KR20090104665A - 필름 결함 검사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필름 표면에 발생한 미세 결함까지도 고감도로 검출할 수 있다.

투광기(22)로부터 투명 필름(12)면에 조사된 검사광(20)이 필름 표면에서 반사되는 반사 산란광을 수광기(24)로 검출하고, 검출 결과에 의거하여 필름 표면의 미세 상처(14)를 검사하는 필름 결함 검사 방법에 있어서, 투명 필름(12)을 그 길이 방향 및 폭 방향으로 인장하여 필름의 평면성을 유지하면서 투광기(22)를 미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행하게 배치한 상태에서 검사광(20)을 필름 표면에 조사함과 아울러, 수광기(24)를 미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행하게 배치한 상태에서 반사 산란광을 수광한다.

필름 결함 검사 장치, 투광기, 검사광, 반사 산란광, 수광기

Description

필름 결함 검사 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INSPECTING DEFECT OF FILM}

본 발명은 필름 결함 검사 방법 및 장치에 관한 것이고, 특히 위상차 필름을 제조하기 위한 베이스 필름의 표면(도포측면)에 발생하는 상처 등의 미세 결함을 고정밀도로 검출하기 위한 필름 결함 검사 방법 및 장치에 관한 것이다.

위상차 필름 등의 광학 필름의 제조는 크게 나누어 베이스 필름을 제막하는 제막 공정 및 제막된 베이스 필름에 배향층 도포액이나 액정성 도포액을 도포하는 등의 처리를 행하는 도포 공정의 2개의 공정으로 구성된다.

그리고, 제막 공정에서 베이스 필름 표면에 발생한 극미세한 미세 결함(예를 들면, 상처 등의 요철 결함)이어도 도포 공정에 있어서 배향층 도포액이나 액정성 도포액을 도포했을 때에 도포 결함으로서 발현되는 것이 있다. 그리고, 이 베이스 필름의 미세 결함에 기인하는 도포 결함이 최종 제품인 위상차 필름 등의 광학 필름의 광학 특성을 저하시키는 치명적인 원인이 된다. 미세 결함이 발생하는 대표 예로서는 제막 공정이 반송되는 띠 형상의 필름 표면에 부착된 이물질의 마찰에 의해 필름 반송 방향으로 V자 형상의 상처가 발생되는 경우이다.

이러한 필름 표면 결함을 검사하는 장치로서는, 예를 들면 특허 문헌 1의 검사 장치가 있다. 이 검사 장치는 필름 반송 방향에 대하여 직교하도록 배치된 막대 형상의 형광등으로부터 필름면에 조사된 광을 CCD 라인 센서로 수광해서 화상 신호를 형성하고, 화상 처리 장치로 화상 신호를 처리함으로써 필름 표면의 색 얼룩이나 상처 등의 결함을 검출하는 것이다. 특허 문헌 1에서는 이러한 검사 장치의 감도 상승 대책으로서 필름 배면에 암시야 박스를 배치하도록 하고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 2003-139524호 공보

그러나, 특허 문헌 1의 검사 장치에서는 깊이가 0.1㎛ 이하의 미세 결함을 고감도로 검출할 수 없다는 문제가 있다. 위상차 필름 등의 광학 필름의 제조에 있어서 문제가 되는 미세 결함은 폭 5~30㎛, 길이 30~250㎛, 깊이 0.04~0.1㎛의 극미세한 상처이며, 이러한 극미세한 상처를 고정밀도로 검사하는 것이 필요하게 된다.

미세 결함의 검출 감도를 향상시키기 위한 대책의 하나로서 반송되는 띠 형상의 필름을 롤러에 걸어 감음으로써 미세 결함의 검출을 저해하는 필름의 주름이나 당김을 교정한 상태에서 검사하는 것이 고려된다. 그러나, 필름을 롤러에 걸어 감으면 롤러 둘레면의 만곡성에 의해 수광기와 필름의 검사 영역면의 거리가 일정하지 않게 되므로 피사계 심도로부터 벗어나 화상이 희미해짐으로써 반대로 감도가 저하되어 버린다.

따라서, 반송되는 필름의 검사 영역면은 피사계 심도를 일정하게 유지하기 쉬운 공중에 뜬 상태로, 또한 주름이나 당김이 없는 평면성을 유지할 수 있는 것이 필요하다.

본 발명은 이러한 사정에 감안하여 이루어진 것으로서, 필름 표면에 발생한 미세 결함까지도 고감도로 검출할 수 있으므로 위상차 필름 등의 광학 필름 제조를 위한 베이스 필름의 미세 결함 검사에 적합한 필름 결함 검사 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1은 상기 목적을 달성하기 위하여 투광기로부터 필름 표면에 조사된 검사광이 필름 표면에서 반사되는 반사 산란광을 수광기로 검출하고, 검 출 결과에 의거하여 상기 필름 표면의 미세 결함을 검사하는 필름 결함 검사 방법에 있어서, 상기 필름을 그 길이 방향 및 폭 방향으로 인장하여 필름의 평면성을 유지하면서 상기 투광기를 상기 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치한 상태에서 상기 검사광을 상기 필름 표면에 조사함과 아울러, 상기 수광기를 상기 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치한 상태에서 상기 반사 산란광을 수광하는 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 방법을 제공한다.

여기서, 「미세 결함의 발생 방향과 대략 평행」은 미세 결함에 완전 평행한 배치에 대하여 ±15°이내인 것이 바람직하고, ±10°이내인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 제 1 특징에 의하면, 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치된 투광기로부터 필름 표면에 검사광을 조사함과 아울러, 수광기를 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치한 상태에서 필름면에서 반사되는 반사 산란광을 수광하도록 하였다. 이에 따라, 필름면에 형성된 미세 결함(예를 들면, V자 형상의 상처면)에 대하여 대략 직각인 방향으로부터 검사광을 조사할 수 있다. 따라서, 미세 결함의 발생 방향에 대하여 직교 배치된 투광기로부터 필름 표면에 검사광을 조사함으로써도 반사 산란광의 강도를 크게 할 수 있다. 마찬가지로, 수광기를 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치함으로써 반사 산란광의 수광량을 크게 할 수 있다. 수광기로서는 CCD 라인 센서를 적합하게 사용할 수 있고, 다수의 수광 소자가 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 되도록 배열된다.

또한, 본 발명의 제 2 특징에서는 필름을 그 길이 방향 및 폭 방향으로 인장 하여 필름의 평면성을 유지하면서 검사하므로 필름의 검사면을 공중에 뜬 상태에서, 또한 필름의 주름이나 당김이 없는 상태에서 검사할 수 있다. 이에 따라, 종래와 같이 필름의 주름이나 당김을 교정하기 위해서 롤러에 걸어 감지 않아도 되므로 수광기와 필름 검사 영역면의 거리가 일정하지 않게 된다는 문제도 해결할 수 있다.

이들 2개의 특징에 의해 필름면에 형성된 폭 5~30㎛, 길이 30~250㎛, 깊이 0.04 ~0.1㎛의 극미세한 결함이어도 검출가능한 검출 감도를 얻을 수 있다.

청구항 2는 청구항 1에 있어서, 상기 필름은 연속 반송되는 띠 형상의 필름으로서 제조되는 것이며, 상기 미세 결함의 발생 방향이 필름 반송 방향인 것을 특징으로 한다.

청구항 2는 필름이 단엽 형상의 것으로서 제조되지 않고 연속 반송되는 띠 형상의 필름으로서 제조되는 경우에 필름 반송 방향으로 형성되는 미세 상처가 특징적인 것이므로 투광기 및 수광기를 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치하는 것이 검출 감도의 향상에 있어서 한층더 중요해진다.

청구항 3은 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 필름 표면의 미세 결함은 폭 5~30㎛, 길이 30~250㎛, 깊이 0.04~0.1㎛의 상처인 것을 특징으로 한다.

청구항 3은 고밀도의 검출이 요구되는 미세 결함의 구체적인 크기를 규정한 것이며, 예를 들면 위상차 필름과 같은 광학 필름의 제조에 있어서는 이 정도의 극미세한 결함이 광학 필름의 광학 특성을 저하시키는 치명적인 결함으로 될 수 있다.

청구항 4는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필름은 위상차 필름을 제조하기 위한 베이스 필름인 것을 특징으로 한다.

청구항 4는 본 발명이 특히 효과를 발휘하는 필름의 용도를 규정한 것이며, 위상차 필름과 같이 미세 결함이어도 광학 특성 저하의 치명적인 결함이 되는 경우에 있어서 본 발명은 특히 효과를 발휘한다.

본 발명의 청구항 5는 상기 목적을 달성하기 위하여 필름 표면에 조사된 검사광이 필름 표면에서 반사되는 반사 산란광을 검출하고, 검출 결과에 의거하여 상기 필름 표면의 미세 결함을 검사하는 필름 결함 검사 장치에 있어서, 상기 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치되어 상기 필름 표면에 상기 검사광을 조사하는 투광기, 상기 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치되어 상기 반사 산란광을 검출하는 수광기, 및 상기 필름을 그 길이 방향 및 폭 방향으로 인장하여 필름의 평면성을 유지하는 인장 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 장치를 제공한다.

청구항 5는 본 발명을 장치로서 구성한 것이며, 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 투광기와 수광기를 배치함과 아울러, 인장 기구에 의해 필름을 그 길이 방향 및 폭 방향으로 인장하여 필름의 평면성을 유지한 상태로 검사하므로 필름면에 형성된 폭 5~30㎛, 길이 30~250㎛, 깊이 0.04~0.1㎛의 극미세한 결함이어도 검출가능한 검출 감도를 얻을 수 있다.

청구항 6은 청구항 5에 있어서, 상기 필름은 연속 반송되는 띠 형상의 필름이며, 필름 제조 라인에서 필름 표면의 미세 결함을 온라인 검사함과 아울러, 상기 투광기와 상기 수광기는 필름 반송 방향과 대략 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 6은 필름이 단엽 형상의 것으로서 제조되지 않고 연속 반송되는 띠 형상의 필름으로서 제조되는 경우에 필름 반송 방향으로 형성되는 미세 상처가 특징적인 것이므로 투광기 및 수광기를 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치하는 것이 검출 감도의 향상에 있어서 한층더 중요해진다. 이와 같이 반송되는 온라인 상에서 검사하는 경우에는 띠 형상의 필름의 길이 방향이 반송에 의해 인장됨으로써 주름이나 당김이 발생되기 쉬우므로 인장 기구로서는 필름 폭 방향을 인장하고 주름이나 당김을 교정해서 평면성을 유지할 필요가 있다.

청구항 7은 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 투광기와 상기 수광기를 탑재하여 상기 필름의 폭 방향으로 이동하는 트래버스 장치를 설치한 것을 특징으로 한다.

미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 투광기 및 수광기를 배치하는 본 발명에 있어서는 필름이 연속 반송되는 경우의 필름 전체 폭 검사를 위해서 투광기와 수광기를 탑재하여 일체적으로 필름의 폭 방향으로 이동하는 트래버스 장치를 설치하는 것이 감도 향상에 있어서 바람직하기 때문이다.

청구항 8은 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광기의 상기 필름 배면측에 상기 필름을 투과한 검사광의 반사를 방지하는 투과광 반사 방지 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 8과 같이, 수광기의 필름 배면측에 필름을 투과한 검사광의 반사를 방지하는 투과광 반사 방지 수단을 설치하였기 때문에 필름 배면의 외란 광이 수광기에 수광되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상기한 본 발명의 특징에 청구항 8의 특징을 추가함으로써 검출 감도를 한층더 향상시킬 수 있다.

청구항 9는 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광기의 광축과 상기 투광기의 정반사광이 이루는 각도를 θ라고 했을 때에 -20°≤θ≤+20°(0°를 제외함)를 만족하도록 상기 투광기와 상기 수광기가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이것은 미세 결함으로부터의 반사 산란광의 강도 분포로부터 정반사광에 가까운 각도만큼 광량을 많게 할 수 있으므로 각도(θ)가 -20°≤θ≤+20°(0°를 제외함)를 만족하도록 투광기와 수광기를 배치시킴으로써 미세 결함의 검출 감도를 한층더 향상시킬 수 있다. 보다 바람직한 각도(θ)는 -10°≤θ≤+10°(0°를 제외함)이다. 여기서 θ가 0°를 제외한다는 것은 정반사광이 수광기에 직접 입사되는 경우는 제외한다는 의미이다.

청구항 10은 청구항 5 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광기가 상기 필름면에 대하여 정면으로 대향하여 배치되고, 상기 수광기의 좌우 양측에 2대의 투광기가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 10에 의하면, 필름면에 대하여 정면으로 대향한 수광기의 좌우 양측에 배치한 2대의 투광기로부터 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행한 검사광을 조사함으로써 미세 결함의 좌우 형상에 의한 차이에 상관없이 안정된 고감도의 검출을 행할 수 있다.

청구항 11은 청구항 5 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투광기는 상기 필름면에서의 조도가 30만Lx 이상인 것을 특징으로 한다.

검사 대상으로 하고 있는 폭 5~30㎛, 길이 30~250㎛, 깊이 0.04~0.1㎛의 극미세한 결함을 고감도로 검출하기 위해서는 필름면에서의 조도가 30만Lx 이상인 것이 바람직하기 때문이다.

또한, 검사 대상으로 하고 있는 폭 5~30㎛, 길이 30~250㎛, 깊이 0.04~01㎛의 극미세한 결함을 고감도로 검출하기 위해서는 다음의 구성을 부가하는 것이 바람직하다. 즉, 수광기와 필름면 사이에 편광판을 구비하여 반사 산란광 중 한방향으로만 진동하는 광을 수광하는 구성이다. 이 경우에는 수광기에서의 수광량이 저하되므로 투광기의 조도와의 관계가 중요해진다.

또한, 투광기 또는 수광기와 필름면 사이에 파장 컷 필터를 설치하여 검사광으로서 400㎚ 이하의 단파장 광을 사용하는 구성이다. 이것은 검사 대상으로 하고 있는 미세 결함의 깊이가 가시광 파장보다 작으므로 파장이 긴 광은 산란에 기여하지 않기 때문이다. 단파장의 검사광을 선택적으로 사용함으로써 미세 결함을 고감도로 검출할 수 있다. 예를 들면, 검사광으로서 자외선을 사용함으로써 수㎚ 깊이의 미세 결함이어도 고감도로 검출할 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 필름 표면에 발생한 미세 결함까지도 고감도로 검출할 수 있다. 따라서, 위상차 필름 등의 광학 필름 제조를 위한 베이스 필름의 결함 검사에 적합한 필름 결함 검사 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

이하, 첨부 도면에 의해 본 발명의 필름 결함 검사 방법 및 장치의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 필름 결함 검사 장치(10)의 일례를 나타내는 개념도이며, 도 1(A)는 필름 결함 검사 장치(10)의 전체를 나타내는 개념도, 도 1(B)는 V자 형상의 미세 상처(14)를 검사하고 있는 부분 확대도이다.

도 1(A)에 나타낸 바와 같이, 띠 형상의 투명 필름(12)은 화살표(F) 방향으로 반송됨과 아울러, 2개의 반송 롤러(16,18) 사이의 공간에 있어서 공중에 뜬 상태로 검사된다. 2개의 반송 롤러(16,18)의 간격(롤러면으로부터 롤러면까지)은 150~ 200㎜ 정도가 바람직하다.

필름 결함 검사 장치(10)는 투명 필름(12)을 제조하는 제조 라인에 조립되어도 좋고, 또는 제조 라인에서 제조된 투명 필름(12)을 오프라인에서 검사하는 전용 장치로서 설치할 수도 있다. 전용 장치로서 설치하는 경우에는 반송 롤러(16)의 상류측에 롤 형상으로 권회된 투명 필름(12)을 송출하는 송출기(도시 생략)를 설치함과 아울러, 반송 롤러(18)의 하류측에 권취기(도시 생략)를 설치하여 권취함으로써 투명 필름(12)을 반송시키면 좋다.

어느 경우에도 투명 필름(12)은 용융 상태의 수지를 다이(도시 생략)로부터 냉각 드럼(도시 생략)에 필름 형상으로 유연(流延)해서 성형하는 방법(용융 제막법), 또는 수지를 용제에 용해한 도프를 다이로부터 냉각 드럼에 필름 형상으로 유연해서 성형하는 방법(용액 제막법)으로 제조된다. 이 때문에, 유연 방향, 즉 투명 필름(12)의 반송 방향으로 미세 상처(14)가 형성되기 쉽다. 또한, 투명 필름(12)을 위상차 필름 등의 광학 필름을 제조하기 위한 베이스 필름으로서 사용하는 경우에는 미세 상처(14)의 크기가 폭 5~30㎛, 길이 30~250㎛, 깊이 0.04~0.1㎛의 극미세한 상처여도 문제가 된다.

필름 결함 검사 장치(10)는 주로 미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행하게 배치되고, 투명 필름(12)면에 검사광(20)을 조사하는 투광기(22), 미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행하게 배치되어 필름 표면에서 반사되는 반사 산란광을 검출하는 수광기(24), 및 투명 필름(12)을 그 길이 방향 및 폭 방향으로 인장하여 투명 필름(12)의 검사 영역면의 평면성을 유지하는 인장 기구(26)로 구성된다. 투광기(22) 및 수광기(24)는 투명 필름(12)의 미세 상처(14)가 생긴 필름 표면의 상방 위치에 배치됨과 아울러, 수광기(24)는 투광기(22)의 정반사광이 직접 입사되지 않는 위치에 배치된다.

투광기(22)로서는 미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행하게 배치될 수 있도록 막대 형상의 것이 바람직하다. 여기서, 「미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행」은 미세 상처(14)의 발생 방향과 완전 평행한 배치를 0°라고 했을 때에 ±15°이내인 것이 바람직하고, ±10°이내인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 도 1(B)에 나타낸 바와 같이, 투명 필름(12)면에 형성된 V자 형상의 미세 상처(14)의 상처면(14A)에 대하여 대략 직각인 방향으로부터 검사광(20)을 측방 조사할 수 있으므로 미세 상처(14)의 발생 방향에 대하여 직교한 방향으로부터 검사광(20)을 조사하는 것보다 반사 산란광의 강도를 크게 할 수 있다.

투광기(22)로서 형광등을 사용할 수 있지만, 미세 상처(14)이며 상처의 깊이가 매우 얕은(예를 들면, 0.1㎛ 이하) 것이므로 단파장의 검사광(20)을 조사할 수 있는 것이 바람직하고, 자외선 조사 장치를 바람직하게 사용할 수 있다. 따라서, 통상의 형광등으로부터 단파장만의 검사광을 인출하기 위해서 투광기(22)와 투명 필름(12)면 사이에 파장 컷 필터(도시 생략)를 설치하는 것도 바람직하다.

또한, 투광기(22) 또는 수광기(24)와 투명 필름(12)면 사이에 편광판(도시 생략)을 설치하여 일정 방향으로 진동하는 검사광(20)을 사용하는 것도 바람직하다. 투광기(22)의 조도는 투명 필름(12)면에서의 조도가 30만Lx 이상인 것이 바람직하다.

수광기(24)로서는 CCD 라인 센서를 적합하게 사용할 수 있고, CCD 라인 센서의 다수의 수광 소자를 미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행하게 배치한다. 이와 같이, 수광기(24)를 미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행하게 배치함으로써 반사 산란광의 수광량을 크게 할 수 있다. 여기서, 「대략 평행」은 투광기(22)에서 설명한 바와 같다.

CCD 라인 센서는 1개이어도 좋지만, 복수개를 직렬로 배치하는 것이 바람직하다. 도 1(A)에서는 CCD 라인 센서를 2개 직렬로 배치한 경우에서 나타내고 있지만, 3개 이상이어도 좋다.

투광기(22)와 수광기(24)는 도시되지 않은 트래버스 장치에 탑재되어 도 1(A)의 A-B 방향으로 이동한다. 이에 따라, 투명 필름(12)의 전체 폭에 걸쳐 검사를 행할 수 있다. 또, 복수개의 수광기(24)를 투명 필름(12)의 전체 폭에 걸쳐 병 렬 배치함으로써 트래버스 장치를 생략하는 것도 가능하다.

수광기(24)로 수광된 반사 산란광은 전기 신호로 변환되어 화상 처리 장치(28)에 입력되고, 화상 처리 장치(28)에 의해 형성되는 투명 필름(12)의 화상[예를 들면, 미세 상처(14)에 기인하는 화상의 농담]에 의거하여 미세 상처(14)의 유무가 검사된다.

도 2는 투광기(22)와 수광기(24)의 배치 관계를 나타내는 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 수광기(24)의 광축(30)과 투광기(22)의 정반사광(a)이 이루는 각도를 θ라고 했을 때에 -20°≤θ≤+20°(0°를 제외함)를 만족하도록 투광기(22)와 수광기(24)가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 검출 감도를 향상시킬 수 있다. 이것은 미세 상처(14)로부터 반사되는 반사 산란광의 강도 분포로부터 정반사광에 가까운 각도(θ)만큼 광량을 많게 할 수 있고, 미세 상처(14)의 검출 감도를 한층더 향상시킬 수 있기 때문이다. 보다 바람직한 각도(θ)는 -10°≤θ≤+10°(0°를 제외함)이다.

이 반사 산란광의 강도 분포를 수광기(24)를 투명 필름(12)면에 정면으로 대향시킨 도 3의 예로 설명하면 도 3(A)는 각도(θ)가 -20°≤θ≤+20°(0°를 제외함)를 만족하는 경우이고, 도 3(B)는 만족하지 않는 경우이다. 그리고, 화살표(a)가 정반사광, 화살표(b)가 수광기(24)의 광축 방향으로 반사되는 반사 산란광, 화살표(c)가 그 밖의 반사 산란광이고, 화살표가 긴 쪽이 반사 산란광의 강도가 강한 것을 의미한다.

도 3(A)와 도 3(B)의 대비로부터 알 수 있는 바와 같이, 수광기(24)의 광 축(30)과 정반사광(a)의 각도(θ)가 작을수록 수광기(24)의 광축 방향(30)으로 반사되는 반사 산란광(b)의 길이가 길고 강도가 강한 것을 알 수 있다.

또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 수광기(24)가 투명 필름(12)면에 대하여 정면으로 대향하여 배치되고, 수광기(24)의 좌우 양측에 2대의 투광기(22,22)가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 투명 필름(12)면에 대하여 정면으로 대향한 수광기(24)의 좌우 양측에 배치된 2대의 투광기(22)로부터 미세 상처(14)의 발생 방향과 대략 평행한 검사광(20)를 조사함으로써 미세 상처(14)의 좌우 형상[도 1(B) 참조]에 의한 차이에 상관없이 안정된 고감도의 검출을 행할 수 있기 때문이다.

도 5는 인장 기구(26)의 일례이며, 투명 필름(12)의 길이 방향(반송 방향)은 필름 반송에 의해 장력이 부여되어 있으므로 필름 폭 방향을 인장하는 인장 기구(26)이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 인장 기구(26)는 주로 투명 필름(12)의 폭 방향 양단부를 협지하는 한쌍의 클램프 장치(32), 및 한쌍의 클램프 장치(32)를 지지하여 서로 이간하도록 이동함으로써 투명 필름(12)에 대하여 폭 방향의 장력을 부여하는 장력 장치(34)로 구성된다.

투명 필름(12)을 반송하면서 인장 기구(26)를 동작시키기 위해서는 장력 장치(34)를 투명 필름(12)의 반송과 함께 이동시킬 필요가 있고, 도 6의 필름을 가로로 연신하는 텐터(tenter) 장치의 이동 기구(36)를 적합하게 채용할 수 있다. 즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 투명 필름(12)의 폭 방향 양단부를 협지하는 클램프 장치(32)를 복수개 설치하고, 2개의 롤러(16,18) 사이의 공간에 배치된 한쌍의 풀 리(38,40)에 감겨진 무단(無端) 형상의 체인(42)에 장력 장치(34)(도 6에서는 생략)를 개재하여 지지시킨다. 그리고, 무단 형상의 체인(42)의 회전 이동과 투명 필름(12)의 반송의 속도를 동일하게 한다. 또한, 클램프 장치(32)는 롤러(16)의 위치에서 투명 필름(12)을 클램핑하고, 롤러(18)의 위치에서 클램프를 해제한다. 이에 따라, 투명 필름(12)의 반송과 함께 클램프 장치(32)를 이동시킬 수 있다. 또한, 도 6에서는 투명 필름(12)의 폭 방향의 한쪽에만 이동 기구(36)를 도시하고 다른 쪽은 생략하고 있다.

또한, 필름 결함 검사 장치(10)를 상기한 전용 장치로서 설치하는 경우에는 검사중에는 필름 반송을 정지시킬 수 있으므로 이 경우에 이동 기구(36)를 설치할 필요는 없다. 따라서, 도 1과 같이, 투명 필름(12)의 길이 방향으로 긴 치수로 클램프할 수 있는 클램프 장치(32)를 필름 폭 방향으로 대향시켜 한쌍 설치하여 각각의 장력 장치(34)로 인장하도록 하면 좋다.

이 인장 기구(26)를 설치함으로써 투명 필름(12)을 그 길이 방향(반송 장력) 및 폭 방향[인장 기구(26)]으로 인장하여 투명 필름(12)의 평면성을 유지하면서 검사하므로 투명 필름(12)의 검사 영역면이 공중에 뜬 상태이어도 주름이나 당김이 없는 상태로 검사할 수 있다. 이에 따라, 검출 감도를 한층더 향상시킬 수 있다.

바람직한 평면성의 정도로서는 투명 필름(12)의 필름면이 고저 0㎛를 이상 수평면(44)이라고 했을 때 주름이나 당김에 의해 발생되는 필름면의 고저가 ±150㎛ 이내인 것이 바람직하고, ±100㎛ 이내인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이상 수평면(44)에 대한 필름면의 경사(α)가 1°이내인 것이 바람직하고, 0.5°이내인 것 이 더욱 바람직하다. 이에 따라, 종래와 같이 투명 필름(12)의 주름이나 당김을 교정하기 위해서 롤러에 걸어 감지 않아도 되므로 수광기(24)와 검사되는 검사 영역면의 거리가 일정하지 않게 된다는 문제도 해결할 수 있다.

도 7은 투명 필름(12)면의 경사(α)에 기인하는 반사 산란광의 강도 분포를 나타낸 것이고, 도 3에서 설명한 바와 같이, 화살표(a)가 정반사광, 화살표(b)가 수광기(24)의 광축 방향으로 반사되는 반사 산란광, 화살표(c)가 그 밖의 반사 산란광이며, 화살표가 긴 쪽이 반사 산란광의 강도가 강한 것을 의미한다.

도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 투명 필름(12)면에 경사(α)가 있으면 수광기(24)의 광축(30)과 정반사광의 각도(θ)가 커지므로 수광기(24)의 광축 방향으로 반사되는 화살표(b)의 길이가 짧고 반사 산란광의 강도가 약해진다. 도 7에서는 투명 필름(12) 전체가 경사지도록 그려졌지만, 주름이나 당김의 부분을 마이크로적으로 보면 필름면의 경사로서 파악할 수 있고, 주름이나 당김이 있으면 검출 감도가 저하된다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 수광기(24)의 투명 필름(12) 배면측에 투명 필름(12)을 투과한 검사광(20)의 반사를 방지하는 광흡수 박스(46)를 설치하는 것이 바람직하다. 광흡수 박스(46)는, 예를 들면 윤기 제거의 흑색 도료가 도포되어 있어 광의 반사율이 매우 낮아지도록 형성되어 있다. 이에 따라, 투명 필름(12) 배면의 외란 광이 수광기(24)에 수광되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 검출 감도를 한층더 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 반송된 띠 형상의 투명 필름(12)의 예로 설명하였 지만, 단엽 형상의 투명 필름(12)에 관해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 투명 필름(12)의 예로 설명하였지만, 불투명한 필름에 관해서도 적용할 수 있다.

[실시예]

다음에, 이하의 조건에서 실시된 본 발명의 실시예 및 비교예를 설명한다.

용융 제막법에 의해 제막된 셀룰로오스아실레이트 필름을 검사 대상 필름으로 하고, 그 필름 표면에 발현된 미세 상처(미세 결함)를 본 발명의 필름 결함 검사 장치(실시예의 장치) 또는 종래의 필름 결함 검사 장치(비교예의 장치)를 사용해서 검사하였다. 상처의 크기는 폭 10㎛, 길이 210㎛, 깊이 0.05㎛의 극미세한 상처이고, 미세 상처는 용융 제막에 의한 성형 다이로부터의 압출 방향, 즉 필름 반송 방향으로 형성되어 있었다. 실시예 1~4의 검사 조건과 비교예 1~3의 검사 조건, 및 검사 결과를 도 9에 나타내었다.

(실시예 1)

실시예 1은 미세 상처(14)의 발생 방향과 평행하도록 투광기(22) 및 수광기(24)를 배치함과 아울러, 필름(12)의 평면성을 유지하는 인장 기구(26)를 사용하였다. 투광기(22)로서는 막대 형상의 형광등을 사용하고, 수광기(24)로서는 CCD 라인 센서를 사용하고, 투광기(22)를 수광기(24)의 양측에 2개 배치하였다. 이때, 필름(12) 표면의 조도는 3500Lux이였다. 또한, 수광기(24)와 정반사광의 각도(θ)를 10°로 하였다. 그리고, 반송 롤러(16,18) 사이의 필름 배면에 필름(12)을 지지하는 물건은 특별히 배치하지 않고, 필름(12)이 공중 반송되는 도중에 검사하도록 하였다.

(실시예 2)

실시예 2는 투광기(22)의 수를 1개로 하여 필름(12) 표면의 조도가 1800Lux이였던 점과, 수광기(24)와 정반사광의 각도(θ)를 5°로 한 점 이외는 실시예 1과 같은 조건이다.

(실시예 3)

실시예 3은 수광기(24)와 정반사광의 각도(θ)를 10°로 한 점 이외는 실시예 2과 같은 조건이다.

(실시예 4)

실시예 4는 수광기(24)와 정반사광의 각도(θ)를 20°로 한 점 이외는 실시예 2과 같은 조건이다.

(비교예 1)

비교예 1은 미세 상처(14)의 발생 방향과 직각(직교)이 되도록 투광기(22) 및 수광기(24)를 배치함과 아울러, 필름(12)의 평면성을 유지하는 인장 기구(26)를 사용하였다. 투광기(22)로서는 막대 형상의 형광등을 1개 사용하고, 수광기(24)로서는 CCD 라인 센서를 사용하였다. 이때, 필름 표면의 조도는 1800Lux이였다. 그리고, 반송 롤러(16,18) 사이의 필름 배면에 필름(12)을 지지하는 물건은 특별히 배치하지 않고, 필름(12)이 공중 반송되는 도중에 검사하도록 하였다. 즉, 비교예 1은 미세 상처(14)의 발생 방향과 직각(직교)이 되도록 투광기(22) 및 수광기(24)를 배치하는 점에 있어서 본 발명을 만족하지 않는다.

(비교예 2)

비교예 2는 미세 상처(14)의 발생 방향과 평행하도록 투광기(22) 및 수광기(24)를 배치하였지만, 필름(12)의 평면성을 유지하는 인장 기구(26)는 사용하지 않았다. 투광기(22)로서는 막대 형상의 형광등을 1개 사용하고, 수광기(24)로서는 CCD 라인 센서를 사용하였다. 이때, 필름(12) 표면의 조도는 1800Lux이였다. 또한, 수광기(24)와 정반사광의 각도(θ)를 10°로 하였다. 그리고, 반송 롤러(16,18) 사이의 필름 배면에 필름(12)을 지지하는 물건은 특별히 배치하지 않고, 필름(12)이 공중 반송되는 도중에 검사하도록 하였다. 즉, 비교예 2는 인장 기구(26)를 사용하지 않은 점에서 본 발명을 만족하지 않는다.

(비교예 3)

비교예 3은 인장 기구(26)를 사용하지 않는 대신에 필름 배면에 백업 롤러를 배치하여 필름을 걸어 감음으로써 필름(12)의 주름이나 당김을 교정하였다. 그 밖의 조건은 비교예 2와 같다. 즉 비교예 3은 인장 기구(26) 대신에 백업 롤러를 사용한 점에서 본 발명을 만족하지 않는다.

그리고, 미세 상처(14)의 결함 신호를 확인할 수 있는지의 여부로 검사 성능을 평가하였다. 도 9의 ◎는 노이즈가 전혀 없이 결함 신호를 매우 양호하게 확인할 수 있음을 나타내고, ○은 노이즈가 거의 없이 결함 신호를 양호하게 확인할 수 있음을 나타낸다. 또한, △는 노이즈가 약간 증가하지만 결함 신호를 확인할 수 있어 사용가능한 성능인 것을 나타낸다. ×는 노이즈, 주름이나 당김 등의 검사 저해 요인이 많아 결함 신호를 확인할 수 없는지 판별할 수 없었던 것을 나타낸다.

도 9의 항목 「판단」에 결과를 나타낸 바와 같이, 실시예 1은 ◎, 실시예 2 및 3은 ○, 실시예 4은 △의 평가였다.

이에 대하여, 본 발명의 기본적인 구성인 평면성을 유지[인장 기구(26)의 사용]하면서 미세 상처(14)와 평행하게 투광기(22) 및 수광기(24)를 배치해서 검사한다는 조건을 만족하지 않는 비교예 1~3은 모두 ×의 평가였다.

도 1은 본 발명의 필름 결함 검사 장치의 개념도이다.

도 2는 투광기와 수광기의 위치 관계를 설명하는 설명도이다.

도 3은 투광기와 수광기의 위치 관계의 차이에 의한 반사 산란광 강도의 설명도이다.

도 4는 수광기에 대하여 2개의 투광기를 배치한 도면이다.

도 5는 필름 결함 검사 장치의 인장 기구의 설명도이다.

도 6은 인장 기구를 구성하는 이동 기구의 설명도이다.

도 7은 인장 기구에 의한 작용을 설명하는 설명도이다.

도 8은 종래의 필름 결함 검사 장치의 개념도이다.

도 9는 본 발명의 실시예 및 비교예의 표이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 필름 결함 검사 장치 12: 투명 필름

14: 미세 상처 16,18: 반송 롤러

20: 검사광 22: 투광기

24: 수광기 26: 인장 기구

28: 화상 처리 장치 30: 수광기의 광축

32: 클램프 장치 34: 장력 장치

36: 인장 기구의 이동 기구 38,40: 풀리

42: 무단 형상의 체인 44: 이상 수평면

Claims (11)

1. 투광기로부터 필름 표면에 조사된 검사광이 필름 표면에서 반사되는 반사 산란광을 수광기로 검출하고, 검출 결과에 의거하여 상기 필름 표면의 미세 결함을 검사하는 필름 결함 검사 방법에 있어서:

   상기 필름을 그 길이 방향 및 폭 방향으로 인장하여 필름의 평면성을 유지하면서 상기 투광기를 상기 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치한 상태에서 상기 검사광을 상기 필름 표면에 조사함과 아울러, 상기 수광기를 상기 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치한 상태에서 상기 반사 산란광을 수광하는 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 필름은 연속 반송되는 띠 형상의 필름으로서 제조되는 것이며, 상기 미세 결함의 발생 방향이 필름 반송 방향인 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 필름 표면의 미세 결함은 폭 5~30㎛, 길이 30~250㎛, 깊이 0.04~0.1㎛의 상처인 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 필름은 위상차 필름을 제조하기 위한 베이스 필름인 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 방법.
5. 필름 표면에 조사된 검사광이 필름 표면에서 반사되는 반사 산란광을 검출하고, 검출 결과에 의거하여 상기 필름 표면의 미세 결함을 검사하는 필름 결함 검사 장치에 있어서:

   상기 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치되어 상기 필름 표면에 상기 검사광을 조사하는 투광기;

   상기 미세 결함의 발생 방향과 대략 평행하게 배치되어 상기 반사 산란광을 검출하는 수광기; 및

   상기 필름을 그 길이 방향 및 폭 방향으로 인장하여 필름의 평면성을 유지하는 인장 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 필름은 연속 반송되는 띠 형상의 필름으로서, 필름 제조 라인에서 필름 표면의 미세 결함을 온라인 검사함과 아울러, 상기 투광기와 상기 수광기는 필름 반송 방향과 대략 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 투광기와 상기 수광기를 탑재하여 상기 필름의 폭 방향으로 이동하는 트래버스 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 장치.
8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 수광기의 상기 필름 배면측에 상기 필름을 투과한 검사광의 반사를 방지하는 투과광 반사 방지 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 장치.
9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 수광기의 광축과 상기 투광기의 정반사광이 이루는 각도를 θ라고 했을 때에 -20°≤θ≤+20°(0°를 제외함)를 만족하도록 상기 투광기와 상기 수광기가 배치되어 있는 것을 특징으로 필름 결함 검사 장치.
10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수광기가 상기 필름면에 대하여 정면으로 대향하여 배치되고, 상기 수광기의 좌우 양측에 2대의 투광기가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 장치.
11. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 투광기는 상기 필름면에서의 조도가 30만Lx 이상인 것을 특징으로 하는 필름 결함 검사 장치.

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