KR20110006048A - 티에프티 엘시디및 칼라필터 합판 표면 이물자동 검사장비 및 분류 리페어 적재 장비발명 - Google Patents

Abstract

본 발명 TFT-LCD 합판Glass(TFT-LCD Glass 와 Color Filter Glass의 접합) 자동 검사장비는 생산공정상에서 TFT-LCD 합판Glass의 표면을 자동검사하여 표면상에 존재하는 각종 defect 불량들을 Visual Inspection equipment 로 detecting 하여 양품인 경우는 무진동의 마그네틱 컨베이어 상으로 흘려보내며 불량Glass는 Revew & Repair 공정을 거쳐 최종불량품은 정확하게 N/G 처리하여 N/G-Buffer에 보내 적재하며 재생이 가능한 제품은 Repair 시키어 Good- Buffer에 보내 적재하는 장비이다.

본 검사장비의 구성은 TFT-LCD 합판 Glass 를 자동으로 Alignment 시키는

Alignment Zone 과 Inspection Zone, Good & N/G - Up/Down Transport

Zone , Good Transport Zone, Expected NG -Transport Zone,

Re-Inspection - Up/Down Transport Zone, Re-Inspection Zon,

Finial NG -Transport Zone,Finial NG - Buffer Zone,Finial Good -Buffer Zone 으로 구성되어 졌다.

본 발명 LCD 검사장비는 생산하는 작업자가 되도록 불필요한 작업 없이 전자동으로 불량 여부를 인식,처리,판정되도록 설계 되였으며 기존의 방식에 비해 검사정밀도 을 약 1.5배 향상시켰으며 검사 항목도 기존에 검출이 잘 안 되는 분야인 무라, 백결함,흑결함,얼룩,기포, 돌기,지문,유기BM 내 이물 등과 제품별로 변경되는 광특성 변화(투과율)의 변화에 잘 대응이 안 되던 문제를 투과 광하계(Light field)로 이 루어진검사장치를 구성 및R,G,B 각 샘플의 투과율 변화를 측정하여 투과율 변화 +/- 20% 이내의 상한, 하한값을 정하여 검출 되도록 검사 알고리즘 를 개발 적용하였으며 무진동의 마그네틱 컨베이어,로봇시스템 등으로 설계되었다.

본 발명 검사장비는 여러 종류의 LCD Panel 중에서 Monitor의 핵심인 R.G.B Color,빛,선명도등 화질을 결정하는 가장 중요한 합판 Glass 이면서 가장 많은 불량이 발생 되는 공정이기도 하다. 따라서 품질이 상품의 질을 결정하는 최근의 trend 상황에서 본 검사장의 필요성이 절실히 요구되며 생산공정에서 제일 중요한 LCD TFT-LCD 합판 Glass의 품질을 무결점에 가깝게 자동으로 검사 및 판별, 분류시키는데 최대 역점을 둔 검사장비로써 제품의 품질을 높이며 생산성을 극대화시키도록 고려해서 설계하였다.

TFT-LCD 합판 Glass 검사장비,TFT-LCD 검사장비,LCD C/F검사장비,Bare glass 검사장비,PDP Bare glass 검사장비,LCD장비,glass검사장비

Description

티에프티 엘시디및 칼라필터 합판 표면 이물자동 검사장비 및 분류 리페어 적재 장비발명{The development equipment of auto surface defect inspection and sort and repair,Buffer of TFT-LCD and C/F Junction Glass}

본 검사기술분야는 LCD Monitor 의 부품으로써 LCD Monitor를 만드는 과정에서 TFT-LCD Glass와 LCD Color Filter Glass 합판의 품질은 아주 중요하다. TFT-LCD Glass와 LCD Color Filter Glass 합판 는 일반적으로 대형Glass 이므로 생산시에 육안으로는 불량 여부를 식별할 수 없기 때문에 공정상에서 흘러가면서 자동검사를 해야하므로 Line scan camera 를 사용해야되며 불량 발생시 불량Glass는 Revew & Repair 공정을 거쳐 최종불량품은 정확하게 N/G 처리하여 N/G-Buffer에 보내 적재하며 재생이가능한 제품은 Repair 시키어 Good- Buffer에 보내 적재하는 장비이다.

따라서 생산공정상에서 자동화 기술을 채택한 분야의 일환으로써 로봇기술을 이용한 검사장비로서 영상인식처리 기술과 정밀제어기술 그리고 정밀 광학기술,기계설계기술이 필요한 분야이다

[문헌1]Image processing, Craig A.Lindly

[문헌2]FARA MVE-02 Hardware

[문헌3]Laser Focus World ,A PennWell Publication

[문헌4]The design world of motor's parts

[문헌5]Matrox board and Millite

본 발명 장비는 최근의 기술로써 본 분야 전세계 정상인 국내 L,S사에 공급된 장비로써 Panel의 대형화에 따라 전체의 검사속도를 기존보다 빠르게 설계하였다.

- 검사 항목도 기존에 검출이 잘 안 돼 는 분야인 무라, 백결함,흑결함,얼룩,기포,BM내 이물 등과 제품별로 변경되는 광특성 변화(투과율)의 변화에 잘 대응이 안되던 문제를 투과 광하계(Light field)로 이루어진검사장치를 구성 및R,G,B 각 샘플의 투과율 변화를 측정하여 투과율 변화 +/- 20% 이내의 상한, 하한값을 정하여 검출 되도록 검사 알고리즘 를 개발 적용하였다.

- 백 결함인 경우 투사 광학계인 Light Field 방식을 사용하였으며 Cr bm의 단락, 부분 결함 또는 개구부의 착색 층 등을 검출 size가 18 ㎛ 이상인 경우 N/G처리, 1/2화소 이상 NG, 인접하는 화소 (결함有),3화소 내 결합면적의 합이 1/2이상 인경우 NG처리 토 록 처리하도록 알고리즘을 개발 적용했으며 본 발명의 영상처리에 있어서는 Sub pixel 알고리즘과 Texture pattern 상쇄 방법을 적용하였다.

-흑결함 인 경우 반사광학계인 Dark Field 방식을 사용하였으며 개구부상에 비투과성 Particle 잔류 등의 이 물질 10 ㎛ 이상을 검출하여 B＜30㎛, G＜50㎛, R＜40㎛ 인 경우와 직경 10mm이내 20㎛下 2개 이상은 NG , 기타 이물,막 떨어짐의 양부 판정은 크기에 따른 가중치를 부여했다.

-돌기는 3.5 ㎛ 이상 되는 돌기는 고정 Defect로 검출

-얼룩은 색 농도,색상변화, 막 두께 변화에 의한 얼룩을 결함으로 검출

- BM 탈락 검사, TFT-LCD 합판 Glass 막힘, 탈락 검사, 과대.과소 노출검사는

투과 광의 차이에 의한 data 획득하는 방식인 Light Field(Gray Field) Illumination을 적 용했으며

- 막 떨어짐, 기타 이물 검사 등은 Scattering에 의한 data 획득방식인 Dark Field Illumination 을 적용하였다.

광학 부분을 새로운 방식으로 설계 적용하였으며 검사 분해능도 기존 방식에 비해 대폭 향상시켰다. 또한 online에서 동작하는 소스 자체를 따로 떼어 off line에서도 디스플레이하도록 개발하였다.

또한 test를 하다 보면 Inspect Zone 의 Glass In/Out 알고리즘에 있어 SW적인 방법만으로는 카메라의 판정에 오류가 발생 되는 점을 광학적으로 해결하였다. 그리고 유리 인입 표시 카메라별 지연현상과 카메라 영역별 처리루틴 누락현상은 관심 영역 외 부분 Defect 표시 제외루틴 S.W를 개발적용하여 각 변수들을 유연하게 처리하게끔 설계하였다. 또한 해결과제의 하나로 시스템 안정화를 위해 glass in/out 관련 표시가 카메라마다 제각각인 경우가 있을 수 있는데 종합적인 시스템 체크와 특히 가능성 있는 요인의 S.W 알고리즘 통신 관련 부 및 윈도우즈 환경 자체(특정 상황에서의 과부하)의 체크를 통해 문제점들을 해결한다.

본 발명 검사장비는 기존에 반자동으로 사용되던 시스템을 전자동으로 생산 되도록 설계 하 여 검사시간을 최대로 단축시켰으며 생산하는 작업자가 되도록 불필요한 작업 없이 전자동으로 불량 여부를 인식,처리,판정되도록 설계 되였으며 기존의 방식에 비해 검사 정밀도를 크게 향상시켰으며 검사 항목도 기존에 검출이 않 되는 분야를 검출토록 검사 알고리즘과 에에 맞는 무진동의 컨베이어,로봇시스템 등으로 설계되어 졌다.

본 검사장비의 구성은 Alignment Zone 과 Inspection Zone, Good & N/G - Up/Down Transport Zone , Good Transport Zone, Expected NG -Transport Zone,

Re-Inspection - Up/Down Transport Zone, Re-Inspection Zon,

Finial NG -Transport Zone,Finial NG - Buffer Zone,Finial Good -Buffer Zone 으로 구성되어 졌다.

TFT-LCD 합판 Glass 검사장비는 대면적 Glass Panel 이 정렬부에서 3개 근접센서의 on/off로 센싱한 후 PLC에서 Servo motor를 제어 및 Glass Panel을 정렬시킨 후 검사영역으로 Glass를 이송한다. 그런 다음 검사 영역에서 Line scan camera 전체 F.O.V(Field of view)와 Glass가 정확히 맞추어진 상태에서 Glass를 스케닝 하며 불량 여부의 판정에 따라 Good & N/G - Up/Down Transport 부를 통과 후 양품인 경우에는 양품 통과 컨베이어 부를 지나 계속 직진하며,불량인 경우에는 Up/Down Transport 에서 Glass의 방향을 Expected NG -Transport Zone로 한다, 그런 다음 Re-Inspection - Up/Down Transport Zone에 Glass가 도착한 후 Re-Inspection Zon에 도착 및 2단계로 Area Camera를 이용하여 최종 불량 유무를 가려내는데 Ripair 가 가능하면 Repair 시킨 후 Glass는 20매까지 적재시킬 수 있는 Good Buffer에 적재되며, 최종적으로 불량 판정이 되면 Finial NG -Transport Zone을 거친 후 20매까지 적재 시킬수 있는 N/G Buffer에 적재된다. 이상의 시스템구성에 있어 본 발명품은 전체의 검사속도를 최대로 빠르게 설계 되였으며 기존에 검출이 않 되던 결점도 검출되도록 검사 알고리즘을 개발했으며 또한 무진동의 컨베이어,로봇시스템 등으로 설계되고 MMI를 채택 하여 일일,주간별,월별 장비상태 및 Glass Lot별 생산이력(불량,양품 구분외)등이 되도록 설계했으며 자동제어를 통해 최소한의 관리로 생산현장에 최적화 되도록 구성한다. 또한 Defect 종류는 Scratch,Dent,Prutusion,Pin hole,이물들은 검사하는데 난해한 면이 거의 없으나 현재까지 동 검사장비분야에서 거의 검출이 않 되는 결점은 다음과 같다. Defect가 White 인 경우는 주변 에 비해 옅은 흰색형태,무라 및 변색은 주변 pxel과 명암차이가나는 형태,지문 및 얼룩은 표면에 비해 약간 튀어나옴, 흑 점류 인 경우 진한 은색으로 뭉쳐 있는 것, 스크래치류 는 옅은 색으로 길 다란 형태, 찍힘류는 작은 점 여러 개가 가까운 거리로서 분산된 형태, 기포/ 내부 이 물류는 모양은 흑점과 비슷하나 흑점과는 달리 색이 진하지 않고 옅은 점,이상의 난해한 결점들을 2th thesholding 알고리즘과 반복 불량검출 이미지를 PC에 저장 및 DRC 방식을 응용한 알고리즘을 개발 적용했으며 광학적으로 Dark field 및 Light Field 그리고 LED 조명을 양방향 으 로 설치하여 Switcing 형태의 Even,Odd 방식을 적용하여 결점을 판정 및 분류하는 검사 알고리즘을 개발 적용하였다. 또한 Review and Ripair 파트에서는 Line scan PC에서 획득한 결점위치표시된 불량영상 과 결점위치텍스트 파일을 저장할 수 있도록 설계하여 본 데이타 가 Glass 의 Review 및 Ripair영역 PC에 전송되어 빠르게 X-Y축상의 결점을 인식 및 카메라가 결점지점에 자동으로 이동 및 Ink로 표시 와 동시에 전동카메라가 자동확대 및 작업자가 확인토록 설계하였다.

본 발명 TFT-LCD 합판 Glass 자동 검사장비는 LCD분야에서 가장 중요한 Panel 인 TFT-LCD 합판Glass 를 정확한 검사로 품질을 향상시키며 불량품들을 Review & Repair장비를 사용하여 버려지는 불량 Glass들을 복원시켜 양품으로 사용토록 설계했으며 최종 불량품인 경우는 불량 Buffer 순차적으로 적재토록 설계되어 졌다. 본 발명품은 생산공정상에서 Panel의 대형화에 따라 전체의 검사속도를 기존보다 빠르게 설계하였으며 기존에 검출이 안되던 결점인 무라, white defect,잔 물결상,지문,변색도 등을 검출되도록 S.W 부과 광학 부를 획기적인 방식으로 설계했으며 검사 분해능도 기존 방식에 비해 대폭 향상시켰다. .

본 발명 검사장비는 기존에 반자동으로 사용되던 시스템을 전자동으로 생산 되도록 설계하여 검사시간을 최대로 단축시켰으며 생산하는 작업자가 되도록 불필요한 작업 없이 전자동으로 불량 여부를 인식,처리,판정 되도록 설계 되였으며 기존의 방식에 비해 검사정밀도 향상시켰으며 검사 항목도 기존에 검출이 안 되는 분야인 무라, white defect,잔물결 상,지문,변색도 등을 검출 되도록 검사 알고리즘과 에에 맞는 무진동의 컨베이어,로봇시스템 등으로 설계되어 최적의 검사장비로써 생산현장에서 품질향상 과 생산성에 크게 기여되게 고려하여 설계하였다.

본 TFT-LCD 합판Glass 자동 검사장비는 다음과 같은 규격을 기준으로 하여 발명되었다.

- TFT-LCD 합판 Glass 폭을 정확히 맞추기 위한 Glass 자동 정렬 부는

◆PLC get the information of the air pressure.

◆The hole diameter of Floating bar is 0.8mm~1mm( Regular air pressure generation)

◆Subject of Discussion :Ring Blower Noise and Particles

◆Align Moving Type : Servo + LM System

◆Align Type : 3-Way Centering

◆Roller Material : UHMW PE (BLACK)

◆Driving Type : The same type as Magnet Roller Conveyor

- Glass 검사영역부

◆Frame : Aluminum Profile

◆Distance between Roller in a Shaft : 60mm

◆Shaft & Roller Assembly Pitch : Normal 60mm

◆Roller Material : UHMW PE (BLACK)

◆The structure of the conveyor is lacquered matt black.

◆There is no obstacle at aboveandbelow of holes for inspection and lighting system.

- Good & N/G - Up/Down Transport 부

◆Frame : Aluminum Profile

◆Roller Material : UHMW PE (BLACK)

◆Driving Type : The same type as Magnet Roller Conveyor

◆Up/Down Type : Air Cylinder + Power Base

- 양품 통과 컨베어부

- Expected NG -Transport Zone

- Re-Inspection - Up/Down Transport Zone

- Re-Inspec1.Descriptions of Objects to Be Inspected

◆Procedure

1) Lift up glass with suckers upside glass

2) Movement to correct loading position according to the glass size at once.

3) Put down glass with suckers

◆Glass pick up : adhesion method by Vacuum Pad

◆Vacuum Pad : Special combination NBR (Nitrile Butadiene Rubber)

◆Up/down (Y) and loading position movement (X) : X-Y Moving Module

◆The X-Y Moving Module is a special clean type. And it is worked by theservo motors.

◆ Good Buffer and N/G Buffer:LCD Glass is to buffered 20pcs

- General

1.Descriptions of Objects to Be Inspected

1] Objects : Defect for LCD bare glass

2] Dimension: 1,300mm(W) * 1,300mm(L) * 0.4~0.7mm(T)

3] Capabilities

1) Conveyor Line Speed: 6 meter/min

2) Tact Time: 15 sec line scan camera zone

3) Filed of View: 65mm (pixel size: 8um/pixel)

4) Detection Capability: 20um defects or larger

- System Descriptions

1. CCD Camera & Optics 특징

1) Line Scan CCD Camera

CCD Camera & Optics Feature1) Line Scan CCD Camera-CCD Camera Spec : 8K, 20Pcs-Lens : Schneider Zoom Lens, 20Pcs-Light : LED Type (Back), Life Time (100,000h)-Adjustment : Optic Module stage (X-Y-Z)

2) Area CCD Camera

Area CCD Camera-CCD Camera Spec : 1M, 2Pcs-Lens : Low Magnification LensHigh Magnification Lens, motorized Focusingby PC-Light : Coaxial type-Adjustment : Micro Control Unit Stage(X-Y)

2. PC Part

1) Personal Computers for Line Scan Camera : 22sets

2) CPU : Intel Core2 Duo Processor 2.4GHz

3) RAM : 1GHz

3. Control Part

1) MCU Part-To Generate trigger Signal and Transmit it to Signal to PLC in case of No Good Glass

2) PLC Part-Total Logic of Conveyor System Including Alignment Part-To ransmit Signal of Proximity Switch to MCU For Repeated Inspection

tion Zon , Finial NG -Transport Zone

아래 각도들은 각 영역 부문의 설계도 및 흐름도다

Claims (18)

1. TFT-LCD 합판 Glass 표면 이물 자동검사장비 및 분류Repair적재 장비발명
2. TFT-LCD 합판Glass 전체도면 및 설명(System description)
3. TFT-LCD 합판Glass Alignment Zone[도 1]
4. Inspection Zone[도 2]
5. Up Down Transport Zone[도3]
6. Transport reinspection[도 4]
7. 영상처리알고리즘

   Line scan inspection flowchart[도 5]
8. Area scan inspection flowchart[도 6]
9. Good Buffer[도 7]
10. Bad Buffer[도 8]
11. Repare system [도 9]
12. TFT-LCD 합판 Glass 표면 이물 검사부 (Line scan)[도 10]
13. 카메라 각도조절시스템[도 11]
14. Defect 검출 알고라즘[도 12]
15. TFT-LCD 합판 Glass 측정원리[도 13]
16. 영상획득 Hardware System[도 14]
17. 화면구성(Main,Review)[도 15]
18. 측정 커메라의 내부구조(정면도,측면도)

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