KR20130043546A

KR20130043546A - 광학 필름의 결함 검사 장치

Info

Publication number: KR20130043546A
Application number: KR1020120003610A
Authority: KR
Inventors: 양명곤; 장응진; 우지훈; 김민식; 오정민; 박창석; 김상태
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-04-30
Also published as: KR101313075B1; KR20130043551A; KR20130043550A; KR101288906B1; KR20130043548A; KR101313074B1; KR20130043549A; KR101311496B1; KR20130043547A; KR101311497B1; KR101311498B1

Abstract

본 발명은 광학 필름의 결함 검사 장치에 관한 것으로서, 광학 필름의 일면에는 보호 부재가 부착되어 있고; 광학 필름에 광을 조사할 수 있는 조명 유니트; 광학 필름과 조명 유니트 사이에 배치된 제1 필터 유니트; 광학 필름을 촬영할 수 있도록 조명 유니트와 대향되게 설치된 촬영 유니트; 광학 필름과 촬영 유니트 사이에 배치되고 적어도 하나 또는 그 이상의 필터들을 포함하는 제2 필터 유니트; 및 광학 필름과 제2 필터 유니트 사이에 회전 가능하게 설치된 제3 필터 유니트를 구비한다.

Description

광학 필름의 결함 검사 장치{Apparatus for inspecting faulty of optical film}

우선권

본 발명은 인용에 의해 그 전체 내용이 본 명세서에 합체되는, 2011.10.20.자로 출원된 대한민국 특허 출원 번호 제10-2011-0107642호의 'FPR 필름의 불량 검사 장치'의 우선권을 향유한다.

본 발명은 보호 부재가 부착된 광학 필름의 결함 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예를 들어, 3D 디스플레이 장치에 사용되는 FPR 필름에 PET 필름과 같은 보호 부재가 부착된 광학 필름의 위상변화에 의한 광학적 결함(예, 3D 불량)을 검사할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인간이 3차원 입체감을 느끼는 이유는 우안과 좌안이 시차를 두고 사물을 인지하기 때문인 것으로 알려져 있다. 즉, 인간의 두 눈은 약 65cm의 간격을 두고 떨어져 위치하기 때문에, 서로 약간 다른 방향의 영상을 보는 과정에서 발생한 양안 시차에 의해 사람은 입체감을 인식한다.

최근, 사람의 양안에 시차가 있는 영상들을 입력시키는 방법으로 입체 영상을 구현할 수 있는 입체 영상 표시 시스템들에 대한 관심이 높아 지고 있다.

일반적으로, 입체 영상 디스플레이 기기들은 셔터 안경, 미세 편광기(micro polarizer), 패턴드 라타더(patterned retarder) 등과 같은 안경식 3D 디스플레이, 패럴렉스 배리어(parallax barrier), 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 등과 같은 무안경식 3D 디스플레이, 및 홀로그램식 3D 디스플레이로 구분될 수 있다. 이것들 중에서, 입체 영상 디스플레이 기기는 액티브 방식(셔터 글라스 방식)과, 패시브 방식(FPR 방식)이 보편화 되어 있다.

액티브 방식은 디스플레이는 좌,우에 해당하는 화면을 매우 빠른 속도로 교대로 송출하고, 이에 맞춰 사용자가 착용한 입체 안경도 이러한 송출 영상에 연동되어 함께 작동된다. 즉, 액티브 방식은 소위, '시간 분할 방식'으로서, 좌안용 영상의 경우 좌안 렌즈가 열릴 때 우안 렌즈가 닫히는 반면, 우안용 영상은 우안 렌즈가 열릴 때 좌안 렌즈가 닫히는 구조이다. 이 방식은 화면을 또렷하게 볼 수 있다는 장점이 있으나, 디스플레이와 안경의 움직임을 동기화시켜야 하는 고도의 기술이 필요하다.

패시브 방식은 소위, '공간 분할 방식'으로서, 서로 다른 편광 특성을 갖는 좌안용 영상과 우안용 영상을 송출할 수 있으며 전면에 편광 필터가 부착된 디스플레이와 사용자가 착용하는 편광 안경을 구비한다. 편광 안경의 좌안 렌즈에는 디스플레이로부터 송출되는 좌안용 영상만 투시되고, 편광 안경의 우안용 렌즈에는 디스플레이의 우안용 영상만 투시됨으로써 사용자가 입체감을 느낄 수 있다. 이러한 패스브 방식은 기술적 어려움 없이 구현이 용이하다.

그런데, 패시브 방식에 사용되는 편광 필터는, 편광판 자체가 좌안용 영상 표시부와 우안용 영상 표시부에 대응되도록 패터닝되어 있거나, 편광판에 좌안용 영상 표시부와 우안용 영상 표시부에 각각 대응되도록 편광판에 부착될 수 있는 패터닝된 위상차판(광학 필터)과 같은 소위, 패턴드 리타드 필름(FPR: Film-type Patterned Retarder)을 사용한다.

또한, 패턴드 리타더(patterned retarder)는 기재의 종류에 따라 유리-타입과 필름-타입으로 구분된다. 그러나, 유리-타입 패턴드 라타더는 디스플레이의 대형화 추세에 부합하기 어렵기 때문에, 최근에는 유기 고분자 필름을 기재로 사용하는 패턴드 리타더(patterned retarder) 필름이 대세를 이루고 있다.

그런데, 패턴드 리타더에 형성된 패턴의 크기는 화소 또는 화소 단위 넓이에 해당하여 매우 정교하며 대개 그 패턴의 형태가 LCD의 행 또는 열에 맞추어 형성되고 이를 LCD에 장착할 때 LCD 픽셀의 행 또는 열의 위치와 정확히 일치(align)시켜 부착해야 할 필요성이 있기 때문에 패턴드 리타더의 제조 과정에서 치수 불량의 발생을 억제해야 함은 물론, 패턴드 리타더의 액정층, 배양층 등의 손상에 기인하는 위상 변화에 의한 불량(2D용 디스플레이 패널의 불량과 무관함)을 엄격하게 제어해야 할 필요성이 있다.

또한, 종래의 제조 방식에 따르면, 완성된 패턴드 리타더는 운송 불량 등의 이유로 보호필름을 부착시켜 디스플레이 패널 제조사로 인도되고, 인도된 패턴드 리타더는 패널에 최종적으로 부착되기 전에 예를 들어, 편광판 2장을 크로스시켜 육안으로 검사하는 소위 '풀라인(full line)' 검사 방식을 이용하고 있기 때문에 불량율이 매우 높은 문제점이 있다. 따라서, 패턴드 리타더 필름의 제조 라인에서 그 위상 변화에 의한 불량을 검사하기 위한 시스템의 개발이 요구되고 있다.

한편, 패턴드 리타더 필름은 그 제조 과정에서 기재의 표면을 코로나 처리하여 기재에 대한 배향막 등의 인쇄를 용이하게 한다. 그런데, 이러한 코로나 처리 공정은 최종적으로 생산되는 패턴드 리타더 필름의 광직진성을 저하시키는 요인이므로 이에 대한 해결책이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 3D 필름의 양산과 더불어 제품의 품질 보증을 위해 제품의 제조 과정 즉, 광학 필름이 와인더에 감기기 전의 인라인(IN-LINE)에서 제품의 3D 불량을 검사할 수 있는 광학 필름의 결함 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

다른 측면에 따르면, 본 발명은 코로나 처리 공정에 의해 광직진성 저하를 보상하기 위해 기재에 미리 보호 필름이 선부착된 상태에서 제조되는 광학 필름에 있어서 보호 필름의 위상편차를 자동 보상하여 검사할 수 있는 광학 필름 결함 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 IPS 패널 또는 TN 패널에 각각 부착될 수 있는 광학 특성을 가진 광학 필름들이 변경되더라도 시스템에서 그러한 패널에 맞게 필터의 종류를 적절하게 변경시킬 수 있는 광학 필름의 결함 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제점들을 해결하기 위해서 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치는, 상기 광학 필름의 일면에는 보호 부재가 부착되어 있고; 상기 광학 필름에 광을 조사할 수 있는 조명 유니트; 상기 광학 필름과 상기 조명 유니트 사이에 배치된 제1 필터 유니트; 상기 광학 필름을 촬영할 수 있도록 상기 조명 유니트와 대향되게 설치된 촬영 유니트; 상기 광학 필름과 상기 촬영 유니트 사이에 배치되고 적어도 하나 또는 그 이상의 필터들을 포함하는 제2 필터 유니트; 및 상기 광학 필름과 상기 제2 필터 유니트 사이에 회전 가능하게 설치된 제3 필터 유니트를 구비한다.

바람직하게, 상기 광학 필름은 서로 다른 광축을 갖는 L 및 R 패턴들이 형성된 패턴드 리타드 필름(FPR)이다.

바람직하게, 상기 FPR은 배향층과 액정층이 형성된 기재가 주행하는 과정에서 와인더에 와인딩되기 전의 인-라인(IN-Line) 상태에 있다.

바람직하게, 상기 보호 부재는 광축과 위상차를 가진 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이다.

바람직하게, 상기 PET 필름은 제어된 광축 편차를 가지도록 배향된 배향 PET 필름 또는 광축 편차가 제어되지 않은 비배향 PET 필름이다.

바람직하게, 상기 보호 부재는 상기 조명 유니트와 대면하는 상기 광학 필름의 면에 부착된다.

바람직하게, 상기 광학 필름은 미리 결정된 속도로 주행되고; 상기 촬영 유니트는 상기 조명 유니트를 통해 광이 조사된 상태에서 상기 제1 내지 제3 필터 유니트에 의해 조합된 값에 의해 나타나는 상기 광학 필름의 폭 방향의 미리 결정된 영역을 촬영하기 위한 하나 또는 그 이상의 카메라들을 구비한다.

바람직하게, 상기 카메라들은: 상기 광학 필름의 폭 방향으로 미리 결정된 제1 간격으로 서로 이격 배치된 다수의 홀수 카메라들을 포함하는 홀수 카메라 그룹; 및 상기 홀수 카메라 그룹으로부터 상기 광학 필름의 진행 방향으로 미리 결정된 간격만큼 이격 배치되고 상기 홀수 카메라들에 의해 촬영되지 않는 상기 광학 필름의 폭 부분을 촬영할 수 있도록 상기 제1 간격의 중심에 초점이 각각 맞춰지도록 미리 결정된 제2 간격으로 서로 이격 배치된 다수의 짝수 카메라들을 포함하는 짝수 카메라 그룹을 구비한다.

바람직하게, 상기 조명 유니트는 상기 광학 필름의 폭 방향 전체에 걸쳐 광을 조사할 수 있다.

바람직하게, 상기 조명 유니트는: 조명 프레임에 설치된 다수의 엘이디 조명들; 및 상기 엘이디 조명들로부터 방사되는 광을 면광원으로 변환시켜 상기 광학 필름에 조사시킬 수 있는 도광판을 구비한다.

바람직하게, 상기 제1 필터 유니트는 편광 필터를 구비한다.

바람직하게, 상기 편광 필터는 상기 광학 필름의 폭 방향으로 길게 배치된 단일의 가늘고 긴 필터 쉬트를 구비한다.

바람직하게, 상기 제1 필터 유니트는, 상기 조명 유니트와 상기 촬영 유니트가 형성하는 초점 라인에 상기 광학 필름의 광학특성에 대응되는 최적각을 가진 서로 다른 특성을 가진 제1 및 제2편광 필터들을 선택적으로 위치시킬 수 있는 제1 필터 이송 부재를 구비한다.

바람직하게, 상기 제1 필터 이송부재는: 상기 광학 필름과 평행하도록 상기 광학 필름으로부터 미리 결정된 간격만큼 이격되게 배치되고 상기 조명 유니트의 광이 각각 투과될 수 있는 제1 관통 슬릿과 제2 관통 슬릿이 형성된 제1 필터 브라켓; 상기 제1 관통 슬릿 및 상기 제2 관통 슬릿에 각각 설치된 제1 필터 쉬트 및 제2 필터 쉬트; 및 상기 제1 필터 브라켓을 선택적으로 이동시킬 수 있도록 상기 제1 필터 브라켓과 제1 필터 프레임 사이에 마련된 가이드부를 구비한다.

바람직하게, 상기 제1 필터 유니트는 상기 홀수 카메라 그룹에 대응되는 홀수 제1 필터 유니트와 상기 짝수 카메라 그룹에 대응되는 짝수 제1 필터 유니트로 구분된다.

바람직하게, 상기 제2 필터 유니트는: 단파장을 컷트하고 장파장만을 통과시켜 상기 촬영 유니트의 불량 검출을 최적화시키는 적색 필터; 상기 광학 필름의 L 및 R 패턴들을 분리하고 빛의 산란을 제어하기 위한 원형 편광 필터; 및 필터 기능을 보완하고 위상변화에 따른 포화(saturation)를 보상하기 위한 편광 필터를 구비한다.

바람직하게, 상기 적색 필터, 상기 원형 편광 필터, 및 상기 편광 필터는 원형으로 조립된 필터 모듈을 포함한다.

바람직하게, 상기 적색 필터, 상기 원형 편광 필터, 및 상기 편광 필터는 상기 촬영 유니트로부터 상기 제3 필터 유니트를 향하는 방향으로 순서대로 배치된다.

바람직하게, 상기 필터 모듈은 상기 촬영 유니트의 끝단에 일체로 배치된다.

바람직하게, 상기 촬영 유니트는 다수의 카메라들을 구비하고; 상기 필터 모듈은 각각의 카메라의 렌즈 끝단에 고정 설치된다.

바람직하게, 상기 제3 필터 유니트는: 상기 보호 부재의 위상 변화를 자동으로 보상하기 위해, 상기 조명 유니트와 상기 촬영 유니트가 형성하는 초점 라인에 상응하는 관통공이 마련된 제3 필터 프레임에 360도 각도로 정,역 회전 가능도록 배치된 λ/4 필터를 구비한다.

바람직하게, 상기 제3 필터 유니트는 상기 λ/4 필터를 회전시키기 위한 필터 회전부재를 더 구비한다.

바람직하게, 상기 필터 회전부재는: 베어링에 의해 상기 관통공에 회전가능하게 설치되고, 상기 λ/4 필터가 설치되며, 외주면에 제1 풀리가 마련된 필터 회전체; 상기 제3 필터 프레임에 설치되며 그 회전축에 제2 풀리가 마련된 구동원; 및 상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리를 연결하는 벨트를 구비한다.

바람직하게, 상기 필터 회전부재는 상기 λ/4 필터의 회전 방향 및 각도를 측정하기 위한 센서부재를 더 구비한다.

바람직하게, 상기 촬영 유니트는 다수의 카메라들을 구비하고; 상기 제3 필터 유니트는 상기 카메라들 각각에 대응되는 다수의 λ/4 필터들을 구비한다.

바람직하게, 상기 촬영 유니트에 의해 촬영된 영상에 나타난 결함의 위치 정보에 상응하도록 주행하는 상기 광학 필름의 표면에 결함 유무를 마킹할 수 있는 마킹 유니트를 더 구비한다.

바람직하게, 상기 촬영 유니트에 의해 촬영된 영상들에 표시된 결함의 위치 정보를 연산 및 저장할 수 있는 제어 유니트; 및 상기 각각의 영상을 표시할 수 있는 디스플레이 유니트를 더 구비한다.

본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치는 예를 들어, FPR(Film-type Patterned Retarder) 필름과 같은 광학 필름의 생산 시, 공정 생산성을 향상시키기 위해서 PET 필름과 같은 보호 필름을 광학 필름의 기재에 선부착한 공정(process)을 선택하는 경우에, 편광판과 CPL과의 축이 틀어져서 영상이 반전되면서 발생하는 그레이(gray) 구간의 3D 불량을 검출할 수 있다.

본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 검사 장치는 제조 원가 절감 및 특성치를 유지하기 위해 보호 필름으로서 비배향 PET 필름을 사용하는 경우, 비해향 PET 필름의 포인트(point)별 광축과 위상 변화가 상이하여 영상 반전이 수시로 발생하거나, 보호 필름의 비배향성으로 인해 FPR의 불량 검출이 곤란성을 극복한다.

배향 PET 보호 필름은 보호 필름을 생산할 때 라인 속도 및 필름의 텐션의 조절을 통해 광축 편차를 제어하면서 생산된 필름을 의미하고, 비배향 PET 보호 필름은 광축 편차를 고려하지 않고 생산한 제품으로 배향 PET 필름과 비교할 때 원료 및 생산 공정은 동일하지만 광학적 특성이 균일하지 않으며 생산 속도를 무한정으로 높일 수 있으므로 상대적으로 저렴하다.

본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 검사 장치는 보호필름(비배향 PET) => 배향막 => 액정 => 릴리스 필름 순서로 제작되는 광학 필름의 제조 라인에서 와인더에 광학 필름이 감기기 전에 불량을 검출할 수 있다. 또한, 배향각 보호필름 또는 비배향 보호필름이 보호부재로 선부착된 광학 필름의 결함을 모두 검사할 수 있다. 불량으로 판단된 필름 영역은 불량 표시 마크가 인쇄될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 필름의 불량 검사 장치는, FPR 상의 패턴 불량을 검출하기 위한 구성을 가진다. λ/4 필터를 이용하여 광학 필름의 패턴이 선명하게 인식되도록 보상을 한 후에 불량 패턴을 검출한다. 신규 필름들의 접합 부분, 보호 필름의 접합 부분, 기재 필름의 접합 부분이 검사 장치로 투입되면, 그러한 접합 부분들의 전,후의 광축, 위상차 등이 변화되기 때문에 그때마다 λ/4 필터를 이용하여 최적의 조건으로 보상할 수 있다.

본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치에 있어서, 카메라 측의 RED 필터/CPL 필터/PL 필터는 배치 순서를 변경 가능하다. 또한, 조명 측 PL 필터는 IPS 패널에 부착되도록 된 광학 필름, TN 패널에 부착되도록 된 광학 필름과 같이, 검사되는 광학 필름의 종류에 상응하는 광특성을 가진 필터를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성된다.

본 발명에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, IPS 패널에 사용될 광학 필름 또는 TN 패널에 사용될 광학 필름과 같이, 검사될 광학 필름의 종류가 변경될 때마다 검사 대상 광학 필름의 광특성에 상응하는 광특성을 가진 편광 필터 쉬트를 선택적으로 변경함으로써, 광학 필름의 종류에 따른 별도의 검사 시스템의 중복 투자를 방지하여 생산 원가를 절감할 수 있다(즉, 편광 필터는 IPS 패널용 광학 필름 또는 TN 패널용 광학 필름에 각각 상응하도록 하나의 조합이 존재함).

둘째, 상대적으로 선명한 이미지를 구현할 수 있기 때문에, 예를 들어, FPR의 화이트 패턴 내에서 액정이 도트 형식으로 손상을 입으면 손상을 입은 도트가 반전되어 블랙 도트로 보이게 되고, 반대로 블랙 패턴에서는 화이트 도트로 보이게 되는 것과 같은, 휘점 불량, 암점 불량, 스크래치 불량 등과 같이, 광학 필름의 생산 공정 중, 액정층, 배향층이 손상됨으로써 위상 변화가 발생하는 불량의 검사가 가능하다.

셋째, FPR 필름의 생산 과정에서 와인더에 감기기 전에 필름의 불량 여부를 검사하여 검사 유형에 따른 선조치를 할 수 있기 때문에 생산 효율을 증대시키고 생산비를 절감할 수 있다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치의 주요 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 검사 장치가 검사하게 될 광학 필름에 부착되는 비배향 PET 보호 필름 원단의 위상차와 광축 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치의 주요 구성들을 개략적으로 도시한 도 3의 평면도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 조명 유니트 부위의 확대도이다.
도 6은 조명 유니트 부위를 발췌 도시한 도 3의 우측면도이다.
도 7은 제1 필터 유니트 부위를 발췌 도시한 도 3 및 도 4의 우측면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치의 제1 필터 이송부재에 의한 제1 필터 유니트의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 도 3에 도시된 촬영 유니트와 함께 제2 필터 유니트 부위의 확대도이다.
도 10은 제3 필터 유니트 부위를 발췌 도시한 도 3의 우측면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 하나의 λ/4 필터 조립체의 측단면도이다.
도 12는 도 3에 도시된 마킹 유니트 부위의 확대도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치의 촬영 유니트에 의해 촬영된 3D 불량의 예를 도시하는 도면이다.
도 13c 및 도13d는 각각 도 13a 및 도 13b의 3D 불량을 현미경으로 분석한 사진이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치를 이용하여 촬영된 광학 필름의 여러 부위를 동시에 보여주는 실제 영상들이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치의 주요 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치(1)는 보호 부재(12)가 부착된 광학 필름(10)의 결함을 검사하기 위한 것으로서, 광학 필름(10)에 광을 조사할 수 있는 조명 유니트(20), 광학 필름(10)과 조명 유니트(20) 사이에 배치된 제1 필터 유니트(30), 광학 필름(10)을 촬영할 수 있도록 조명 유니트(20)와 대향되게 설치된 촬영 유니트(40), 광학 필름(10)과 촬영 유니트(40) 사이에 배치되고 다수의 필터들(52)(54)(56)을 포함하는 제2 필터 유니트(50), 및 광학 필름(10)과 제2 필터 유니트(50) 사이에 회전 가능하게 설치된 제3 필터 유니트(60)를 구비한다.

상기 광학 필름(10)은 서로 다른 광축을 갖는 L 및 R 패턴들이 형성된 패턴드 리타드 필름(FPR)이다. 이러한 FPR 형태의 광학 필름(10)은 기재(14)를 가지며, 보호 부재(12)가 부착된 면과 대향되는 기재(14)의 면에 배향층(16)과 액정층(18)이 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 패턴드 리타드 필름 또는 광학 필름(10)은 필름이 주행하는 과정에서 와인더(미도시)에 와인딩되기 전의 인-라인(IN-Line) 상태에 있는 것이 바람직하다. 대안적 실시예에 있어서, 광학 필름의 결함 검사 장치(1)는 제작이 완료된 패턴드 리타더 필름 또는 이러한 필름을 소정 크기로 절단한 광학 필터에 대해서도 적용될 수 있음을 당업자는 충분히 이해할 것이다.

광학 필름(10)의 기재(14)는 예를 들면, 트리아세틸 셀룰로오스, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 노보르넨 유도체 등의 사이클로 올레핀 폴리머로 이루어진다. 기재(14)는 면내 위상차 및 두께 방향 위상차가 거의 없는 등방성 기재이거나, 면내 위상차 없이 두께 방향의 위상차 값만을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 광학 필름(10)의 폭은 기재(14)의 폭에 의해 실질적으로 결정되는데, 예를 들어, 1200mm 내지 2200mm의 폭으로 다양하게 구성될 수 있다.

광학 필름(10)의 배향층(16)은 제1배향막과 제2배향막이 서로 다른 배향 처리 방식과, 배향 방향을 가진다. 예를 들면, 제1배향막이 광 배향막이면, 제2 배향막은 러빙 배향막을 사용하고, 제1 배향막이 러빙 배향막이면 제2 배향막은 광 배향막을 사용한다. 이와 같이 처리 방식이 다른 배향막을 사용할 경우, 하나의 배향막 처리 방법이 다른 배향막에 영향을 미치지 않기 때문에 마스크나 포토레지스트와 같은 복잡한 과정을 거치지 않고도 서로 다른 배향 방향을 갖는 배향막을 손쉽게 형성할 수 있다. 예를 들면, 러빙 배향막에 UV 편광을 조사하더라도, 배향막의 배향 방향이 바뀌지 않으며, 거꾸로 광 배향막에 러빙 처리를 하는 경우도 마찬가지이다. 따라서, 러빙 배향막을 도포한 다음, 제1배향 방향으로 러빙 처리를 하여 러빙 배향막을 형성하고, 그 위에 일정한 간격으로 광 배향막용 고분자막을 도포하고, 제1배향 방향과 다른 제2배향 방향으로 편광된 UV 편광을 조사하는 방법으로, 서로 다른 배향 방향을 갖는 제1배향막과 제2배향막을 형성할 수 있다. 또한, 제1 배향막과 제2 배향막의 배향 방향은 서로 수직인 것이 바람직하다.

광학 필름(10)의 액정층(18)은 제1배향막 및 제2배향막의 상부에 형성되며, 제1배향막에 의해 배향된 제1영역 및 제2배향막에 의해 배향된 제2영역으로 패터닝된다. 배향막 위에 액정 물질을 도포하면, 액정 물질은 배향막의 배향 방향을 따라 배향되는데, 제1배향막과 제2배향막은 배향 방향이 서로 다르기 때문에, 그 위에 형성되는 액정층(18)도 서로 다른 방향으로 배향되어 액정층(18)이 교대로 형성되며, 그 결과 패터닝된 위상차층을 형성할 수 있다. 또한, 액정층(18)의 패턴은 제2 배향막의 도포 패턴에 따라 결정된다. 예를 들어, 제2배향막이 스트라이프 모양인 경우, 스트라이프 패턴의 액정층이 형성되고, 제2 배향막이 바둑판 모양으로 도포되는 경우 바둑판 패턴의 액정층이 형성된다.

한편, 액정층(18)은 그 두께에 따라 다양한 위상차를 가질 수 있으며, 바람직하게는 λ/4 위상차 지연층일 수 있다. 액정층(18)이 λ/4 위상차 지연층일 경우, 입사 광원이 선편광인 경우에는 원편광으로, 또 입사광원이 원편광인 경우에는 선편광으로 편광을 바꿔주는 역할을 수행하며, 이러한 기능은 3차원 입체 영상 표시에 유용하게 사용될 수 있기 때문이다.

보호 부재(12)는 전술한 바와 같이, 조명 유니트(20)와 대면하는 광학 필름(10)의 면에 부착된다. 보호 부재(12)는 FPR(10)을 제조하는 과정 중에 기재(14)와 배양층(16) 사이의 결속력을 높이기 위해 코로나 처리를 수행하게 되는데, 이러한 코로나 처리에 의해 최종적으로 생산되는 FPR(10)의 광직진성이 저하되는 것을 방지하기 위해, 배양층(16)이 형성되기 전에 미리 기재(14)의 일면에 선부착된다. 즉, 보호 부재(12)가 부착된 기재(14)를 코로나 처리하게 되면 최종적으로 생산되는 FRP(10)의 광직진 특성의 저하 문제를 해결할 수 있다.

보호 부재(12)는 특정의 광축과 위상차를 가진 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 포함한다. PET 필름은 필름 생산시 제조 라인의 속도 및 필름의 텐션을 조절하면서 광축 편차를 제어하면서 생산됨으로써 상대적으로 균일한 광축 편차를 가지도록 배향된 배향 PET 필름일 수 있으나, 본 실시예에서는 광축 편차를 고려하지 않고 빠른 속도로 제조됨으로써 상대적으로 저렴한 비배향 PET 필름이 사용된다. 비배향 PET 필름은 배향 PET 필름과 비교할 때 동일한 수지를 사용하고 동일한 생산 공정을 통해 생산된다. 대안적으로, 보호 부재(12)는 PET 필름 이외의 다양한 플라스틱 필름으로 대체될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 검사 장치가 검사하게 될 광학 필름에 부착되는 비배향 PET 보호 필름 원단의 위상차와 광축 분포도를 나타낸 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 비배향 PET 보호 필름의 위상차와 광축은 측정 위치에 따라 또는 생산되는 로트(lot)에 따라 각각 다른 특성을 나타낼 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 일반적으로, 비배향 PET 보호 필름의 생산시 동일한 속도가 유지되는 동일 로트에서는 사이드와 중앙 은 상대적으로 광축이 일정하게 유지될 수 있으나, 로트가 달라지게 되면 각각의 로트 마다 광축과 위상차가 동일하지 않게 된다.

도 1을 참조하면, 조명 유니트(20)는 촬영 유니트(40)가 광학 필름(10)의 표면을 촬영하는데 필요한 광을 제공하기 위해 광학 필름(10) 방향으로 광을 조사하기 위한 것으로서, 예를 들어, LED 조명을 이용한다. 물론, 조명 유니트(20)는 LED 조명 이에 형광등, 백열등 등과 같은 조명을 이용할 수도 있음을 당업자는 이해할 것이다.

제1 필터 유니트(30)는 광학 필름(10)과 조명 유니트(20) 사이에 배치되는 것으로서, 검사가 필요한 광학 필름(10)의 종류에 상응하는 특정의 각도로 편광 기능을 수행할 수 있는 PL(편광) 필터를 포함한다. 즉, 제1 필터 유니트(30)는 예를 들어, 광학 필름(10)이 IPS(In-Plane Swithcing) 패널에 사용되는 FPR인 경우와 TN(Twisted Nematic) 패널에 사용되는 FPR인 경우에 따라 각기 다른 특정 각도를 가진 PL 필터가 사용될 수 있다. 제1 필터 유니트(30)는 제2 필터 유니트(50)의 RED 필터(52)의 기능을 보완하고 위상변화에 따른 빛의 포화를 제한하는 기능을 가진다.

촬영 유니트(40)는 조명 유니트(20)로부터 조사된 광이 제1 필터 유니트(30)에 의해 편광되어 광학 필름(10)이 가지고 있는 편광축 및/또는 보호 부재(12)의 광축 및 제2 및 제3 필터 유니트들(50)(60)를 통해 보상 또는 편광된 빛에 의해 최적화된 광학 필름(10)의 표면을 촬영하기 위한 것으로서, 카메라(42)를 포함한다.

제2 필터 유니트(50)는 광학 필름(10)과 촬영 유니트(40) 사이에 배치된 RED(적색) 필터(52), CPL(원형 편광) 필터(54), 및 PL(편광) 필터(56)를 포함한다. RED 필터(52)는 단파장을 컷트하고 장파장만 통과시켜 촬영 유니트(40)의 흑백 카메라의 불량 검출을 최적화시키기 위한 것이다. 즉, RED 필터(52)는 적외선을 투과시키고 청색광을 제거한다. RED 필터(52)는 컨트라스트를 강조하기 위한 것이다.

CPL 필터(54)는 광학 필름(10)의 L 패턴(좌안용 패턴)과 R 패턴(우안용 패턴)을 분리시키고 빛의 산란을 제어하기 위한 것이다. 제2 필터 유니트(50)의 PL 필터(56)는 RED 필터(52)의 기능을 보완하고 위상 변화에 따른 포화(saturation)를 제한하기 위한 것이다. 또한, 제2 필터 유니트(50)의 3개의 필터들(52)(54)(56)은 후술하는 바와 같이, 모듈 구조를 가질 수 있다. 이를 위해, 제2 필터 유니트(50)의 RED 필터(52)와 PL 필터(56)는 CPL 필터(54)의 지름과 실질적으로 동일한 지름을 가진 원형으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 필터 유니트(50)의 필터들(52)(54)(56)의 배치 순서는 중요하지 않다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제2 필터 유니트(50)는 촬영 유니트(40)의 카메라(42)의 선단에 일체로 고정 설치되는 것이 바람직하다.

제3 필터 유니트(60)는 광학 필름(10)과 제2 필터 유니트(50) 사이에 배치되고, 360도 각도로 회전 가능하게 설치된다. 제3 필터 유니트(60)는 한 쌍의 광학 글라스들(62)에 의해 양면이 보호되는 λ/4 필터(64)를 사용함으로써, 보호 부재(12)의 위상 변화를 자동 보상하기 위한 것이다. 즉, 제3 필터 유니트(60)는 촬영 유니트(40)를 통해 광학 필름(10)의 결함을 촬영하기 전에 예를 들어, 광학 필름(10)에 부착된 보호 부재(12)의 위상차 및 광축에 적합한 위치를 찾기 위해 회전될 수 있는 구조이다(이에 대해서는 아래에서 더 상세히 설명하기로 한다).

도 3은 본 발명의 다른 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 다른 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치의 주요 구성요소들을 개략적으로 도시한 도 3의 평면도이다. 도 1에서 설명된 참조부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다.

도 3및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치(100)는 전술한 실시예와 유사하게, 보호 필름(12)이 기재(14)의 일면에 선부착된 상태에서 기재(14)의 다른 면에 배향층(16)과 액정층(18)이 형성되어 FPR과 같은 광학 필름(10)을 생산하는 과정 즉, 광학 필름(10)이 와인더(미도시)에 와인딩되기 전의 IN-Line 상태에서, 보호 필름(12) 및/또는 광학 필름(10)의 위상변화에 의한 3D 불량을 검사하기 위한 것이다. 따라서, 장치(100)에 의해 검사된 불량 데이터를 실시간으로 확인하여 그에 필요한 조치를 즉각적으로 취할 수 있다.

본 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치(100)는 보호 부재(12)가 일면에 부착되어 있고 메인 프레임(102)에 설치된 다수의 롤러들(104)을 따라 소정 속도로 주행되는 광학 필름(10)에 광을 조사하기 위한 조명 유니트(120)와, 조명 유니트(120)와 광학 필름(10) 사이에 설치된 제1 필터 유니트(130), 조명 유니트(120)를 통해 광이 조사된 상태에서 광학 필름(10)의 폭 방향의 소정 영역을 촬영하기 위한 다수의 카메라들(142)을 가진 촬영 유니트(140), 촬영 유니트(140)의 각각의 카메라(142)의 선단에 각각 설치된 다수의 필터들(152)(154)(156)을 포함하는 제2 필터 유니트(150), 촬영 유니트(140)의 각각의 카메라(142)에 대응되는 위치에 각각 설치되고 회전 가능하게 구성된 다수의 λ/4 필터들(164)을 포함하는 제3 필터 유니트(160)를 구비한다.

도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 조명 유니트 부위의 확대도이고, 도 6은 조명 유니트 부위를 발췌도시한 도 3의 우측면도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 조명 유니트(120)는 광학 필름(10)의 폭 방향 전체에 걸쳐 광을 조사하기 위한 것으로서, 조명의 수명, 휘도의 안정성, 유지 보수성 등을 감안해 엘이디를 이용하는 것이 바람직하다. 조명 유니트(120)는 후술하는 바와 같이, 홀수 카메라 그룹(141)과 짝수 카메라 그룹(143)에 각각 대응되는 홀수 조명 그룹(121)과 짝수 조명 그룹(123)으로 분리된다. 홀수 및 짝수 조명 그룹들(121)(123)은 메인 프레임(102)을 가로질러 설치된 조명 프레임(125)에 설치된다.

조명 유니트(120)는 다수의 엘이디들(122)을 포함하는 조명 모듈(124), 엘이디(122)로부터 방사되는 광을 면광원으로 변환시켜 광학 필름(10)에 조사시킬 수 있도록 광학 필름(10)의 폭보다 큰 길이를 가진 도광판(126), 조명 모듈(124)과 도광판(126)이 설치될 수 있는 조명 케이스(128), 및 엘이디(122)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위해 핀 구조를 가진 방열부재(127)를 구비한다. 조명 유니트(120)의 엘이디(122)의 수 또는 그 배치 등은 알려진 방식의 다른 조명으로 대체될 수 있음은 당업자가 충분히 이해할 수 있다. 또한, 도 6에서 숫자들(원문자들)은 광학 필름(10)의 폭 방향으로 카메라들의 배치 순서를 나타낸다.

도 7은 제1 필터 유니트 부위를 발췌 도시한 도 3 및 도 4의 우측면도이다.

도 3, 도 4 및 도 7을 참조하면, 제1 필터 유니트(130)는 조명 유니트(120)로부터 출사되는 광을 편광시키기 위한 편광 필터를 구비한다. 후술하는 바와 같이, 편광 필터는 광학 필름(10)의 폭 방향으로 길게 배치된 단일의 가늘고 긴 필터 쉬트(132)(134)를 포함한다. 제1 필터 유니트(130)는 제2 필터 유니트(150)의 적색 필터(152)의 기능을 보완하고 위상변화에 따른 빛의 포화를 제한하는 기능을 가진다.

본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 장치(100)는 IPS(In-Plane Swithcing) 패널에 사용되는 FPR필름 또는 TN(Twisted Nematic) 패널에 사용되는 FPR 필름을 각각 검사할 수 있다. 따라서, 본 장치(100)는 검사 대상인 광학 필름(10)의 종류에 상응하도록 각기 다른 특정 각도를 가진 편광 필터(쉬트)가 제1 필터 유니트(130)로 사용되어야 한다. 예를 들어, IPS 패널을 위한 FPR 필름은 배향막을 45도 각도로 전면 도포하고, 노광기에 마스크를 장착한 다음 UV를 조사하여 에너지를 흡수한 구간은 배향막이 135도 각도로 회전하고, 그 위에 액정층을 도포하여 최종적으로 45도 및 135도의 각도를 가진 패턴 쌍을 형성하는 한편, TN 패널을 위한 FPR 필름은 0도 각도로 배향막을 도포하고, 에너지를 부여하여 90도 각도로 회전시켜 액정층을 도포하여 0도와 90도 각도의 패턴 쌍을 형성한다. 따라서, 제1 필터 유니트(130)는 검사 대상 광학 필름(10)의 패턴 쌍들이 형성하는 각도의 종류에 따라 서로 다른 고유의 각도를 가진 필터 쉬트들(132)(134)을 사용할 필요가 있다. 그러므로, 본 실시예에 따른 장치(100)는 전술한 바와 같은 IPS 패널 및 TN 패널에 적합한 고유의 편광각을 가진 2개의 필터 쉬트들(132)(134) 사이의 어느 하나를 선택할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 장치(100)는 제1 필터 이송부재(136)를 구비한다. 즉, 제1 필터 이송부재(136)는 조명 유니트(120)와 촬영 유니트(140)가 형성하는 초점 라인(FL:도 8 참조)에 광학 필름(10)의 광학특성에 대응되는 최적각을 가진 서로 다른 특성을 가진 제1 필터 쉬트(132) 및 제2필터 쉬트(134) 선택적으로 위치시킬 수 있다. 그 구체적인 작동 원리는 아래에서 상세히 설명한다.

제1 필터 유니트(130)는 조명 유니트(120)의 광이 각각 투과될 수 있도록 광학 필름(10)의 폭 방향으로 길게 각각 형성된 제1 관통 슬릿(138a)과 제2 관통 슬릿(138b)이 마련되며 이동 가능하게 설치된 제1 필터 브라켓(138), 제1 관통 슬릿(138a)과 제2 관통 슬릿(138b)을 각각 막도록 각각 제1 필터 쉬트(132)와 제2 필터 쉬트(134)가 위치된 상태에서, 제1 필터 쉬트(132)와 제2 필터 쉬트(134)의 가장자리를 제1 필터 브라켓(138)에 고정하기 위한 다수의 고정편들(138c)을 구비한다. 또한, 제1 필터 유니트(130)는 홀수 카메라 그룹(141)에 상응하는 위치에 설치된 홀수 제1 필터 그룹(131)과 짝수 카메라 그룹(143)에 상응하는 위치에 설치된 짝수 제1 필터 그룹(133)을 구비한다. 홀수 및 짝수 제1 필터 그룹들(131)(133)은 각각 동일한 구조의 제1 필터 브라켓(138)에 제1 필터 쉬트(132)와 제2 필터 쉬트(134)가 설치된다. 따라서, 홀수 및 짝수 제1 필터 그룹들(131)(133)의 작동 방식도 동일하다.

도 8은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치(100)의 제1 필터 이송부재에 의한 제1 필터 유니트의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

도 8을 참조하면, 제1 필터 이송부재(136)는 제1 필터 브라켓(138)의 양단에 마련된 한 쌍의 가이드 봉들(135), 제1 필터 프레임(137)에 고정 설치되고 가이드 봉들(135)이 슬라이딩 삽입될 수 있는 가이드 블록(139), 제1 필터 브라켓(138)의 위치를 고정할 수 있도록 가이드 블록에 마련된 위치 고정부(139a)를 구비한다. 예를 들어, 검사 대상 광학 필름(10)이 IPS 패널에 사용되는 경우, 제2 관통 슬릿(138b)에 설치된 제2 필터 쉬트(134)가 초점 라인(FL)에 위치되고, 검사 대상 광학 필름(10)이 TN 패널에 사용되는 경우, 제1 필터 이송부재(136)의 가이드 봉들(135)은 가이드 블록(139)을 따라 화살표 "A" 방향으로 이동하여 제1 관통 슬릿(138a)에 설치된 제1 필터 쉬트(132)가 초점 라인(FL)에 위치되게 할 수 있다.

대안적 실시예에 있어서, 제1 필터 이송부재(136)는 공압 또는 유압에 의해 그 위치가 선택적으로 조절될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 결함 검사 장치의 촬영 유니트 부위를 발췌 도시한 도 3의 좌측면도이다.

도 3, 도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이, 촬영 유니트(140)는 주행하고 있는 광학 필름(10)을 연속적으로 촬영하기 위한 것으로서, 통상의 구조와 해상도를 가진 다수의 카메라들(142)을 구비한다.

카메라들(142)은 광학 필름(10)의 폭 방향으로 미리 결정된 제1 간격(D1)으로 서로 이격 배치된 다수의 홀수 카메라들(142)을 포함하는 홀수 카메라 그룹(141)과, 홀수 카메라 그룹(141)으로부터 광학 필름(10)의 주행 방향으로 미리 결정된 간격만큼 이격 배치되고 홀수 카메라들(142)에 의해 촬영되지 않는 광학 필름(10)의 폭 부분들을 촬영할 수 있도록 제1 간격(D1)의 중심에 초점이 각각 맞춰지도록 미리 결정된 제2 간격(D2)으로 서로 이격 배치된 다수의 짝수 카메라들(142)을 포함하는 짝수 카메라 그룹(143)으로 구분된다.

홀수 카메라 그룹(141)에 속하는 홀수 카메라들(142)과 짝수 카메라 그룹(143)에 속하는 짝수 카메라들(142)은 각각 메인 프레임(102)을 가로질러 광학 필름(10)의 폭 방향과 평행하게 배치되고 수직 방향으로 서로 소정 간격 이격된 홀수 그룹 프레임(145)과 짝수 그룹 프레임(147)에 각각 설치된다. 따라서, 홀수 카메라 그룹(141)에 속하는 각각의 홀수 카메라(142)와 짝수 카메라 그룹(143)에 속하는 각각의 카메라(142)와 지그 재그 패턴으로 배열되기 때문에, 주행하는 광학 필름(10)은 먼저 홀수 카메라 그룹(141)의 카메라들(142)에 의해 광학 필름(10)의 폭 방향으로 제1 간격(D1)만큼 이격된 간격들을 제외한 홀수 영역들()이 촬영되고, 이어서 짝수 카메라 그룹(143)의 짝수 카메라들(142)에 의해 짝수 영역들()이 촬영된다. 홀수 카메라 그룹(141)에 속하는 각각의 홀수 카메라(142) 사이의 제1 간격(D1)과 짝수 카메라 그룹(143)에 속하는 각각의 짝수 카메라(142) 사이의 제2 간격(D2)은 서로 동일한 것이 바람직하고, 인접하는 각각의 제1 간격(D1)과 제2 간격(D2)은 동일 선상에 위치시킬 때 그 폭 방향 가장자리들이 약간 중첩되거나 서로 경계를 이루는 것이 바람직하다.

각각의 카메라들(142)은 예를 들어, 대략 35마이크로 미터의 해상도를 가지며, 초당 900장 내지 1200장의 영상을 촬영할 수 있는 성능을 가진 알려진 카메라가 사용될 수 있다(도 8 참조). 촬영 유니트(140)에 설치되는 카메라들(142)의 설치의 수는 각각의 카메라(142)의 해상도 사용되는 광학 필름(10)의 폭의 길이 등에 따라 다르게 배치될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 실시예에 따른 장치(100)는 충분한 수의 카메라들(142)을 마련하고, 검사 대상 광학 필름(10)의 폭에 상응하도록 작동이 불필요한 카메라를 오프시킬 수도 있다.

도 9를 참조하면, 제2 필터 유니트(150)는 조명 유니트(120)에 조사되어 광학 필름(10)을 통과한 광의 단파장을 컷트하고 장파장만을 통과시킴으로써 촬영 유니트(140)의 불량 검출을 최적화시키는 적색 필터(152), 광학 필름(10)의 L 및 R 패턴들을 서로 분리하고 빛의 산란을 제어하기 위한 원형 편광 필터(154), 원형 편광 필터(154)의 기능을 보완하고 위상변화에 따른 포화(saturation)를 보상하기 위한 편광 필터(156)를 구비한다. 적색 필터(152), 원형 편광 필터(154), 및 편광 필터(156)는 원형으로 조립된 필터 모듈을 포함한다. 필터 모듈(158)은 촬영 유니트(140)의 각각의 카메라(142)의 끝단에 일체로 고정 설치된다. 필터 모듈(158)의 적색 필터(152), 원형 편광 필터(154), 및 편광 필터(156)는 촬영 유니트(140)로부터 제3 필터 유니트(160)를 향하는 방향으로 순서대로 배치된다. 제2 필터 유니트(150)의 각각의 필터들(152)(154)(156)의 조립 순서, 모듈 구조, 카메라(142)에 대한 설치 구조는 광학적 특성을 훼손하지 않는 범위 내에서 적절하게 재배치되거나 재조절 될 수 있음은 당업자가 충분히 이해할 것이다. 또한, 필터 모듈(158)과 촬영 유니트(140)의 카메라(142) 끝단 사이의 연결은 나사 결합, 끼움 결합, 커플링, 컨넥터 등과 같이 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.

도 10은 제3 필터 유니트 부위를 발췌 도시한 도 3 및 도 4의 우측면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 하나의 λ/4 필터 조립체의 측단면도이다.

도 3, 도 4, 도 10, 및 도 11을 참조하면, 제3 필터 유니트(160)는 보호 부재(12)의 위상 변화를 자동으로 보상하기 위해, 조명 유니트(120)와 촬영 유니트(140)가 형성하는 초점 라인(FL)에 그 초점이 정렬되고, 360도 각도로 정,역 회전 가능도록 배치된 다수의 λ/4 필터(164)를 구비한다. 각각의 λ/4 필터(164)는 λ/4 필터 조립체(162)에 설치된다. 또한, 제3 필터 유니트(160)는 홀수 카메라 그룹(141)에 상응하는 위치에 배치되도록 제3 필터 프레임(165)에 설치된 홀수 제3 필터 그룹(161)과, 짝수 카메라 그룹(143)에 상응하는 위치에 배치되도록 제3 필터 프레임(165)에 설치된 짝수 제3 필터 그룹(163)으로 구분되고, 홀수 제3 필터 그룹(161)에 속하는 각각의 λ/4 필터(164)와 짝수 제3 필터 그룹(163)에 속하는 각각의 λ/4 필터(164)는 서로 지그 재그 형태로 배치된다.

제3 필터 유니트(160)는 광학 필름(10)를 연속적으로 생산화는 과정에서, 예를 들어, 광학 필름(10)의 이음부 부분 또는 보호 필름(12)의 이음부 부분이 검사 구간을 통과하는 경우, 검사 구간을 기준으로 광학 필름(10)의 전,후 부분의 위상차가 변경되기 때문에, 그 때마다 광학 필름(10)의 주행을 멈추고, λ/4 필터(164)를 회전시키면서 검사 구간에 진입하는 새로운 광학 필름(10)의 위상차 및 광축 정보에 최적화된 상태로 λ/4 필터(164)의 위치를 고정시킨 상태에서 광학 필름(10)의 결함을 검사하기 위한 것이다. 즉, 제3 필터 유니트(160)의 λ/4 필터(164)는 동일한 광축과 위상차값을 갖는 예를 들어, 동일 로트에서 생산된 광학 필름(10)의 경우, λ/4 필터(164)의 회전을 통해 발견된 최적화된 상태의 각도로 λ/4 필터(164)의 위치를 고정시키고 검사 장치(100)를 이용하여 광학 필름(10)의 결함을 검사하는 한편, 전술한 이음부들에 의해 기인하는 바와 같이, 이음부 이전의 광학 필름(10)의 부분의 검사에서 고정된 λ/4 필터(164)의 각도에 대응되는 위상차와 다른 위상차와 광축 값을 가진 다른 광학 필름(10)이 이음부 이후의 부분이 검사 영역으로 진입하는 경우 그러한 다른 위상차 및 광축에 상응하도록 λ/4 필터(164)의 각도를 변경시켜 신규의 광학 필름(10) 부분에 최적화시키기 위한 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 각각의 λ/4 필터 조립체(162)는 제3 필터 프레임(165)에 설치되고, λ/4 필터(164)가 회전되게 위치될 수 있는 관통공(172)이 형성된 본체(174), 및 λ/4 필터(164)를 회전시키기 위한 필터 회전부재(166)를 구비한다.

필터 회전부재(166)는 베어링(176)에 의해 관통공(172)에 회전 가능하게 설치되고, 내주면에 λ/4 필터(164)가 고정되고 외주면에 제1 풀리(178)가 마련된 필터 회전체(171), 그 회전축(173)에 제2 풀리(175)가 마련된 구동원(177), 제1 풀리(178)와 제2 풀리(175)를 연결하는 벨트(179), 및 λ/4 필터(164)의 회전 방향 및 각도를 측정하기 위한 센서부재(168)를 구비한다.

본체(174)는 실질적으로 직육면체 형상을 가지며 알루미늄 또는 합성 수지로 제조된다. 본체(174)는 관통공(172)과 연통될 수 있으며 제2 풀리(175)가 위치될 수 있는 내부 공간이 마련된다. 관통공(172)의 내부에 위치된 필터 회전체(171)는 베어링(176)에 의해 지지되고, 베어링(176)은 본체(172)의 일면에 결합되고 후술하는 채널(188)과 동축적으로 배치되는 개구(182)를 가진 베어링 커버(184)에 의해 관통공(172) 내부에 결합된다. 필터 회전체(171)는 λ/4 필터(164)가 수납되는 하우징(186) 및 하우징(186)과 연통되는 채널(188)을 구비한다. λ/4 필터(164)는 필터 커버(181)에 의해 고정된다. 제1 풀리(178)는 필터 회전체(171)의 외주면에 형성되고 타이밍 풀리의 구조를 가지는 것이 바람직하다.

구동원(177)은 예를 들어, 정,역 회전 가능한 스텝 모터로 구성될 수 있다. 구동원은 본체(174)에 결합되는 모터 커버(183)에 의해 보호된다. 구동원(177)의 회전축(173)에는 타이밍 풀리 형태의 제2 풀리(175)가 설치된다. 제1 풀리(178)와 제2 풀리(175)에는 타이밍 벨트의 구조를 가진 벨트(179)가 설치된다.

센서부재(168)는 제2 풀리(175)에 근접되게 구동원(177)의 회전축(173) 끝단에 마련되고, 하나 또는 그 이상의 홈들 또는 구멍들로 구성된 기준부(185)가 마련된 센서 도그(187) 및 센서 도그(187)의 기준부(185)에 대응되도록 위치되며 발광부와 수광부를 구비하는 포토 센서(189)를 구비한다. 센서부재(168)는 구동원(177)의 회전 방향 및 회전 속도에 의해 λ/4 필터(164)의 회전 각도 및 방향을 결정할 수 있다.

다시, 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치(100)는 촬영 유니트(140)의 카메라들(142)에 의해 촬영된 각각 영상에 나타난 결함의 위치 정보에 상응하도록 주행하는 광학 필름(10)의 표면에 결함 유무를 마킹할 수 있는 마킹 유니트(190)를 더 구비한다. 마킹 유니트(190)는 후술하는 제어 유니트에 의해 제어된다.

도 12는 도 3에 도시된 마킹 유니트 부위의 확대도이다.

도 3 및 도 12를 참조하면, 마킹 유니트(190)는 소정의 패턴(예, 원형 고리 모양)의 마커를 광학 필름의 해당 위치 정보에 마킹할 수 있도록 광학 필름(10)과 대략 20mm 간격으로 배치된 다수의 환형의 분출구를 가진 분사기들(192)을 구비한다.

각각의 분사기(192)는 잉크를 저장할 수 있는 잉크 저장통(194)이 설치될 수 있는 마킹 본체(196), 분출구를 선택적으로 온오프시킴으로써 공기압에 의해 잉크 저장통(194)에 저장된 잉크를 단속적으로 절환할 수 있는 솔레노이드 밸브(198)를 구비한다. 잉크 저장통(194)은 마킹 본체(196)에 탈착 가능하게 결합될 수 있는 카트리지 구조를 가진다. 따라서, 잉크 저장통(194)의 잉크가 소진되는 경우 새로운 카트리지로 교환될 수 있다.

본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치(100)는 전술한 바와 같이, 촬영 유니트(140)에 의해 촬영된 영상들에 표시된 결함의 위치 정보를 연산 및 저장할 수 있는 제어 유니트(미도시), 및 각각의 영상을 표시할 수 있는 디스플레이 유니트(미도시)를 더 구비한다.

제어 유니트는 전술한 제3 필터 유니트(160)의 회전 등과 같이 장치(100)의 기능을 수행하는 전반적인 플로우에 관계되도록 설정될 수 있음은 당업자가 충분히 이해할 것이다.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치(100)의 촬영 유니트(140)의 카메라(142)에 의해 촬영되고 제어 유니트에 저장되어 디스플레이 유니트에 각각 현시된 3D 불량의 예를 도시하는 도면이다.

도 13a 및 도 13b 에 도시된 바와 같이, 촬영 유니트(140)의 카메라(142)에 의해 촬영된 각각의 영상은 세로 방향의 흑백 스트라이프(L패턴 및 R패턴의 연속된 상태)의 백색 스트라이프의 소정 부위가 원형 또는 도트 형식으로 손상되었음을 알 수 있다. 따라서, 이렇게 손상된 도트는 영상 반전에 의해 블랙 도트로 보여서, 휘점 또는 암점 불량(도 13a)을 나타내거나, 백색 스트라이프의 일 부분에 스크래치가 형성됨으로써 나타나는 불량(스크라치 불량)을 나타낸다. 이러한 3D 불량은 모두 광학 필름(10)의 생산 공정 중, 액정층, 배향층이 손상됨으로써 위상 변화가 발생하는 불량이다. 도 13c 및 도13d는 각각 도 13a 및 도 13b의 3D 불량을 현미경으로 분석한 사진이다.

도 14는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 광학 필름의 결함 검사 장치(100)를 이용하여 촬영된 광학 필름의 여러 부위를 동시에 보여주는 실제 영상들이다.

도 14를 참조하면, 일정한 폭(W4)의 기재(14)에 소정 인치를 가진 3열의 FPR들이 형성된 광학 필름(10)을 생산할 때, 본 장치(100)를 이용하여 하나의 FPR에 대해 각각 3개의 지점에서 촬영한 총 9개의 영상을 도시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 각각의 측정 영상들은 L,R패턴의 사라짐이 없이 전폭에 걸쳐 정상적인 검사가 가능하였다.

10…광학 필름 12…보호 부재
14…기재 16…배향층
18…액정층 100…결함 검사 장치
120…조명 유니트 130…제1 필터 유니트
140…촬영 유니트 150…제2 필터 유니트
160…제3 필터 유니트 190…마킹 유니트

Claims

광학 필름의 결함 검사 장치에 있어서,
상기 광학 필름의 일면에는 보호 부재가 부착되어 있고;
상기 광학 필름에 광을 조사할 수 있는 조명 유니트;
상기 광학 필름과 상기 조명 유니트 사이에 배치된 제1 필터 유니트;
상기 광학 필름을 촬영할 수 있도록 상기 조명 유니트와 대향되게 설치된 촬영 유니트;
상기 광학 필름과 상기 촬영 유니트 사이에 배치되고 적어도 하나 또는 그 이상의 필터들을 포함하는 제2 필터 유니트; 및
상기 광학 필름과 상기 제2 필터 유니트 사이에 회전 가능하게 설치된 제3 필터 유니트를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광학 필름은 서로 다른 광축을 갖는 L 및 R 패턴들이 형성된 패턴드 리타드 필름(FPR)인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 FPR은 배향층과 액정층이 형성된 기재가 주행하는 과정에서 와인더에 와인딩되기 전의 인-라인(IN-Line) 상태에 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호 부재는 광축과 위상차를 가진 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 PET 필름은 제어된 광축 편차를 가지도록 배향된 배향 PET 필름 또는 광축 편차가 제어되지 않은 비배향 PET 필름인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 보호 부재는 상기 조명 유니트와 대면하는 상기 광학 필름의 면에 부착된 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광학 필름은 미리 결정된 속도로 주행되고;
상기 촬영 유니트는 상기 조명 유니트를 통해 광이 조사된 상태에서 상기 제1 내지 제3 필터 유니트에 의해 조합된 값에 의해 나타나는 상기 광학 필름의 폭 방향의 미리 결정된 영역을 촬영하기 위한 하나 또는 그 이상의 카메라들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 카메라들은:
상기 광학 필름의 폭 방향으로 미리 결정된 제1 간격으로 서로 이격 배치된 다수의 홀수 카메라들을 포함하는 홀수 카메라 그룹; 및
상기 홀수 카메라 그룹으로부터 상기 광학 필름의 진행 방향으로 미리 결정된 간격만큼 이격 배치되고 상기 홀수 카메라들에 의해 촬영되지 않는 상기 광학 필름의 폭 부분을 촬영할 수 있도록 상기 제1 간격의 중심에 초점이 각각 맞춰지도록 미리 결정된 제2 간격으로 서로 이격 배치된 다수의 짝수 카메라들을 포함하는 짝수 카메라 그룹을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조명 유니트는 상기 광학 필름의 폭 방향 전체에 걸쳐 광을 조사할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 조명 유니트는:
조명 프레임에 설치된 다수의 엘이디 조명들; 및
상기 엘이디 조명들로부터 방사되는 광을 면광원으로 변환시켜 상기 광학 필름에 조사시킬 수 있는 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 필터 유니트는 편광 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 편광 필터는 상기 광학 필름의 폭 방향으로 길게 배치된 단일의 가늘고 긴 필터 쉬트를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 필터 유니트는, 상기 조명 유니트와 상기 촬영 유니트가 형성하는 초점 라인에 상기 광학 필름의 광학특성에 대응되는 최적각을 가진 서로 다른 특성을 가진 제1 및 제2편광 필터들을 선택적으로 위치시킬 수 있는 제1 필터 이송 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 필터 이송부재는:
상기 광학 필름과 평행하도록 상기 광학 필름으로부터 미리 결정된 간격만큼 이격되게 배치되고 상기 조명 유니트의 광이 각각 투과될 수 있는 제1 관통 슬릿과 제2 관통 슬릿이 형성된 제1 필터 브라켓;
상기 제1 관통 슬릿 및 상기 제2 관통 슬릿에 각각 설치된 제1 필터 쉬트 및 제2 필터 쉬트; 및
상기 제1 필터 브라켓을 선택적으로 이동시킬 수 있도록 상기 제1 필터 브라켓과 제1 필터 프레임 사이에 마련된 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 필터 유니트는 상기 홀수 카메라 그룹에 대응되는 홀수 제1 필터 유니트와 상기 짝수 카메라 그룹에 대응되는 짝수 제1 필터 유니트로 구분되는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 필터 유니트는:
단파장을 컷트하고 장파장만을 통과시켜 상기 촬영 유니트의 불량 검출을 최적화시키는 적색 필터;
상기 광학 필름의 L 및 R 패턴들을 분리하고 빛의 산란을 제어하기 위한 원형 편광 필터; 및
필터 기능을 보완하고 위상변화에 따른 포화(saturation)를 보상하기 위한 편광 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 적색 필터, 상기 원형 편광 필터, 및 상기 편광 필터는 원형으로 조립된 필터 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 적색 필터, 상기 원형 편광 필터, 및 상기 편광 필터는 상기 촬영 유니트로부터 상기 제3 필터 유니트를 향하는 방향으로 순서대로 배치된 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 필터 모듈은 상기 촬영 유니트의 끝단에 일체로 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 촬영 유니트는 다수의 카메라들을 구비하고;
상기 필터 모듈은 각각의 카메라의 렌즈 끝단에 고정 설치된 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 필터 유니트는:
상기 보호 부재의 위상 변화를 자동으로 보상하기 위해, 상기 조명 유니트와 상기 촬영 유니트가 형성하는 초점 라인에 상응하는 관통공이 마련된 제3 필터 프레임에 360도 각도로 정,역 회전 가능도록 배치된 λ/4 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 21에 있어서,
상기 제3 필터 유니트는 상기 λ/4 필터를 회전시키기 위한 필터 회전부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 22에 있어서,
상기 필터 회전부재는:
베어링에 의해 상기 관통공에 회전가능하게 설치되고, 상기 λ/4 필터가 설치되며, 외주면에 제1 풀리가 마련된 필터 회전체;
상기 제3 필터 프레임에 설치되며 그 회전축에 제2 풀리가 마련된 구동원; 및
상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리를 연결하는 벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 23에 있어서,
상기 필터 회전부재는 상기 λ/4 필터의 회전 방향 및 각도를 측정하기 위한 센서부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 22에 있어서,
상기 촬영 유니트는 다수의 카메라들을 구비하고;
상기 제3 필터 유니트는 상기 카메라들 각각에 대응되는 다수의 λ/4 필터들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 촬영 유니트에 의해 촬영된 영상에 나타난 결함의 위치 정보에 상응하도록 주행하는 상기 광학 필름의 표면에 결함 유무를 마킹할 수 있는 마킹 유니트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 촬영 유니트에 의해 촬영된 영상들에 표시된 결함의 위치 정보를 연산 및 저장할 수 있는 제어 유니트; 및
상기 각각의 영상을 표시할 수 있는 디스플레이 유니트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 결함 검사 장치.