기를 포함하고, 상기 반사 광학계는 편광필름의 같은 측에 설치된 광원, 및 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 반사 광학계는 편광필름의 상면으로부터의 반사광을 검출하는 상면 반사 광학계, 및 편광필름의 하면으로부터의 반사광을 검출하는 하면 반사 광학계를 포함한 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사장치.
  11. 편광필름 내부의 구겨짐을 검사하는 편광필름의 검사방법으로서,
    상기 편광필름과 수직의 편광 방향을 가진 편광필터를 통하여 빛을 조명하고,
    상기 편광필터에 의해 편광된 빛을 상기 편광필름에 입사하며,
    상기 편광필름을 투과한 빛을 검출하여 영상 정보를 획득하고,
    상기 영상 정보를 이용하여 편광필름 내부의 구겨짐 존재여부를 검사하는 편광필름의 검사방법.
  12. 제11항에 있어서,
    획득된 영상 정보를 화상 처리하여, 주위 배경에 비해 높은 휘도를 갖는 고휘도 영역이 존재하면, 상기 편광필름의 고휘도 영역에 대응되는 부분에는 구겨짐이 존재하는 것을 판단하는 편광필름의 검사방법.
  13. 제11항에 있어서,
    획득된 영상 정보를 화상 처리하여, 주위 배경에 비해 높은 휘도를 갖는 고휘도 영역이 존재하고, 상기 고휘도 영역에 인접하여 주위 배경에 비해 낮은 휘도를 갖는 저휘도 영역이 존재하면 상기 편광필름의 고휘도 영역 및 저휘도 영역에 대응되는 부분에는 구겨짐이 존재하는 것을 판단하는 편광필름의 검사방법.
  14. 편광필름 내부의 구겨짐을 검출하는 편광필름의 검사장치로서,
    편광필름에 대해 빛을 조명하는 광원;
    상기 광원 및 편광필름 사이에 배치된 것으로, 상기 편광필름과 수직의 편광방향을 갖는 편광필터;
    상기 편광필름을 통과한 빛을 검출하여 영상 정보를 획득하는 광검출기;를 포함하는 편광필름의 검사장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광검출기로부터 획득된 영상 정보를 입력받아 디지털 영상 데이터로 변환하고, 상기 영상 데이터를 이용하여 편광필름 내부의 구겨짐 존재여부를 판단하는 화상 처리 장치가 더 포함된 것을 특징으로 하는 편광필름의 검사장치.
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