KR20130029682A - 평판 패널 검사방법 - Google Patents

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Abstract

평판 패널을 검사하는 방법을 개시한다. 평판 패널 검사방법은, 평판 패널과 카메라 중 적어도 어느 하나를 수평 이동시켜 카메라를 평판 패널의 측정 위치에 배치하는 단계; 측정 위치에서 평판 패널의 피측정물에 대해 카메라의 초점을 자동으로 맞추는 단계; 카메라의 초점이 맞춰진 상태에서 카메라를 현재 위치를 중심으로 설정 구간 내에서 상하 이동시켜가며 피측정물에 대해 다수의 영상을 획득하는 단계; 및 획득된 다수의 영상 중 피측정물에 대한 선명도가 가장 높은 영상을 선택한 후, 선택된 영상을 처리하여 피측정물의 불량 여부를 판별하는 단계를 포함한다.

Description

평판 패널 검사방법{Method of inspecting plat panel}
본 발명은 평판 패널을 검사하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 화소의 회로 패턴을 검사하는 방법에 관한 것이다.
평판 패널의 한 종류인 LCD(Liquid Crystal Display) 패널은 저전압 구동, 저소비 전력, 풀 칼라 구현, 경박 단소 등의 특징을 갖고 있으며, 시계, 계산기, PC용 모니터, 노트북 등에서 TV, 항공용 모니터, 개인 휴대 단말기, 휴대 전화 등으로 그 용도가 다양해지고 있다.
LCD 패널은 컬러 필터, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 형성된 2장의 유리기판과, 유리기판 사이에 채워 넣은 액정을 포함하여 구성된다. 박막트랜지스터는 유리기판 위에 반도체 막을 형성한 회로로서, 액정을 조절하며 화면을 구성하는 최소 단위인 화소를 제어한다. 컬러 필터는 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 3개 색상을 가진 화소를 유리기판 위에 코팅한 것으로 영상을 구현하는 기능을 한다.
이러한 LCD 패널은 제조 후 여러 가지 품질 검사를 실시하게 되는데, 중요한 품질검사 중 하나는 각 화소에 형성된 회로 패턴, 예컨대 박막트랜지스터의 전극라인과 신호라인의 선폭 또는 패턴 간격 등의 치수를 측정하여 불량 여부를 검사하는 것이다. 선폭은 유리기판과의 접착강도와 전기 저항치 등에 영향을 미쳐 각 화소의 성능을 좌우하기 때문에, 선폭에 대한 측정이 중요하다.
종래에 따르면, 선폭 측정은 다음과 같이 이루어진다. 카메라와 같은 촬영 장치가 LCD 패널의 측정 위치로 이동하여 화소의 회로 패턴을 촬영한다. 촬영된 영상은 측정 제어부로 입력되며, 측정 제어부는 입력 받은 영상을 처리하여 화소의 회로 패턴의 선폭을 측정하게 된다.
한편, LCD 패널에서는 레드, 그린, 블루의 3개 색상의 화소가 조합되어 컬러를 구현하게 된다. 그런데, 화소는 색상별로 파장대가 다르기 때문에, 어느 하나의 색상의 화소를 기준으로 선명한 영상을 획득하더라도, 다른 색상의 화소에 대해 획득된 영상의 선명도가 떨어지는 문제가 있다. 게다가, 유리기판에 미세한 굴곡이 있는 경우, 측정 위치마다 획득되는 영상의 품질이 다를 수 있다.
따라서, 카메라에 자동 초점 모듈을 추가하여, 화소를 색상별로 자동으로 초점을 맞춰 영상을 촬영하는 방법이 사용되기도 한다. 하지만, 자동초점 모듈의 반복능(Repeatability)에 한계가 있기 때문에, 모든 화소에 대해 선명한 영상을 획득하기가 용이하지 않은 문제가 있다. 게다가, LCD 패널이 더욱 고해상도화되어 가는 추세여서 각 화소의 회로 패턴 또한 미세화되고 있기 때문에, 자동 초점 모듈의 사용만으로는 선폭을 정확하게 측정하는데 한계가 있을 수 있다. 한편, 선폭 측정 장치와 관련해서는, 등록특허공보 제10-0521016호(2003.07.28 공개)의 특허문헌이 있다.
본 발명의 과제는 피측정물의 불량 여부를 판별하는 정확도를 높일 수 있는 평판 패널 검사방법을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 평판 패널 검사방법은, 평판 패널과 카메라 중 적어도 어느 하나를 수평 이동시켜 상기 카메라를 상기 평판 패널의 측정 위치에 배치하는 단계; 상기 측정 위치에서 상기 평판 패널의 피측정물에 대해 상기 카메라의 초점을 자동으로 맞추는 단계; 상기 카메라의 초점이 맞춰진 상태에서 상기 카메라를 현재 위치를 중심으로 설정 구간 내에서 상하 이동시켜가며 상기 피측정물에 대해 다수의 영상을 획득하는 단계; 및 획득된 다수의 영상 중 상기 피측정물에 대한 선명도가 가장 높은 영상을 선택한 후, 선택된 영상을 처리하여 상기 피측정물의 불량 여부를 판별하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 피측정물에 대해 자동초점을 맞춘 후 카메라를 설정 구간 내에서 상하로 이동시켜가며 다수의 영상을 획득해서 획득된 영상 중 최상의 선명도를 갖는 영상을 추출하여 사용하므로, 자동초점을 맞춘 상태에서만 촬영된 영상을 사용하는 것에 비해, 피측정물의 불량 여부를 판별하는 정확도를 더욱 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 패널 검사방법이 적용되는 검사장치에 대한 구성도.
도 2는 도 1에 있어서, 측정 위치에서 카메라에 의해 영상을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 패널 검사방법이 적용되는 검사장치에 대한 구성도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 있어서, 측정 위치에서 카메라에 의해 영상을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 패널 검사방법은 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 평판 패널(10)과 카메라(20) 중 적어도 어느 하나를 수평 이동시켜 카메라(20)를 평판 패널(10)의 측정 위치에 배치한다. 여기서, 평판 패널(10)은 LCD 패널 등일 수 있다. 카메라(20)는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라 등일 수 있다.
카메라(20)를 평판 패널(10)의 측정 위치에 배치하기 위해, 일 예로 카메라(20)를 평판 패널(10)에 대해 수평 이동시킬 수 있다. 수평 면을 XY 평면이라 하면, 카메라(20)를 도시하고 있지는 않지만, X축 구동기구 및 Y축 구동기구에 의해 X축 및/또는 Y축 방향으로 이동시켜 평판 패널(10)에서 측정하고자 하는 위치에 배치할 수 있다. 다른 예로, 평판 패널(10)을 XY 스테이지 등에 의해 카메라(20)에 대해 수평 이동시킬 수도 있으며, 카메라(20)와 평판 패널(10) 모두를 수평 이동시킬 수도 있다.
카메라(20)를 평판 패널(10)의 측정 위치에 배치한 후, 측정 위치에서 평판 패널(10)의 피측정물에 대해 카메라(20)의 초점을 자동으로 맞춘다. 여기서, 자동초점 방식은 촬영 렌즈를 통해 들어오는 빛을 이용하는 TTL(Trough The Lens) 자동초점 방식이 사용될 수 있다.
예를 들어, 자동초점 모듈(30)의 렌즈계를 통해 들어오는 빛은 CCD 등의 이미지센서(21)에 의해 전기 신호로 변환되어 제어부(40)로 입력되며, 제어부(40)는 입력 받은 전기 신호를 영상으로 만든다. 제어부(40)는 영상 정보로부터 대비 검출 방식(contrast detection method), 위상차 검출 방식(phase difference detection method) 등을 이용하여 피측정물에 대해 초점이 맞는지 검출한다. 제어부(40)는 피측정물에 대해 초점이 맞지 않는다고 판단하게 되면, 렌즈계의 초점 거리를 조절하여 초점을 맞출 수 있다.
그 다음, 카메라(20)의 초점이 맞춰진 상태에서 카메라(20)를 현재 위치를 중심으로 설정 구간 내에서 상하 이동시켜가며 피측정물에 대해 다수의 영상을 획득한다. 도 2를 참조하여 설명하면, 카메라(20)를 Z1 위치에서 Z2 위치와 Z3 위치 사이의 구간 내에서 상하 이동시켜가며 피측정물에 대해 다수의 영상을 획득한다. 여기서, Z1 위치는 카메라(20)의 초점이 맞춰진 상태에서 카메라(20)의 현재 위치에 해당한다. Z2 위치와 Z3 위치는 다수의 영상을 획득하기 위한 카메라(20)의 최대 상승 위치 및 최대 하강 위치에 각각 해당한다.
카메라(20)를 Z2 위치까지 상승시킨 후 Z2 위치로부터 Z3 위치까지 하강시키면서 다수의 영상을 획득하거나, 카메라(20)를 Z3 위치까지 하강시킨 후 Z3 위치로부터 Z2 위치까지 상승시키면서 다수의 영상을 획득할 수 있다. 카메라(20)가 상하로 이동하는 축을 Z축을 정의하면, 카메라(20)는 Z축 구동기구(50)에 의해 상하로 이동할 수 있다. 카메라(20)로는 검사시간 단축을 위해 고속 촬영이 가능한 고속 카메라가 사용될 수 있다. 카메라(20)는 입력되는 빛을 CCD 등의 이미지센서(21)에 의해 전기 신호로 변환하여 제어부(40)로 출력할 수 있고, 제어부(40)에서 전기 신호를 영상으로 만들 수 있다.
다수의 영상을 획득하기 위한 영상획득 구간 거리는 자동초점 모듈(30)의 반복능보다 크게 설정될 수 있다. 그리고, 상기 구간 내에서 카메라(20)는 상하 이동하면서 다수의 프레임을 촬영하게 되는데, 이때 촬영 간격은 자동초점 모듈(30)의 반복능보다 작게 설정될 수 있다. 예컨대, 반복능이 0.025~0.03㎛이라면, 영상획득 구간 거리는 0.1㎛ 정도로 설정될 수 있고, 상기 구간에서 촬영되는 프레임 수는 500 프레임 정도로 설정되어 촬영 간격이 0.0002㎛ 일 수 있다.
그 다음, 획득된 다수의 영상 중 피측정물에 대한 선명도가 가장 높은 영상을 선택한 후, 선택된 영상을 처리하여 피측정물의 불량 여부를 판별한다. 이 과정은 제어부(40)에서 수행될 수 있다.
카메라(20)를 설정 구간 내에서 상하로 이동시켜가며 획득한 다수의 영상 중에는 피측정물에 대한 선명도가 가장 높은 영상이 포함될 수 있다. 이와 같이 선명도가 가장 높은 영상으로부터 피측정물의 형태를 정확하게 인식해낼 수 있으며, 그에 따라 피측정물의 불량 여부를 보다 정확히 판별해낼 수 있다.
즉, 피측정물에 대해 자동초점을 맞춘다고 하여도, 자동초점 모듈(30) 자체의 조립 공차나 평판 패널(10)의 기판 굴곡짐 등의 원인으로 자동 초점에 오류가 있을 수 있다. 이 상태에서 촬영된 영상을 사용해서 피측정물의 불량 여부를 판별하게 되면 정확도가 떨어질 수 있다. 하지만, 본 발명에 의하면, 피측정물에 대해 자동초점을 맞춘 후 다수의 영상을 획득해서 획득된 영상 중 최상의 선명도를 갖는 영상을 추출하여 사용하므로, 자동 초점에 오류가 있더라도 보다 정확하게 피측정물의 불량 여부를 판별할 수 있다.
또한, 자동초점 모듈(30)의 반복능을 낮추는데 한계가 있을 수 있다. 그런데, 평판 패널(10)의 고해상도화에 따라 피측정물, 예컨대 화소의 회로 패턴이 미세화되어 선폭이 자동초점 모듈(30)의 반복능보다 작은 치수인 경우, 선폭 측정에 오류가 생길 수 있다. 하지만, 본 발명에 의하면 앞서 설명한 바와 같은 이유로 미세 회로 패턴의 선폭을 보다 정확히 측정해낼 수 있다. 본 출원인이 실험한 바에 따르면, 자동초점 모듈(30)의 반복능이 0.025~0.03㎛인 경우, 본 발명을 적용하면 반복능을 절반 수준인 0.011~0.015㎛ 정도로 낮출 수 있었고, 표준편차의 3배 범위 내, 즉 3시그마(3σ) 한계로 관리될 수 있음을 확인하였다.
한편, 다수의 영상을 획득하기 위해 카메라(20)를 압전 액추에이터에 의해 상하로 이동시킬 수 있다. 즉, 카메라(20)를 상하로 이동시키는 Z축 구동기구(50)는 압전 액추에이터로 구성될 수 있는 것이다. 압전 액추에이터는 역압전 효과에 의해 압전 소자의 팽창력과 수축력을 이용하여 변위를 발생시키는 액추에이터를 일컫는다. 압전 소자는 미소 변위의 고정밀 제어가 가능하며 응답성이 빠른 특성이 있으므로, 카메라(20)의 상하 이동을 고속으로 정밀하게 제어하면서 다수의 영상을 획득할 수 있다.
그리고, 피측정물은 평판 패널(10)에 형성된 화소의 회로 패턴일 수 있다. 이 경우, 피측정물의 불량 여부를 판별하는 단계는 선택된 영상으로부터 회로 패턴의 선폭 치수 및/또는 패턴 간격을 측정한 후 기준 값과 비교하여 회로 패턴의 불량 여부를 판별하는 과정을 포함할 수 있다. 이 과정은 제어부(40)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 평판 패널(10)이 TFT LCD 패널인 경우, 화소의 회로 패턴은 박막트랜지스터의 전극라인과 신호라인 등일 수 있는데, 이러한 전극라인과 신호라인의 선폭 또는 패턴 간격의 치수를 측정하여 불량 여부를 검사할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 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 의해서만 정해져야 할 것이다.
10..평판 패널 20..카메라
30..자동초점 모듈 40..제어부
50..Z축 구동기구

Claims (3)

  1. 평판 패널과 카메라 중 적어도 어느 하나를 수평 이동시켜 상기 카메라를 상기 평판 패널의 측정 위치에 배치하는 단계;
    상기 측정 위치에서 상기 평판 패널의 피측정물에 대해 상기 카메라의 초점을 자동으로 맞추는 단계;
    상기 카메라의 초점이 맞춰진 상태에서 상기 카메라를 현재 위치를 중심으로 설정 구간 내에서 상하 이동시켜가며 상기 피측정물에 대해 다수의 영상을 획득하는 단계; 및
    획득된 다수의 영상 중 상기 피측정물에 대한 선명도가 가장 높은 영상을 선택한 후, 선택된 영상을 처리하여 상기 피측정물의 불량 여부를 판별하는 단계;
    를 포함하는 평판 패널 검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 영상을 획득하는 단계는, 상기 카메라를 압전 액추에이터에 의해 상하로 이동시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 패널 검사방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피측정물은 상기 평판 패널에 형성된 화소의 회로 패턴이며;
    상기 피측정물의 불량 여부를 판별하는 단계는,
    선택된 영상으로부터 상기 회로 패턴의 선폭 치수 및/또는 패턴 간격을 측정한 후 기준 값과 비교하여 상기 회로 패턴의 불량 여부를 판별하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 패널 검사방법.
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