KR20090096685A - 판유리 결함 검출 장치, 판유리 제조 방법, 판유리 물품, 판유리의 양부 판정 장치 및 판유리 검사 방법 - Google Patents

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KR20090096685A
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야스히로 니시무라
마사카즈 이와타
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 판유리의 내부, 또는 표면에 발생하는 각종 결함을 신속하고 또한 효율적으로 높은 정밀도로 검출한다.
(해결 수단) 판유리 결함 검출 장치(10)는 판유리(G)를 사이에 두는 대향위치에 배치된 광원(20)과 수광 장치(30)를 구비하고 있다. 판유리(G)는 그 두께 방향으로 대향하는 투광면(Ga,Gb)을 갖고, 투광면(Ga,Gb)이 이 판유리 결함 검출 장치(10)의 광학계의 광축(Lx)에 대하여 소정 각도(α)만큼 경사지도록 광원(20)과 수광 장치(30) 사이에 배치되어 있다. 또한 수광 장치(30)와 판유리(G)는 광축(Lx) 상에 있어서 수광 장치(30)의 렌즈계(31)의 초점거리(F)가 수광 장치(30)의 수광 소자부터 판유리(G)까지의 거리(Z)보다 작아지는 위치관계로 배치되어 있다.
판유리 결함 검출 장치

Description

판유리 결함 검출 장치, 판유리 제조 방법, 판유리 물품, 판유리의 양부 판정 장치 및 판유리 검사 방법{GLASS SHEET DEFECT DETECTION DEVICE, GLASS SHEET MANUFACTURING METHOD, GLASS SHEET, GLASS SHEET QUALITY JUDGING DEVICE, AND GLASS SHEET INSPECTION METHOD}
본 발명은 용융 유리로 성형된 판유리, 특히 액정 표시 장치나 플라즈마 디스플레이에 탑재되는 판유리의 결함을 검출하는 결함 검출 장치, 이 결함 검출 장치를 사용하는 판유리 제조 방법, 이 제조 방법에 의해 얻어지는 판유리 물품, 및 판유리의 결함을 평가해서 양부 판단을 행하는 양부 판정 장치에 관한 것이다.
디스플레이 디바이스 기술의 현저한 발전에 따라 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 각종 방식의 화상 표시 장치에 관련된 기술이 크게 진보되어 왔다. 특히 대형이며 고정밀한 표시를 실현하는 화상 표시 장치 등에서는 그 제조원가의 저감과 화상 품위의 향상을 위해 고도의 기술혁신이 진척되고 있다. 이러한 각종 장치에 탑재되어 화상을 표시하기 위해서 사용되는 판유리에 대해서도 종전 이상의 높은 치수품위와 고정밀도의 표면성상이 요구되고 있다. 디스플레이 디바이스 용도 등의 판유리의 제조에서는 각종 제조 장치를 사용함으로써 판유리가 성형되고 있지만, 모두 무기 유리 원료를 가열 용해해서 용융 유리를 균질화한 후에 소 정 형상으로 성형한다는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 이 때, 유리 원료의 용융 부족이나 제조 도중에서의 의도하지 않은 이물의 혼입, 또는 성형 장치의 노후화나 일시적인 성형 조건의 문제 등, 여러가지 원인에 의해 판유리에 표면 품위의 이상 등의 결함이 생기는 경우가 있다. 이러한 판유리의 결함의 발생을 억제하기 위해서 여러가지 대책이 지금까지 실시되어 왔지만, 결함의 발생을 완전하게 억제하는 것은 곤란하며, 또한 어느 정도까지 결함의 발생을 억제할 수 있어도, 결함을 갖는 판유리를 명료하게 식별하는 기술이 없으면, 양품이라고 판정된 판유리 중에 본래는 불량으로 해야할 결함품이 혼입되어 버리게 된다. 따라서, 판유리의 결함을 정밀도 좋게 검출하는 기술은 매우 중요한 것으로 되어 왔다.
이러한 상황 아래, 지금까지도 판유리의 결함을 검출하고자 하는 기술은 수많이 제안되어 왔다. 예를 들면 특허문헌1에서는 액정 표시 장치에 탑재되는 판유리를 불산 처리한 후에 얻어지는 조면상태의 판유리 기판의 검사 방법으로서 판유리 기판의 경사 방향으로부터 검사광을 조사해서 상기 기판을 투과한 광을 피투영면에 투영하고, 상기 피투영면에의 투영 화상에 기초하여 판유리 기판의 광학특성을 검사하는 검사 방법이 개시되어 있다. 또 특허문헌2에서는 유리 시트 등의 투명한 기판의 결함을 검출하기 위해서, 광의 위상차를 검출하는 렌즈를 사용해서 100㎚보다 작은 광로길이 변화를 검출할 수 있는 시스템을 이용하고 있다.
특허문헌1:일본 특허 공개 2003-42738호 공보
특허문헌2:일본 특허 공표 2006-522934호 공보
특허문헌1의 검사 방법에서는 피투영면으로부터의 산란광도 촬영하게 되므로 광량이 부족하고, 또 피투영면으로부터의 노이즈도 있으므로, 높은 정밀도를 갖는 검사를 실현할 수 없다. 또한, 판유리 기판의 양단 근방의 투영 화상은 왜곡이 발생하여, 필요한 정밀도가 얻어지지 않는 결점도 있다. 또 특허문헌2의 시스템은 그 나름대로의 성능은 있지만, 광선을 유리 시트에 대하여 수직방향으로 조사하므로, 특히 두께가 작은 유리 시트에서는 결함에 관한 정보가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한 검사에 시간을 요해서 대면적의 디스플레이용 판유리를 상세하게 검사하고자 하면 검사 시간의 장시간화에 의해 제조 속도가 제한된다는 문제가 있다. 디스플레이 탑재용 각종 판유리는 보다 대면적의 치수의 것이 요구되어지게 되었으며, 이러한 대면적의 판유리에 대해서는 종래보다 엄격한 관리를 필요로 하는 것이 적지 않다. 한편, 검사 시간이 길어지는 등의 요인 때문에, 제조원가를 종전보다 고가인 것으로 할 수는 없다. 또 화상 표시 장치의 고정밀화에 따라 판유리에 발생하는 결함품위에 관해서는 보다 미세한 치수의 것 또는 종래에는 문제시 되지 않았던 치수의 것도 주시하지 않으면 안되는 상황이 되었다.
본 발명은 이러한 상황에 대해서 대면적의 판유리를 고속 생산할 때에, 판유리의 내부, 또는 표면에 발생하는 각종 결함을 신속하고 또한 효율적으로 높은 정밀도로 검출하고, 또 판유리의 양호·불량을 높은 재현성을 갖고 판정할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.
즉, 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 두께 방향으로 대향하는 투광면을 갖는 판유리에 광원으로부터 광선을 조사하고, 판유리로부터의 광선을 수광 장치에 의해 수광해서 판유리의 결함을 검출하는 장치로서, 광원과 수광 장치가 판유리를 사이에 두고 배치되어 있고, 판유리의 투광면은 광원으로부터 수광 장치에 이르는 광학계의 광축에 대하여 경사져 있고, 상기 광축 상에 있어서 수광 장치의 렌즈계의 초점거리는 수광 장치의 수광 소자부터 판유리까지의 거리보다도 작고, 광원으로부터 판유리의 투광면을 향해서 광선을 조사하고, 판유리를 투과한 광선을 수광 장치의 렌즈계를 통해 수광 소자에 의해 수광하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 광축이란 이 장치의 광학계에 있어서, 수광 장치와 광원을 광학적으로 연결하는 것으로, 이 장치의 광학계의 중심을 지나는 가상적인 대칭축이다. 구체적으로는, 광축은 광원으로부터 수광 장치에 이르는 광학계를 구성하는 일련의 광학 소자의 중심을 연결하는 선이다.
판유리의 표면(투광면) 또는 내부에 있는 결함로서는 판유리중의 이물이나 용융 부족 등에 의한 노트(knot), 맥리(또는 코드라고도 한다), 기포(시드 또는 블리스터라고도 한다)에 추가해서, 판유리 표면의 웨이브, 줄무늬, 오픈 포어, 요철, 및 상처 등도 대상으로 한다. 한편, 판유리 자신의 상이 수광 장치의 수광 소자에 결상되면, 판유리의 품위로서는 본래 문제로는 되지 않는 것, 예를 들면 판유리 표면에 부착된 미세한 이물이나 먼지, 판유리 표면의 극히 미세한 웨이브 등의 성상까지도 수광 장치에 의해 인식되어 버려, 이들 정보가 노이즈로 되어 결함의 검출 정밀도가 저하되거나, 그 후의 데이터 처리가 복잡해지거나 한다. 그래서, 본 발명에서는 광축 상에 있어서 수광 장치의 렌즈계의 초점거리가 수광 장치의 수광 소자부터 판유리까지의 거리보다도 작아지도록 설정하고, 판유리 자신의 상이 수광 장치의 수광 소자에 결상되지 않도록 해서 상기와 같은 문제가 발생되는 것을 방지하고 있다. 또한 판유리의 투광면이 광축에 대하여 경사지도록 판유리, 광원 및 수광 장치를 배치함으로써, 판유리의 내부를 투과하는 광선의 광로길이가 상대적으로 길어져서 판유리를 투과한 광선다발의 단위면적당 정보량이 많아지므로, 특히 두께가 얇은 판유리에 대해서도 결함에 관한 충분한 정보를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 판유리를 임의의 속도로 요동시켜서 투광면과 광축의 경사각도를 소정 범위내에서 변화시키면서 결함을 검출하도록 해도 좋다. 또는, 판유리를 투광면에 평행한 방향으로 일정 속도로 이동시키면서 결함을 검출하도록 해도 좋다.
본 발명에 있어서, 광원의 파장은 자외선부터 가시광선까지의 영역의 여러가지 파장의 것을 임의로 이용할 수 있다. 따라서, 단색광원이어도 소정 파장범위의 광선이어도 좋다. 물론, 형광등이나 백열등등의 일반적인 광원이어도 좋고, 수은등, 나트륨 램프, 메탈 할라이드 램프 등의 HID 램프(High Intensity Discharge Lamps)나 할로겐 램프, 크세논 램프, LED 램프, EL 램프, 무전극 램프 등이어도 좋다.
본 발명의 판유리 결함 검출 장치로 검사할 수 있는 판유리는 액정 표시 장치에 탑재되는 판유리나 각종 필터용 판유리, 또한 CCD나 CMOS 등의 고체 촬상 소자의 커버 유리, 그리고 레이저 다이오드의 창 판유리, 건재용 창 판유리, 강화 판유리 또는 결정화 판유리라는 시트형상으로 성형되는 각종 판유리이다. 그 판유리의 크기는 따지지 않지만, 특히 성형시에는 대면적일수록 본 발명을 유효하게 활용할 수 있다.
또한 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 필요에 따라 여러가지 부대 설비를 병용할 수 있다. 광원으로부터의 광선을 적절하게 집광하기 위한 반사경이나 집광렌즈, 또한 슬릿나 회절격자, 필터 등의 병용을 행할 수 있다.
또한 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 판유리의 투광면의 광축에 대한 경사각도가 5°∼40°의 범위내에 있으면, 판유리의 내부나 표면의 결함을 높은 감도로 검출할 수 있어 안정된 검사를 행할 수 있다.
판유리의 투광면의 광축에 대한 경사각도가 5°미만인 경우에는 판유리의 내부를 투과하는 광선의 광로길이가 지나치게 커져 판유리를 투과한 광선다발의 단위 면적당의 정보량이 지나치게 많아지므로, 얻어진 정보를 분해하기 위해서 높은 분해능이 필요하게 되어 충분한 해석이 곤란하게 되는 경우가 있다. 반대로, 판유리의 투광면의 광축에 대한 경사각도가 40°를 초과하면, 판유리의 내부를 투과하는 광선의 광로길이가 지나치게 작아져 판유리를 투과한 광선다발의 단위 면적당의 정보량이 적어짐과 아울러, 판유리 표면형상에 의한 광선강도의 변화량이 작아지므로, 판유리의 표면이나 내부의 미세한 결함을 검출하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다. 판유리의 투광면의 광축에 대한 경사각도의 하한값은 6°인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 7°, 한층 바람직하게는 8°, 가장 바람직하게는 10°이며, 상한값은 30°인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 26°, 한층 바람직하게는 25°, 가장 바람직하게는 20°이다. 즉, 판유리의 투광면의 광축에 대한 경사각도의 가장 바람직한 범위는 10°이상, 20°이하의 범위이다.
또한 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 상기 광원과 수광 장치를 복수세트 설치함으로써, 동시에 2개 이상의 정보를 얻는 것이어도 좋다. 예를 들면 2세트의 광원과 수광 장치를 설치하는 경우에서는 1세트째의 광원과 수광 장치는 판유리의 투광면의 광축에 대한 경사각도가 항상 10°가 되도록 설치하고, 2세트째의 광원과 수광 장치는 판유리의 투광면의 광축에 대한 경사각도가 항상 20°가 되도록 설치하는 것이 가능하다. 또한, 1세트 또는 복수세트의 광원과 수광 장치를 설치하는 경우에 있어서, 판유리에 입사되는 광선의 입사각도가 여러가지 각도가 되도록 광원과 수광 장치가 협조 동작하는 시스템이어도 좋다.
또한 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 상술에 추가해서 장치를 콤팩트한 구성으로 하므로, 각종 반사 미러나 필터 등의 각종 광학부재를 장치내에서 광선이 진행되는 광학계내의 적소에 복수 설치하는 것이 가능하다. 이것에 의해 장치전체를 콤팩트하게 하는 것에 추가해서 장치의 경량화, 측정 정밀도의 향상, 또는 측정시의 동작 속도나 계측 리스폰스 등의 향상을 꾀할 수 있다.
또한 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 상술에 추가해서 수광 장치가 수광 소자로서 고체 촬상 소자 또는 광전관을 탑재한 것이면, 높은 검출 능을 갖고 또한 장치로서 안정된 동작을 실현할 수 있으므로 바람직하다.
여기에서, 고체 촬상 소자는, 예를 들면 CCD나 CMOS 등의 이미지 센서이며, 광전관은, 예를 들면 광전자 배증관, 진공 광전관이나 가스가 첨가된 방전관 등이다.
또한 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 광원으로부터의 광선에 의해 판유리의 피검사 부위를 결함의 연속 방향과 교차하는 방향으로 주사하는 구성으로 함으로써, 소정 방향으로 연결된 형상을 갖는 결함에 대하여 특히 높은 검출능을 발휘하는 것이 가능해진다.
판유리의 피검사 부위를 결함의 연속 방향과 교차하는 방향으로 주사한다는 점에 관해서 도 1에 따라 상세하게 설명한다. 도 1에서는 판유리(G)의 투광면에 소정 방향(T)으로 연결된 결함(S)이 존재하고 있다. 이 결함(S)은 유리중의 약간의 균질성의 차이에 의해 생기는 맥리, 또는 유리 표면의 요철에 의한 웨이브나 줄무늬 등이다. 이 결함(S)을 광원으로부터의 광선에 의해 주사하는 경우, 결함(S)의 연속 방향(T)과 같은 방향, 즉 D4로 표시한 방향으로 주사한 것에서는 정확한 정보를 검출할 수 없다(도 1에서 부호 G1은 판유리(G)의 광축 상에서의 위치를 나타내고 있다). 이 때문에, 광선에 의한 주사 방향은 도 1에서 D1, 또는 D2, D3의 방향, 즉 결함의 연속 방향과 교차하는 방향으로 주사하는 것이 바람직하다. 단, D2, D3의 방향의 경우에는, 주사 각도로부터 결함위치를 산출할 필요성이 발생되므로, 보다 바람직하게는 D1의 방향, 즉 결함의 연속 방향에 대략 수직인 방향으로 주사하는 것이 바람직하다. 즉, 판유리의 피검사 부위를 결함의 연속 방향에 대하여 3°∼90°의 범위에서 주사하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80°∼90°의 범위로 하는 것이다. 결함의 연속 방향에 대하여 3°미만의 각도로 주사하는 경우에는, 0°, 즉 결함의 연속 방향과 평행하게 주사하는 것과 크게 차이없고, 정확한 검출이 불안정해지는 경우도 있다. 또한, 연속된 결함은 반드시 연속한 것에 한정되지 않고, 소정 방향으로 단속적으로 이어져 있는 경우도 있다. 80°∼90°의 범위가 보다 바람직한 것인 것은 판유리에 생기는 각종 연속된 결함은 반드시 직선상이 아닌 경우도 있고, 그러한 경우이어도 확실하게 검사하기 위해서는 80°∼90°의 주사 범위에서 행하는 것이 정밀도를 높이기 위해서도 바람직하기 때문이다.
그리고, 본 발명의 판유리 결함 검출 장치를 사용해서 판유리의 성형 직후에 연속적으로 판유리를 인출하면서 그 판유리의 연속된 결함을 검출하기 위해서는 판유리의 인출 방향과는 다른 방향으로 피검사 부위를 주사하면서 결함정보를 얻는 것이 중요하다. 왜냐하면, 이렇게 연속 성형에 의해 판유리를 인출하는 경우에는 판유리에 발생하는 결함은 판유리의 인출 방향으로 신장한 상태에서 분포되게 되기 때문이다. 즉, 판유리의 성형 직후에 연속적으로 판유리를 인출하면서 결함을 검출하는 경우에는, 「결함의 연속 방향과 교차하는 방향으로 주사한다」는 「판유리의 인출 성형 방향과 다른 방향으로 주사한다」라고 바꿔 말할 수 있다. 보다 바람직하게는 판유리의 인출 성형 방향과 수직이 되도록 주사하는 것이다.
본 발명의 판유리 결함 검출 장치에 의해 판유리의 주사를 행하는 경우에는, 판유리만을 이동 시켜도 좋고, 또는 장치의 광원 등만을 이동시켜도 좋고, 또는 양자를 동시에 이동시켜도 좋다.
또한, 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 상술에 추가해서 수광 장치에 의해 수광된 광선에 관한 정보를 기억하는 기억 장치와, 상기 정보를 디스플레이에 표시하는 데이터 표시부를 가지면, 검출된 정보를 기록함과 아울러, 디스플레이에 표시할 수도 있어 판유리의 성상을 확실하게 파악할 수 있다.
여기에서, 기억 장치는 예를 들면 하드 디스크나 DVD, 메모리 등이며, 디스플레이는 예를 들면 액정 표시 장치 등이다.
또한 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 특히 디스플레이 디바이스 탑재용의 박판 유리의 검사에 바람직하다.
여기에서, 상기 디스플레이 디바이스는 액정 표시 장치나 플라즈마 디스플레이, 또는 SED 디스플레이나 FED 디스플레이 등이다.
본 발명의 판유리 제조 방법은 가열 용융후에 성형 장치로 성형되어 냉각된 판유리의 표면 및/또는 내부의 결함을 상기 판유리 결함 검출 장치를 이용하여 검사해서 양부 선별을 행하는 것을 특징으로 한다.
판유리 결함 검출 장치를 설치하는 위치는 판유리의 성형 공정의 직후의 위치이어도, 조(粗)절삭 공정 후의 위치이어도 좋고, 또 최종 공정에서 곤포를 행하기 직전의 위치이어도 좋고, 또한 이들 일련의 공정의 임의의 복수 개소에 배치해도 좋다. 또한 판유리를 반송하는 도중에 계측하는 경우에는, 반송 루트 등을 따라 판유리 결함 검출 장치를 설치하면 좋다.
상기 성형 장치에서는 다운 드로우 성형 장치 또는 플로트 성형 장치를 채용할 수 있다. 다운 드로우 성형 장치에는 슬릿 다운 드로우 성형 장치, 롤아웃 다운 드로우 성형 장치, 오버플로우 다운 드로우 성형 장치가 포함된다. 플로트 성형 장치는 금속 주석과 같은 용융 금속 상에 용융 유리를 유출시켜 성형하는 장치이다.
또한 본 발명의 판유리 제조 방법은 액정 디스플레이용 판유리 또는 플라즈마 디스플레이용 판유리의 제조에 특히 바람직하다.
본 발명의 판유리 물품은 상기 판유리 제조 방법에 의해 제조되고, 무알칼리 유리로 이루어지고, 판두께가 0.7㎜ 이하, 최대 결함 치수가 0.1㎛ 미만인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 무알칼리 유리란 실질적으로 알칼리 프리의 유리 조성을 갖는 유리이다. 즉, 유리 원료중의 불순물로부터 유리 조성중에 함유되게 되는 알칼리 금속원소는 허용하지만, 그 함유값은 질량 백분률 표시로 0.1% 미만으로 규제되어 있는 유리이다.
본 발명의 판유리 물품은, 예를 들면 다음과 같이 해서 얻을 수 있다. 즉, 판두께가 0.7㎜ 이하, 최대 결함 치수가 0.1㎛ 미만인 무알칼리 유리판을 테스트 피스로서 준비함과 아울러, 판두께가 0.7㎜ 이하, 최대 결함 치수가 0.1㎛ 근방값 (예를 들면 0.09㎛나 0.11㎛ 등)인 복수의 무알칼리 유리판을 테스트 피스로서 준비하고, 이들 테스트 피스를 판유리 결함 검출 장치로 계측하고, 그 계측값을 축적해 둔다. 그리고, 이 축적한 데이터에 기초하여 최대 결함 치수의 임계값을 규정값으로서 정하고, 판유리 결함 검출 장치로 계측한 결함의 최대 결함 치수가 상기 임계값을 초과하는 판유리를 불량품으로서 배제함으로써 본 발명의 판유리 물품을 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 판유리 물품은 바람직하게는 최대 결함 치수가 0.08㎛ 미만이며, 더욱 바람직하게는 최대 결함 치수가 0.05㎛ 미만이다.
결함치수는 광선에 의한 주사 방향을 따른 결함의 치수로 정의해도 좋고, 최대 결함 치수는 결함 중 가장 큰 결함의 치수이다. 이 최대 결함 치수에 대해서는 다른 검사 방법, 예를 들면 교정된 마이크로 게이지를 구비한 광학 현미경이나 전자 현미경 등에 의한 계측에 의해 그 측정값의 정밀도를 보증해도 좋다.
본 발명의 판유리의 양부 판정 장치는 판유리에 광원으로부터 광선을 조사하고, 상기 판유리로부터의 광선을 수광 장치에 의해 수광하는 계측 수단과, 계측 수단에 의해 얻어진 화상의 휘도 프로파일을 푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환해서 처리 결과 챠트를 얻는 챠트 획득 수단과, 상기 처리 결과 챠트에 기초하여 판유리의 결함을 평가해서 양부 판단을 행하는 알고리즘 처리계를 갖는 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 계측 수단에 의해 얻어진 휘도 프로파일의 계측값을 푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환함으로써 성분 추출 처리를 행하고, 또한 역푸리에 변환 또는 역웨이블렛 변환하고, 이어서 투과광의 휘도값의 변화 상태를 명료하게 가시화하여 얻어진 휘도의 변화를 나타내는 챠트에 대하여 미리 설정한 상한값 또는 하한값을 초과하게 될지 어떨지를 사정하고, 초과하는 값인 경우에는 불량으로 하고, 초과하지 않는 경우에는 양호로 함으로써 양부를 판단한다.
여기에서, 푸리에 변환은 간단하게 설명하면 복잡한 형상을 갖는 파형 그래프를 단순화한 정현파로 분해하는 변환 처리이며, 여기에서는 계측의 결과로서 얻어진 휘도 프로파일로 인정되는 복잡한 형상의 그래프로부터 임의인 추출폭에서의 추출에 의해 변환전의 휘도 프로파일에 확인되는 복잡한 챠트에 의미있는 파형형상이 어느 정도의 양만큼 존재하는지의 정보를 얻기 위해서 사용하고 있다. 그리고, 변환 처리후의 챠트에 관한 상하한값을 미리 설정함으로써, 선별을 행하는 것을 가능하게 하고 있다.
또한 웨이블렛 변환은 푸리에 변환보다 주기성이 낮은 경우, 즉 국소화한 파형에 대하여 효과적으로 변환 처리를 적용할 수 있는 것이며, 유리 투광면에 나타나는 각종의 결함에 큰 주기성이 확인되지 않는 경우에 특히 효과적이다.
푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환의 샘플링 빈도는 임의로 정하는 것이 가능하며, 변환 프로그램에 의해 처리된 값을 처리 데이터로서 축적하면서, 표시시키는 것도 가능하며, 또 디스플레이 상이나 기록지에 화상으로서 표시할 수도 있다.
푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환을 함으로써 최종적으로 얻어진 처리 결과 챠트의 상한값, 또는 하한값은 목시 검사 등으로부터 얻어진 외관검사 레벨과 다른 미세한 결함 등의 검사 방법 또는 거시적인 범위의 변화를 조사하는 검사 수단에 의해 얻어진 결함종류의 치수나 발생 위치 등으로부터 미리 설정할 수도 있고, 또 이용되는 판유리의 요구 성능에 따라 최적인 설정값을 정하는 것도 가능하다.
또한 특정 치수의 결함종류를 특정하기 위해서는 미리 특정 치수의 결함이 있는 판유리를 사전에 검사해서 그 계측값을 축적하고, 그 계측값 패턴에 의해 원하는 결함을 검출할 수 있다. 예를 들면 최대 결함 치수가 0.1㎛ 미만이 되도록 설정하기 위해서는 0.09㎛나 0.11㎛ 등의 0.1㎛ 근방의 결함치수를 갖는 판유리의 계측값을 축적하고, 그 계측된 정보에 기초하여 설정값을 정해서 실제의 판정을 요하는 측정시에 대응하면 좋다.
또한 본 발명의 양부 판정 장치는 다른 처리 프로그램과 연동해서 동작할 수 있고, 판유리의 표면성상이나 판유리의 투과율의 계측 등의 각종 측정 동작과 그 계측값의 해석을 동시에 행하는 것이 가능하다. 또한 양부 판정에 대해서도, 양부 판정의 기준을 더욱 세분화해서 컬릿으로서 사용하는 품위부터 미소 치수의 골재 등으로서 이용할 수 있는 제품으로서 채취하는 품위까지를 선별하는 것으로 해도 좋다.
또한 상기 알고리즘 처리계는 처리 결과 챠트를 2개 이상 조합해서 각각의 처리 결과 챠트의 상하한값으로부터 얻어지는 양부 결과에 의해 최종적인 양부 판단을 행하는 것이어도 좋다. 이것에 의해 보다 상세한 판정을 행하는 것이 가능해지고, 용도나 종별 등에 따른 최적의 판정이 가능해진다.
본 발명의 양부 판정 장치에 의해, 예를 들면 디스플레이 탑재용 판유리의 투광면 품위의 검사를 행할 수 있다.
상기 검사는 인력에 의한 목시 검사와 조합해서 행하는 것이어도, 본 발명의 판유리 결함 검출 장치를 사용하는 검사와의 병용에 의해 행해지는 것이어도 좋다. 또한 판유리에 대해서만 검사를 행하는 것이어도, 판유리 표면 상에 박막 등을 피복시킨 상태나, 판유리 끝면에 보호 프레임이나 반송 프레임 등을 실시한 상태에서 행하는 것이어도 좋다.
또한 필요에 따라 복수의 판유리를 적층한 상태에서의 평가를 행하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 적층상태로 하기 위해서 사용되는 개재층에 기인하는 결함정보에 대해서도 검출하는 것이 가능해진다.
(발명의 효과)
(1)이상과 같이, 본 발명의 판유리 결함 검출 장치는 판유리의 투광면이 광축에 대하여 경사지도록 판유리, 광원 및 수광 장치가 배치되어 있음과 아울러, 광축 상에 있어서 수광 장치의 렌즈계의 초점거리가 수광 장치의 수광 소자부터 판유리까지의 거리보다 작아지도록 설정되어 있으므로, 특히 두께가 얇은 판유리에 대해서도 결함에 관한 충분한 정보를 얻을 수 있고, 또한 수광 장치에 들어가는 노이즈가 적어져서 고정밀도이며 신속한 결함검사를 실현할 수 있다.
(2)또한 광원으로부터의 광선에 의해 판유리의 피검사 부위를 결함의 연속 방향과 교차하는 방향으로 주사하는 구성으로 함으로써, 미약한 맥리나 목시 불가능한 줄무늬, 또는 연결된 이물이나 기포, 표면 웨이브 등의 결함에 대한 정밀도가 높은 검출능을 발휘하는 것이 가능해진다.
(3)또한 수광 장치에 의해 수광된 광선에 관한 정보를 기억하는 기억 장치와, 상기 정보를 디스플레이에 표시하는 데이터 표시부를 구비시킴으로써, 정보의 재이용성이 우수하고, 목시성도 우수한 장치가 되고, 공정내에서의 이상 검출 수단으로서 신속한 대응이 요구되는 경우나 제조 방법의 문제점을 해석할 때 등에 있어서 매우 큰 힘을 발휘한다.
(4)본 발명의 판유리 제조 방법은 가열 용융후에 성형 장치로 성형되고, 냉각된 판유리의 표면 및/또는 내부의 결함을 상기 판유리 결함 검출 장치를 이용하여 검사해서 양부 선별을 행하는 것이기 때문에, 판유리의 제품으로서의 가부를 빠른 시기에 결정할 수 있어 제조 효율을 높이는 것이 가능하다.
(5)본 발명의 판유리 물품은 무알칼리 유리로 이루어지고, 판두께가 0.7㎜ 이하, 최대 결함 치수가 0.1㎛ 미만이기 때문에, 예를 들면 고정밀이 요구되는 40인치 이상의 액정 표시 장치 등의 대형 화상 표시 장치에 탑재되는 판유리로서 바람직한 것으로 된다. 상응하는 우수한 균질성을 갖는 유리재이다.
(6)본 발명의 판유리의 양부 판정 장치는 판유리에 광원으로부터 광선을 조사하고, 상기 판유리로부터의 광선을 수광 장치에 의해 수광하는 계측 수단과, 계측 수단에 의해 얻어진 화상의 휘도 프로파일을 푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환해서 처리 결과 챠트를 얻는 챠트 획득 수단과, 상기 처리 결과 챠트에 기초하여 판유리의 결함을 평가해서 양부 판단을 행하는 알고리즘 처리계를 갖는 것이기 때문에, 판유리의 결함에 관한 양부 판별을 용이하게 또한 확실하게 행할 수 있고, 또한 처리 결과 챠트의 결함의 기준값을 필요에 따라 변경함으로써 요구 품위에 따른 제조 체제를 용이하게 확립하는 것이 가능해진다.
(7)본 발명의 판유리의 양부 판정 장치를 이용하여 디스플레이 탑재용 판유리의 투광면 품위의 검사를 행함으로써, 디스플레이 탑재용 판유리의 투광면 품위의 품위수준에 따른 검사를 실현할 수 있고, 디스플레이 탑재용 판유리 검사 시간을 단축하고, 또한 높은 검사 레벨을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 판유리 결함 검출 장치의 주사 방향에 관한 개념 설명도이다.
도 2는 실시예에 따른 판유리 결함 검출 장치의 설명도이며, (A)는 장치의 개략도, (B)는 광학계에 대한 개념도를 나타내고 있다.
도 3은 실시예에 따른 판유리 결함 검출 장치의 시스템 구성을 설명하는 개념도이다.
도 4는 실시예에 따른 판유리 결함 검출 판정 프로그램의 처리계를 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 5는 실시예에 따른 판유리 결함 검출 판정 프로그램의 휘도 데이터 처리 등에 의해 얻어진 챠트이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 판유리 결함 검출 장치의 시스템 구성의 설명도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 판유리 결함 검출 장치의 시스템 구성의 설명도이다.
(부호의 설명)
10, 11:판유리 결함 검출 장치 20:광원
21:광원의 위치 30, 30a, 30b:수광 장치
31:수광 장치의 렌즈계 40:반사 미러
50:검사 스테이지
D1, D11, D2, D3, D21:피검사 부위를 주사하는 방향
D4:피검사 부위를 주사하지 않는 방향 G:판유리 물품
G1:판유리의 광축상의 위치 Ga,Gb:판유리 투광면
L:광선 Lx:광축
α:광축과 판유리 투광면이 이루는 각 F:수광 장치의 초점거리
S:판유리의 결함 T:연속된 결함의 장척방향
V:검사 스테이지의 이동 방향 W, H:판유리의 이동 방향
Z:판유리부터 수광 장치까지의 거리
1a, 1b, 1c:챠트1로부터 검출된 불량 판정 부분
2a:챠트2로부터 검출된 불량 판정 부분
이하에 본 발명의 판유리 결함 검출 장치, 판유리 제조 방법, 판유리 제조 방법에 의해 얻어지는 판유리 물품, 판유리 결함 검출 판정 프로그램 및 판유리 검사 방법에 대해서 실시예에 기초하여 설명한다.
실시예1
도 2(A) 및 도 2(B)는 실시예1에 따른 판유리 결함 검출 장치(10)를 개념적으로 나타내고 있다. 이 판유리 결함 검출 장치(10)는 판유리(G)를 사이에 두는 대향위치에 배치된 광원(20)과 수광 장치(30)를 구비하고 있다. 판유리(G)는 그 두께 방향으로 대향하는 투광면(Ga,Gb)을 갖고, 투광면(Ga,Gb)이 이 판유리 결함 검출 장치(10)의 광학계의 광축{Lx(광원(20)으로부터 수광 장치(30)에 이르는 광학계를 구성하는 일련의 광학 소자의 중심을 연결하는 선)}에 대하여 소정 각도(α)만큼 경사지도록 광원(20)과 수광 장치(30) 사이에 배치되어 있다. 또한 수광 장치(30)와 판유리(G)는 광축(Lx) 상에 있어서, 수광 장치(30)의 렌즈계(31)의 초점거리(F)가 수광 장치(30)의 수광 소자(라인 센서 등)부터 판유리(G)까지의 거리(Z)(G1은 판유리(G)의 광축(Lx) 상에서의 위치를 나타내고 있다.)보다 작아지는 위치관계로 배치되어 있다.
구체예를 나타내면, 검출 대상인 판유리(G)로서 액정 표시 장치에 탑재되는 박판 유리를 사용하고, 광원(20)으로서 200W 메탈 할라이드 램프를 사용하고, 수광 장치(30)의 수광 소자로서 2000화소 라인 센서를 배치하고, 투광면(Ga,Gb)과 광축(Lx)이 이루는 각도(α)가 15°가 되도록 판유리(G)를 광원(20)과 수광 장치(30) 사이에 배치했다. 광원(20)으로서의 메탈 할라이드 램프로부터 조사된 광선(L)은 광축(Lx)에 대하여 각도 15°만큼 경사진 얇은 한쪽의 투광면(Ga)으로부터 판유리(G)의 내부에 입사하고, 판유리(G)의 내부를 투과해서 광축(Lx)에 대하여 각도 15°만큼 경사진 다른쪽의 투광면(Gb)으로부터 판유리(G)의 외부에 출사한다. 이렇게 하여, 판유리(G)를 투과한 광선(L)은 판유리(G)의 내부나 투광면(Ga,Gb)의 성상에 관한 정보를 포함한 투과 광선으로 되어 수광 장치(30)의 라인 센서에 입사한다.
도 3에 나타내듯이 이 실시예의 판유리 결함 검출 장치(10)는 수광 장치(30)(라인 센서)로부터의 휘도값을 필요 빈도로 휘도 계측 시스템(S1)에 입력하고, 휘도 계측 시스템(S1)으로부터 데이터 보관 시스템(S2), 데이터 표시 시스템(S3) 및 판유리 결함 판정 시스템(S4)의 4개의 알고리즘 처리계에 데이터를 송출함으로써, 각 시스템의 프로그램간에서의 데이터의 출입력에 의해 각종의 동작을 실현하는 것을 가능하게 하고 있다.
즉, 판유리 결함 검출 장치(10)에서는 수광 장치(30)(라인 센서)에 입사된 광선(L)의 휘도값을 디지털 데이터로서 계측 장치 내에 일시 보존할 수 있는 RAM(randam-access memory)과, 또한 RAM에 일시적으로 축적된 데이터를 데이터 보 관 시스템(S2)에 의해 구동하고 있는 HDD(hard-disk drive) 기억 장치에 축적할 수 있고, 항구적으로 휘도 계측값을 보존해서 재이용하는 것이 가능해지고 있다. 또한 수광 장치(30)(라인 센서)에 입사한 광선(L)의 휘도값은 데이터 표시 시스템(S3)의 동작에 의해 액정 표시 장치 등의 디스플레이 상에 다른 복수의 변수 또는 상수값 등을 파라미터로서 2차원 또는 3차원 그래프 표시를 행하거나, 또는 수치 데이터 표시를 행할 수도 있다. 이 데이터 표시 시스템(S3)으로 표시할 수 있는 것은, 예를 들면 시계열 데이터, 품종별 결함 발생 빈도 데이터, 결함 종류 발생 개소의 분포 표시, 또한 휘도 데이터와의 비교 그래프 등이다. 또 이 휘도 데이터는 다른 센서류나 타이머 등과 연동함으로써, 판유리의 투과율이나 시간 데이터, 온도, 습도나 더스트 계측 데이터 등과도 조합해서 풀(pool)할 수 있다. 그리고 수광 장치(30)(라인 센서)에 입사한 광선(L)의 휘도값은, 또한 웨이블렛 변환을 행하는 프로그램을 구비한 알고리즘계에 의해 변환 처리를 행하고, 원래의 휘도 데이터 등과 함께 보존, 또는 표시할 수 있는 사양으로 되어 있다.
이어서 판유리 결함 검출 장치(10)를 장착함으로써 판유리를 제조하는 방법에 대해서, 액정 표시 장치의 화상 표시부에 탑재되는 무알칼리 유리 조성을 갖는 박판 유리의 제조 방법과 그것에 의해서 얻어지는 유리 물품에 대해서 구체적으로 설명한다.
우선, 액정 표시 장치에 탑재하기에 적합한 무알칼리 유리 조성이 되도록 미리 준비한 복수의 유리 원료를 칭량해서 균일하게 되도록 혼합하고, 혼합 원료 보관 용기에서 보관한다. 이어서, 이 혼합 완료된 유리 원료를 배치 챠지에 의해 유 리 용융로내에 투입한다. 유리 용융로내에 투입된 유리 원료는 1000℃ 이상의 고온 상태로 가열되고, 고온 유리화 반응을 일으켜서 조 용융상태로 되고, 그 후 교반 장치 등의 균질화 수단에 의해 균질한 상태의 용융 유리로 된다.
균질화된 용융 유리는 판유리 성형 장치에 공급된다. 이 판유리 성형 장치는 상부가 개구된 홈통형상의 용융 유리 공급 홈을 꼭대기부에 갖고 있고, 이 유리 공급 홈의 양 측벽 꼭대기부를 오버 플로우의 봇둑으로 하고, 또한 양 측벽의 외면부를 그 단면형상이 대략 쐐기형이 되도록 양 측벽의 외면끼리를 하방을 향해서 서로 접근시켜서 하단에서 종결시킨 성형체를 구비하고 있다. 용융로내에서 균질화된 용융 유리는 유리 공급 홈의 일단으로부터 연속적으로 공급되어서 양 측벽 꼭대기부 능선으로부터 오버 플로우하고, 성형체의 양 측벽 외면을 따라 유하해서 대략 쐐기형 하단에서 합류하여 1매의 판유리 상태가 된다.
이렇게 해서 성형된 박판상의 판유리는 성형 당초에는 고온상태이지만, 성형 롤 등에 의해 순차 송출되는 도중에 공랭되어서 열판상태로부터 냉각된 상태로 이행해 간다. 이렇게 하여 성형, 냉각되어 어느 정도 냉각된 후에, 벤딩 절단 장치를 사용해서 스크라이브 절단되어서 소정 길이의 길이 치수를 갖는 판유리 물품(G)이 얻어진다. 이 후에 판유리 물품(G)은 반송장치에 의해 스토커까지 1매씩 반송되어 가게 되지만, 이 스토커까지의 반송 경로 도중에 판유리 물품(G)의 투광면(Ga,Gb)에 대하여 광축(Lx)이 15°의 각도를 갖도록 판유리 결함 검출 장치(10)를 설치함으로써, 판유리(G)의 피검사 부위를 결함의 길이 방향(연속 방향)에 90° 수직인 방향이 되도록 주사하고, 판유리 물품(G)의 표면(투광면(Ga,Gb)) 및 내부에 결함이 확인되지 않는지를 연속적으로 계측한다.
예를 들면 최대 결함 치수가 0.1㎛ 미만인 것을 양품으로서 선별할 경우, 0.09㎛나 0.11㎛ 등의 0.1㎛ 근방의 결함치수를 갖는 0.7㎜ 두께의 복수의 무알칼리 유리판을 테스트 피스로서 준비하고, 이들 테스트 피스를 판유리 결함 검출 장치(10)로 계측해서 계측값을 축적한 후에, 그 데이터에 기초하여 양품·불량품을 선별하기 위한 임계값을 규정값으로서 정한다.
그리고 판유리 물품(G)의 계측에 의해 수광 장치(30)(라인 센서)에 입력된 휘도의 계측 결과는 순차 웨이블렛 변환 처리가 행해지고, 결함을 판정하는 알고리즘 처리계에서 미리 상술한 전처리에 의해 설정된 상한, 하한(임계값)의 규정값에 의해 판정 조작이 행해진다. 판정의 결과, 규정에 적당하지 않은 판유리 물품(G), 즉 최대 결함 치수가 0.1㎛ 이상인 판유리 물품(G)은 양품 보관용 스토커에 보관되지 않고, 컬릿 보관고로 보내지게 되고, 판정에 의해 문제가 없는 것이 판명된 판유리 물품(G)은 스토커에 순차 반송되고, 제품화되는 판유리 물품으로서 정렬 보관되게 된다.
이상과 같은 판유리 제조 방법에 의해 제조된 판유리 물품은 판유리의 내부나 표면에 존재하는 결함이 효율 좋게 검출되어 판별이 행해지고, 정확한 양부 판정이 행해지고 있으므로, 디스플레이나 텔레비젼 등에 사용되는 40인치를 초과하는 대형 액정 표시 장치에 탑재되면 고정밀한 액정 표시 장치의 성능을 충분히 발휘시키는 것이 가능한 높은 균질성과 표면 정밀도를 갖는 품위의 상태가 실현된 것이 된다.
다음에, 판유리 결함 검출 장치(10)를 사용해서, 예를 들면 액정 표시 장치나 플라즈마 디스플레이에 탑재되는 박판 유리의 결함을 검출할 때 사용되는 판유리 결함 검출 판정 프로그램에 관한 설명을 도 4의 플로우챠트를 참조하면서 행한다.
판유리 결함 검출 프로그램은 「계측의 개시」에 의해 측정을 개시하고, 휘도값의 프로파일에 필요에 따라 필터를 실시해서 명료한 전기 노이즈 등을 제거한 상태에서 입력되는 프로세스1을 거쳐 프로세스2로 진행된다. 프로세스2에서는 상술한 데이터 보관 시스템(S2)에 의해 RAM으로부터의 필요한 데이터를 소정 빈도로 HDD에 보존한다. 또한 프로세스3에서는 입력된 휘도값에 대하여 푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환 처리를 행하고, 판유리 결함 판정 시스템(S4)에 해당되는 동작을 행한다.
우선 프로세스3-1에서 푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환 처리를 행하고, 이어서 프로세스3-2에서 성분 추출 처리를 행하고, 노이즈 등을 삭제하고, 푸리에 역변환 또는 웨이블렛 역변환처리를 행하고, 그리고 프로세스3-3에서는 최협폭에서의 창함수에 대한 변환 처리 결과 챠트를 산출한다. 얻어진 변환 처리 결과 챠트는 데이터 보관 시스템(S2)에 의해 보관되고, 또 데이터 표시 시스템(S3)에 의해 그래프 화상으로서 표시된다. 그리고 이 최협폭에서의 창함수에 대한 변환 처리 결과 챠트는 미리 설정한 양부 상하한값(임계값)을 초과하는지 초과하지 않는지를 판정한다. 이렇게 해서 임계값을 초과하는 경우에는 이 계측에 따른 판유리는 「부」로 판정되어, 컬릿으로 하거나 또는 다른 용도로 전용된다. 이어서 「양」으로 판정된 경 우에는, 프로세스3-4에 있는 바와 같이 휘도값의 프로파일과 변환 처리 결과 챠트로부터 창함수의 폭값의 값을 결정한다. 이 프로세스3-4에서 결정한 창함수의 폭값에 따라 프로세스3-5에서는 다시 변환 처리 결과 챠트를 산출한다. 이렇게 해서 얻어진 2회째의 변환 처리 결과 챠트에 대해서 다시 양부의 판정을 행하고, 「부」로 판정된 경우에는 앞에서 설명한 대로 컬릿으로 하거나 또는 다른 용도로 전용된다. 이어서 「양」으로 판정된 경우에는 프로세스3-6에서 휘도 프로파일과 다시 변환 처리 결과 챠트의 비교를 행하고, 계속된 변환 처리가 더 필요한지 아닌지를 판정한다. 그 결과 계속된 변환 처리가 더 필요하다고 판정되면, 다시 프로세스3-4의 처리를 행한다. 또 계속할 필요는 없다라고 종료 판단된 경우에는 이것으로 조사가 종료되어 판유리는 양품이다라고 판정되게 된다.
도 5는 상술해 온 휘도 데이터의 처리의 챠트 등을 나타내고 있다. 도 5에서는 수광 장치(30)로부터 얻어진 「휘도 프로파일」로부터 「전기 노이즈」성분을 제거해서 「휘도 데이터」가 얻어진다. 이어서 「휘도 데이터」를 푸리에 변환함으로써 얻어지는 주파수가 짧은 성분을 「챠트1」에 나타낸다. 여기에서, 「챠트1」 상하한값으로부터 불량부분(1a,1b,1c)이 검출되었다. 또한 마찬가지로 주파수가 긴 성분을 「챠트2」에 나타낸다. 「챠트2」의 상하한값으로부터 불량부분(2a)이 검출되었다.
또한 표 1은 양품과 불량품을 판정한 경우의 판정 기준에 대해서 나타낸 예이지만, 이 표 1과 같이, 복수의 창함수를 설정하고, 각각의 판정 결과의 조합으로부터 종합적으로 판단해서 양부를 결정함으로써, 더욱 상세한 양, 불량 판정을 행 할 수 있다.
(표 1)
조건 창함수1에서의 챠트1 창함수2에서의 챠트2 창함수3에서의 챠트3 최종 판정
1 불량부분이 있다 - 불량폐기
2 불량부분이 있다 불량부분이 있다 불량폐기
3 2개소 이상 불량부분이 있다 - 불량폐기
4 1개소 불량부분이 있다 불량부분이 없다 B급품
5 불량부분이 없다 불량부분이 있다 B급품
6 조건1부터 조건5에 해당되지 않는다 양품
또, 상기 판유리 결함 검출 프로그램은 HDD나 DVD 또는 CD-ROM, 플래쉬 메모리 등의 적절한 매체로 보관할 수 있고, 다른 시스템과의 연동이 필요하면 프로그램의 동작을 변경해도 좋다. 또한 상기 판유리 결함 검출 프로그램은 C++나 C 등의 적절한 프로그램 언어를 사용해서 기술할 수 있다.
이어서, 본 발명의 판유리 검사 방법에 대해서 액정 표시 장치 탑재용 판유리 검사 방법을 예로 해서 설명한다.
액정 표시 장치의 투광면은 액정 표시 장치에 탑재되면 화상이 표시되는 면에 상당하므로, 그 표면에 관해서는 육안으로 확인되는 결함이 존재하는 것은 허용할 수 없다. 이 때문에 이러한 종류의 검사로서는, 주로 육안에 의한 검사가 중요시되고 있지만, 이 실시예의 판유리 검사 방법은 육안에 의한 검사를 대용할 수도 있고, 또 육안에 의한 검사를 보완하는 목적으로 채용하는 것도 가능하다.
검사에 따른 액정용 박판 유리를 반송할 때에는, 상술한 바와 같이 박판 유 리를 투광면에 평행한 방향으로 동작시키면서, 수광 장치(30)(라인 센서)로 광원(20)(메탈 할라이드 램프)으로부터의 광선(L)을 수광함으로써 검사를 행하지만, 판유리의 폭방향 2000㎜의 길이에 대해서 광원(20)으로부터의 광선(L)을 수광할 경우에는, 판유리의 반송 속도와 연동한 샘플링 빈도로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 판유리의 성형 속도에 의해 검사의 샘플링을 변경하는 처리계를 부속시키는 시스템으로 할 수 있도록 되어 있다.
또 판유리의 표면에 소정의 막을 시공한 상태에서 최종적인 검사에 사용하는 것도 가능하며, 플라즈마 디스플레이용 판유리 등에서는 막 부착품에 대한 높은 검사 품위를 실현하는 것이 가능해진다.
이상, 나타낸 바와 같이, 이 실시예의 판유리 결함 검출 장치, 판유리 제조 방법, 판유리 결함 검출 판정 프로그램 및 판유리 검사 방법은 모두 우수한 성능의 판유리를 제조할 때에, 그 판유리의 품위를 적절하게 공정내에서 판정하면서, 각종 판유리를 제조하는 것에 크게 공헌할 수 있는 것이다.
실시예2
다음에, 실시예2에 따른 판유리 결함 검출 장치(11)에 대해서, 도 6을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 이 판유리 검출 장치(11)는, 예를 들면 TFT 액정 표시 장치에 탑재되는 폭치수가 1500㎜이며 0.65㎜ 두께의 박판 유리(G)를 공간을 절약하고, 연속적으로 계측하기 위해서 구성된 것이다. 도 6에서는, 판유리 결함 검출 장치(11)의 주요 구성 부재가 개략적으로 나타내어져 있으며, 판유리(G)는 상방으로부터 하방으로 유리 용융로로부터 성형된 후에 내열성 롤(도시생략)에 의해 하 방으로 연속적으로 인출되고 있는 상태가 나타내어져 있다. 동 도면에 있어서의 W는 판유리(G)의 이동 방향을 나타내고 있다.
이 판유리 결함 검출 장치(11)는 판유리(G)를 사이에 두는 위치에 배치된 광원(20)과 수광 장치(30a) 및 반사 미러(40)를 구비하고 있다. 예를 들면 광원(20)으로서 메탈 할라이드 램프가 사용되고, 수광 장치(30a)는 고체 촬상 소자를 탑재하고 있다. 광원(20)과 수광 장치(30a) 및 반사 미러(40)는 동 도면에서 V방향으로 가동한 검사 스테이지(50)에 부착되어 있고, 광원(20)으로부터 조사된 광선(L)은 판유리(G)를 투과해서 반사 미러(40)에 입사되고, 반사 미러(40)에 의해 반사되어 수광 장치(30a)에 입사된다. 판유리(G)는 그 두께 방향으로 대향하는 투광면(Ga,Gb)을 갖고, 투광면(Ga,Gb)이 이 판유리 결함 검출 장치(11)의 광학계의 광축(Lx)(광원(20)으로부터 수광 장치(30a)에 이르는 광학계를 구성하는 일련의 광학 소자의 중심을 연결하는 선)에 대하여 소정 각도(α)만큼 경사지도록 광원(20)과 수광 장치(30a) 사이에 배치되어 있다. 광축(Lx)상에 있어서, 광원(20)으로부터 판유리(G)의 위치(G1)까지의 거리는 1000㎜, 판유리(G)의 위치(G1)부터 반사 미러(40)까지의 거리는 500㎜, 반사 미러(40)부터 수광 장치(30a)의 고체 촬상 소자까지의 거리는 500㎜로 설정되어 있다. 수광 장치(30a)의 렌즈계의 초점거리는 700㎜이다. 따라서, 광축(Lx)상에 있어서, 수광 장치(30a)의 렌즈계의 초점거리 700㎜는 수광 장치(30a)부터 판유리(G)의 위치(G1)까지의 거리 1000㎜(=500㎜+500㎜)보다 작다. 또한 판유리(G)의 투광면(Ga,Gb)과 광축(Lx)이 이루는 각도(α)는 20°이다.
이 판유리 결함 검출 장치(11)에 의한 검사에서는 검사 스테이지(50)를 판유리(G)의 투광면(Ga,Gb)에 대하여 평행하고, 또한 판유리(G)의 인출 성형 방향(이동 방향(W))과 수직 (90°）이 되는 주사 방향(V)으로 500m/s의 동작 속도로 이동시켜서 3초간 판유리(G)를 계측하도록 되어 있다. 판유리(G)의 표면이나 내부에 존재하는 맥리나 표면의 요철에 의한 웨이브 등의 각종 결함(S)은 판유리 성형시에 연신되거나, 또는 유리 표면에 접촉되는 성형 장치 등에 기인해서 판유리의 인출 성형 방향(이동 방향(W))과 동일한 방향(T)으로 연속되어 분포되는 상태가 되는 경우가 많다. 이 때문에, 판유리(G)의 피검사 부위를 주사하는 방향(D21)은 판유리(G)의 인출 성형 속도(이동 방향(W)으로의 이동 속도)와 검사 스테이지(50)의 주사 방향(V)으로의 주사 속도가 합성된 방향으로 되고, 결함의 연속 방향(T)에 대하여 예를 들면 80°∼84°의 범위내에서 주사가 행해지게 된다. 예를 들면 수광 장치(30a)에 탑재된 고체 촬상 소자는 2000화소의 CMOS이며, 수광 장치(30)의 전송 속도가 20MHz이므로, 화상 입력 속도는 10000회/초가 되고, 0.05㎜마다의 30000의 샘플링 데이터를 판유리(G)의 양부 판정에 이용할 수 있다.
또한 이 판유리 결함 검출 장치(11)에서는 좁은 측정 환경에서도 설치할 수 있도록 장치 전체를 콤팩트한 구성으로 하기 위해서 반사 미러(40)를 사용하고 있고, 이렇게 함으로써 좁은 검사 환경이어도 높은 검사 능력을 발휘하는 것이 된다. 따라서, 충분한 스페이스를 확보할 수 있는 환경이면, 수광 장치(30a) 대신에 고체 촬상 소자를 탑재한 수광 장치(30b)를 사용하여 반사 미러(40)를 사용하지 않고 계 측하는 것이어도 좋다. 이 수광 장치(30b)는 판유리(G)를 사이에 두고 광원(20)과 대향하는 위치에 배치된다.
실시예3
또한 도 7에는, 다른 구성의 판유리 결함 검출 장치에 따른 개념도를 나타낸다. 이 판유리 결함 검출 장치에서는 광축(Lx) 상에 있어서, 광원(20)으로부터 판유리(G)의 위치(G1)까지의 거리는 1000㎜, 판유리(G)의 위치(G1)부터 수광 장치(30a)의 고체 촬상 소자까지의 거리는 1000㎜로 설정되어 있다. 수광 장치(30a)의 렌즈계의 초점거리는 700㎜이다. 따라서, 광축(Lx) 상에 있어서, 수광 장치(30a)의 렌즈계의 초점거리 700㎜는 수광 장치(30a)부터 판유리(G)의 위치(G1)까지의 거리 1000㎜보다 작다. 또한 판유리(G)의 투광면(Ga,Gb)과 광축(Lx)이 이루는 각도(α)는 20°이다.
이 판유리 결함 검출 장치에서는 절단된 후의 판유리(G)를 1매씩 이동시킬 때에 계측을 행하도록 구성되어 있다. 판유리(G)는 도 7에 나타내는 H방향(수평 방향)으로 이동하고, 이 이동 방향(H)은 판유리(G)의 표면 결함 등이 연속되는 방향(T)과 수직으로 되어 있다. 즉, 판유리(G)의 결함이 연속되는 방향(T)과 수직 방향(H)으로 판유리(G)를 이동시키면서 계측이 행해진다. 이 때문에, 판유리(G)의 피검사 부위를 주사하는 방향(D11)은 연속된 줄무늬상의 표면결함(S)이 배향되는 방향에 대하여 89°∼90°의 범위내에서 주사가 이루어지게 된다.
이러한 계측에 의해, 판유리(G)의 양부를 1매씩 정확하게 행할 수 있고, 미 리 최대 결함 치수가 0.1㎛ 미만이 되도록 선별을 행할 수 있으므로, 저렴하며 안정된 품위의 판유리를 얻는 것이 용이하게 된다.

Claims (12)

  1. 두께 방향으로 대향하는 투광면을 갖는 판유리에 광원으로부터 광선을 조사하고, 상기 판유리로부터의 광선을 수광 장치에 의해 수광해서 판유리의 결함을 검출하는 장치로서:
    상기 광원과 상기 수광 장치는 상기 판유리를 사이에 두고 배치되어 있으며,
    상기 판유리의 투광면은 상기 광원으로부터 상기 수광 장치에 이르는 광학계의 광축에 대하여 경사져 있으며, 상기 광축 상에 있어서 상기 수광 장치의 렌즈계의 초점거리는 상기 수광 장치의 수광 소자부터 상기 판유리까지의 거리보다 작고,
    상기 광원으로부터 상기 판유리의 투광면을 향해서 광선을 조사하고, 상기 판유리를 투과한 광선을 상기 수광 장치의 렌즈계를 통해 상기 수광 소자에 의해 수광하는 것을 특징으로 하는 판유리 결함 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 판유리의 투광면의 상기 광축에 대한 경사각도는 5°∼40°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 판유리 결함 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수광 장치는 수광 소자로서 고체 촬상 소자 또는 광전관을 탑재한 것을 특징으로 하는 판유리 결함 검출 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판유리의 결함은 소정 방향으로 연속된 형상을 이루고, 상기 광원으로부터의 광선에 의해 상기 판유리의 피검사 부위를 상기 결함의 연속 방향과 교차하는 방향으로 주사하는 것을 특징으로 하는 판유리 결함 검출 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광 장치에 의해 수광된 광선에 관한 정보를 기억하는 기억 장치와, 상기 정보를 디스플레이에 표시하는 데이터 표시부를 갖는 것을 특징으로 하는 판유리 결함 검출 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판유리는 디스플레이 디바이스 탑재용 박판 유리인 것을 특징으로 하는 판유리 결함 검출 장치.
  7. 가열 용융후에 성형 장치에 의해 성형되고, 냉각된 판유리의 표면 및/또는 내부의 결함을 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 판유리 결함 검출 장치를 이용하여 검사해서 양부 선별을 행하는 것을 특징으로 하는 판유리 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 성형 장치는 다운 드로우 성형 장치 또는 플로트 성형 장치인 것을 특징으로 하는 판유리 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 판유리는 액정 디스플레이용 판유리 또는 플라즈마 디스플레이용 판유리인 것을 특징으로 하는 판유리 제조 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 판유리 제조 방법에 의해 제조되고, 무알칼리 유리로 이루어지고, 판두께가 0.7㎜ 이하, 최대 결함 치수가 0.1㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 판유리 물품.
  11. 판유리에 광원으로부터 광선을 조사하고, 상기 판유리로부터의 광선을 수광 장치에 의해 수광하는 계측 수단;
    상기 계측 수단에 의해 얻어진 화상의 휘도 프로파일을 푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환해서 처리 결과 챠트를 얻는 챠트 획득 수단; 및
    상기 처리 결과 챠트에 기초하여 판유리의 결함을 평가해서 양부 판단을 행하는 알고리즘 처리계를 갖는 것을 특징으로 하는 판유리의 양부 판정 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 알고리즘 처리계는 상기 처리 결과 챠트를 2개 이상 조합해서 각각의 처리 결과 챠트 상하한값으로부터 얻어지는 양부 결과에 의해 최종적인 양부 판단을 행하는 것을 특징으로 하는 판유리의 양부 판정 장치.
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