KR20130061121A - 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20130061121A
KR20130061121A KR1020120138257A KR20120138257A KR20130061121A KR 20130061121 A KR20130061121 A KR 20130061121A KR 1020120138257 A KR1020120138257 A KR 1020120138257A KR 20120138257 A KR20120138257 A KR 20120138257A KR 20130061121 A KR20130061121 A KR 20130061121A
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Abstract

본 발명은 유리 표면을 위한 표면 품질을 결정하는 방법을 포함한다. 이 방법은 드롭 분배 장치를 사용하여 유리 표면의 전면에 걸쳐 드롭 패턴을 적하하는 단계를 포함한다. 인접해 있는 드롭들은 미리 결정된 적하 크기와 미리 결정된 적하 간격을 가지게 된다. 드롭 패턴의 드롭 정보는 비전 장치를 사용하여 산출된다. 매개변수 범위를 벗어난 상태는 드롭 정보를 분석하여 검출되고, 매개변수 범위를 벗어난 상태 표시가 제공된다.

Description

유리 표면에 표면 품질을 결정하는 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHODS FOR DETERMINING SURFACE COMPLIANCE FOR A GLASS SURFACE}
본 출원은 2011년 11월 30일자로 출원된 미국 출원 제US 13/307,418호를 35 U.S.C. §120에 따라 우선권으로 주장한다.
본 발명은 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
디스플레이, 예컨대 LCD 및 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이용 기판으로 사용되는 유리 시트는 미립자, 필름 등을 제거하고 청결한 상태의 표면을 갖출 필요가 있다. 마감 공정 말미에 세정 및 건조가 유리 시트의 청결을 위해서 종종 사용되고 있다. 따라서, 표면 품질을 결정하기 위해서 유리 시트 표면을 검사하는 효과적인 방식을 발굴하는 데에 노력을 기울이고 있다.
세정 공정 후 유리 상에 남아 있는 잔류물의 초박막층은 종래의 광전감지기(photoelectric sensor)를 사용하여 충분히 측정되는 빛의 반사, 굴절, 산란, 편광에 영향에 미치지 않는 나노미터(nanometer)로 측정될 수 있다. 대형이면서 고속의 표면적 청결도 검사를 위한 정량적 측정기법이 현재는 없다.
본 발명의 여러 양상들이 상세한 설명에 기재된다. 이러한 양상들이 서로 중복되거나 중복되지 않을 수 있다. 따라서, 일 양상의 일부가 다른 양상의 범주 내에 놓일 수 있으며, 이와 반대일 수도 있다.
각각의 양상은 다수의 실시예로서 도해되되, 결과적으로 하나 이상의 특정 실시예를 포함할 수 있다. 실시예들은 서로 중복되거나 중복되지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예 혹은 특정 실시예의 일부가 다른 실시예 혹은 특정 실시예의 범주 내에 놓일 수 있으며, 이와 반대일 수도 있다.
따라서, 본 발명의 제1양상은 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은,
인접해 있는 드롭들이 미리 결정된 드롭 크기와 미리 결정된 적하 간격을 갖도록, 드롭 분배 장치를 사용하여 유리 표면 도처에 드롭 패턴을 적하하는 단계와;
비전 장치를 사용하여 드롭 패턴을 위한 드롭 정보를 산출하는 단계;
드롭 정보를 분석하여 매개변수 범위를 벗어난(out-of-parameter) 상태를 결정하는 단계; 및
매개변수 범위를 벗어난 상태 표시를 제공하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 제1양상에 따른 임의의 실시예에서, 제1 외곽 프레임 부재는 비전 장치를 사용하여 유리 표면 상에 드롭 패턴의 존재를 검출하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 제1양상에 따른 임의의 실시예에서, 드롭은 잉크로 이루어지고, 드롭 분배 장치는 잉크 프린팅 유닛으로 이루어진다.
본 발명의 제1양상에 따른 임의의 실시예에서, 드롭 패턴은 조명 장치를 사용하여 조사(照射)된다.
본 발명의 제1양상에 따른 임의의 실시예에서, 조명 장치는 암시야 조명 장치로 되어 있다.
본 발명의 제1양상에 따른 임의의 실시예에서, 조명 장치는 명시야 백라이트 장치로 되어 있다.
본 발명의 제1양상에 따른 임의의 실시예에서, 드롭은 약 1 피코리터와 약 80 리코리터 사이에서 미리 결정된 부피를 갖는다.
본 발명의 제2양상은 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은,
유리 표면은 얼룩지지 않은 청결 영역과 얼룩진 영역을 갖추고 있으며, 하나 이상의 드롭 패턴이 비얼룩진 영역과 얼룩진 영역 도처에 적하되는데, 드롭 분배 장치를 사용하여 유리 표면 도처에 하나 이상의 드롭 패턴을 적하하는 단계와;
비전 장치를 사용하여 하나 이상의 드롭 패턴을 위한 드롭 정보를 산출하는 단계; 및
드롭 정보를 기초로 제어부를 사용하여 비얼룩진 영역과 얼룩진 영역에 드롭 사이의 차이를 검출하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 제2양상에 따른 임의의 실시예에서, 매개변수 범위를 벗어난 상태 표시는 비얼룩진 영역과 얼룩진 영역에 드롭 크기 차이가 미리 결정된 크기보다 크기 되는 경우에 제공된다.
본 발명의 제2양상에 따른 임의의 실시예에서, 유리 표면 상에 드롭 패턴의 존재는 비전 장치를 사용하여 검출된다.
본 발명의 제2양상에 따른 임의의 실시예에서, 드롭은 잉크로 이루어지고, 드롭 분배 장치는 잉크 프린팅 유닛으로 이루어진다.
본 발명의 제2양상에 따른 임의의 실시예에서, 드롭 패턴은 조명 장치를 사용하여 조사된다.
본 발명의 제2양상에 따른 임의의 실시예에서, 조명 장치는 암시야 조명 장치로 되어 있다.
본 발명의 제2양상에 따른 임의의 실시예에서, 조명 장치는 명시야 백라이트 장치로 되어 있다.
본 발명의 제2양상에 따른 임의의 실시예에서, 드롭은 약 1 피코리터와 약 80 리코리터 사이에서 미리 결정된 부피를 갖는다.
본 발명의 제3양상은 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 표면 평가 장치에 관한 것으로, 이 장치는,
유리 시트를 지지하는 지지 조립체와;
인접해 있는 드롭들이 미리 결정된 적하 크기와 미리 결정된 적하 간격을 갖추고 있는데, 지지 조립체로 지지될 유리 표면 도처에 드롭 패턴을 적하하는 드롭 분배 장치; 및
드롭 패턴용 정보를 산출하고 드롭 정보를 제어부로 제공하는 비전 장치;를 구비하며,
이 제어부는 드롭 정보를 기초로 하여 매개변수 범위를 벗어난 상태의 존재를 결정한다.
본 발명의 제3양상에 따른 임의의 실시예에서, 비전 장치는 유리 표면 상에 드롭 패턴의 존재를 검출하는 하나 이상의 카메라를 구비한다.
본 발명의 제3양상에 따른 임의의 실시예에서, 드롭은 잉크로 이루어지고, 드롭 분배 장치는 잉크 프린팅 유닛으로 이루어진다.
본 발명의 제3양상에 따른 임의의 실시예에서, 조명 장치가 드롭 패턴을 조사하게 되어 있다.
본 발명의 제3양상에 따른 임의의 실시예에서, 드롭은 약 1 피코리터와 약 80 리코리터 사이에서 미리 결정된 부피를 갖는다.
유리 기판의 부가적인 특징과 장점 그리고 유리 기판을 생산하는 방법이 아래의 상세한 설명을 통해 기술될 것이며, 특히 어느 정도는 당해 분야의 숙련자들에게 명백해지거나 여기에 기술된 바와 같이 상세한 설명, 청구범위 그리고 첨부도면을 포함한 본 발명의 구현으로 인식될 것이다.
전술된 요약과 아래의 상세한 설명은 본 발명의 모범적인 실례이며 청구된 바와 같이 본 발명의 본질과 특징을 이해하기 위한 제공되는 개요 또는 구조로 이해해야 한다. 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며 본 명세서의 일부를 구성하고 병합된다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 도해한 것으로 설명과 함께 본 발명의 원리와 작동을 설명하는 것이다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 드룹 분배 장치로 유리 표면 상에 적하된 드룹 상태를 분석하여 유리 품질을 결정할 수 있다.
특히, 본 발명의 표면 평가 장치는 유리 이외의 다른 재질의 표면 품질을 결정할 수 있다.
도 1은 표면 평가 장치의 실시예를 사시도로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 표면 평가 장치에 사용되는 매크로 비전(macro vision) 카메라 장치의 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 편평한 경질 표면 상에 유체 드롭의 접촉각을 결정하는 영(Young)의 방정식을 도해한다.
도 4는 유리 표면 상에 계면화학의 가변성에 의해 자유공간 드롭과 편평한 경질 표면 상에 다른 형상의 드롭의 실례를 도시한 도면이다.
도 5는 암시야 저배율 영상으로, 도 1의 표면 평가 장치의 매크로 비전 카메라 장치를 사용하여 획득할 수 있는 전형적인 영상이다.
도 6은 도 1의 표면 평가 장치에 사용되는 마이크로 비전(micro vision) 카메라 장치의 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 명시야 현미기술 영상으로, 도 1의 표면 평가 장치의 마이크로 비전 카메라 장치를 사용하여 획득할 수 있는 전형적인 영상이다.
도 8은 관심 영역을 강조하는 영상처리 알고리즘으로 필터링된 도 7의 영상을 도해한 도면이다.
도 9는 도 1의 표면 평가 장치를 도해한 도면이다.
도 10은 도 1의 표면 평가 장치를 사용하여 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법의 실시예를 도해한다.
코닝 인코포레이티드(Corning Incorporated)는 편평한 패널 디스플레이와 같은 다양한 장치에 사용될 수 있는 고품질의 박막형 유리 시트를 형성하는 용융 공정(예컨대, 하향 인발 공정(downdraw process))으로 알려져 있는 공정을 개발하고 있다. 다른 방식으로 생산된 유리 시트와 비교할 경우에, 유리 시트가 우수한 평탄도와 평활도를 갖춘 표면을 가져야 하기 때문에, 용해 공정은 편평한 패널 디스플레이에 사용되는 유리 시트를 생산하는 기법에 사용된다. 용융 공정에 대한 상세한 설명은 미국 특허 제US 3,338.696호와 동 제US 3,682,609호를 참조하면 된다. 이 특허의 내용은 본 명세서에 참고로 병합되어 있다.
융용 공정 혹은 다른 적당한 유리 형성 공정을 사용하여 만들어진 유리 시트는 형성 후에 하나 이상의 세정부에서 세정될 수 있다. 미립자, 필름 및/또는 코팅들은 브러쉬 세정 및/또는 초음파 세척과 함께 구매가능한 다양한 세제 패키지를 사용하여 제거될 수 있다. 수(水)계 초음파 세척 또는 브러쉬 세척 혹은 이들의 조합이 유리 표면에서 오염물질 혹은 다른 물질을 제거하는 데에 적합할 수 있다. 세제는 유성물질과 미립자와 같은 오염물질을 제거하는 데에 사용될 수 있다. 수용성 세제용액은 2~8%의 농도로 사용될 수 있고 염기성 pH를 가질 수 있다. 20℃ 내지 75℃ 사이의 세척 온도가 적당하며, 일반적으로 온도가 높을수록 코팅, 미립자와 유기 오염물질의 제거효율이 더 높아진다. 세척 시간은 2분 내지 15분 사이일 수 있다.
이러한 세정 공정 전에 남아 있는 유리 표면의 잔류물 얼룩은 유리 표면에 중요한 표면장력 변동을 야기할 수 있다. 여기에서 기술될 표면 평가 장치는 잔류물 얼룩의 존재를 인식하고 정량화하도록 기계적인 시각과 영상 공정을 사용하여 유리 표면을 위한 표면 품질을 결정하기 위해 제공된다.
도 1을 참조로 하면, 표면 평가 장치(1)는 수평 지지 조립체(12)와 드롭 분배 장치(14) 및 비전 장치(16)를 구비한다. 수평 지지 조립체(12)는 프레임으로 지지될 수 있으며, 전면(18)과 후면(20) 및 측면(22,24)을 구비한다. 지지면(26)은 전면(18)과 후면(20) 및 측면(22,24) 사이에 위치되고, 지지면(26)을 따라 정밀하게 유리 시트를 이동할 수 있는 부상 테이블(29;air table)과 이동가능한 유리 클램프설비(31), 또는 벨트, 롤러 등의 다른 이송부재를 구비한 이송장치(28)로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 지지면(26)은 임의의 이송부재를 구비하지 않을 수 있으며, 하나 이상의 패널, 바아(bar) 등의 형태일 수도 있다. 수평 지지 조립체(12)는 평편하고 수평방향으로 드롭 분배 장치(14)와 비전 장치(16) 아래에서 유리 시트(미도시)를 지지한다.
드롭 분배 장치(14)는 하나 이상의 프린트 헤드를 갖춘 잉크 프린트 헤드 유닛과 같은 프린팅 헤드 유닛(32)을 구비할 수 있다. 프린팅 헤드 유닛(32)은 유리 시트의 공급방향(화살표(38)로 표시됨)과 교차되는 방향으로 크로스 바 지지부(36)를 따라 이동할 수 있다. 교차방향 모터 구동은 크로스 바 지지부(36)를 따라 프린팅 헤드 유닛(32)의 이동에 사용될 수 있다. 이송장치(28)를 사용하는 몇몇 실시예에서, 크로스 바 지지부(36)는 고정되어 있는 반면에 유리 클램프 설비(31)를 구비한 이송장치(28)는 공급방향(38)으로 유리 시트를 이동시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 프린팅 헤드 유닛(32)이 공급방향을 이동될 수 있다. 예컨대, 크로스 바 지지부(36)는 트랙을 따라 수평 지지 조립체(12)에서 이동가능하게 장착될 수 있다. 부상 테이블(29)에서의 공기가 유리 시트와 지지면(26) 사이에 공간을 유지할 수 있게 한다. 모터 혹은 다른 액츄에이터가 크로스 바 지지대(36)와 프린팅 헤드 유닛(32)을 공급방향(38)으로 이동하는 데에 사용될 수 있다. 예컨대 스크류 구동설비가 크로스 바 지지부(36) 및/또는 프린팅 헤드 유닛(32)의 이동을 제한하는 데에 사용될 수 있다.
프린팅 헤드 유닛(32)은 유리 시트의 유리 표면 상에 드롭 패턴을 선택적으로 인쇄하도록 프린팅 헤드의 작동을 제어하기 위해 구비될 수 있다. 열적DOD(drop-on-demand) 잉크젯과 압전 DOD 잉크젯 등의 임의의 적당한 인쇄 추진 방법이 사용될 수 있다. 프린팅 헤드 유닛(32)과 이송장치(28)의 구동과 프린팅 헤드의 작동은 제어부(44;도 9 참조, 예컨대 컴퓨터)에 의해 유리 시트의 유리 표면 상에 미리 결정된 위치에 드롭 패턴을 인쇄하도록 프로그램화되어 제어될 수 있는데, 제어부는 프로그램화된 패턴을 저장하는 메모리, 기계 제어 프로그램, 및 지지면(26) 상에 유리 시트(106,도 2 참조)의 특성과 세로 및 가로방향 위치에 대한 실시간 데이터를 구비한다.
프린팅 헤드 유닛(32)은 압전 DOD 잉크젯 기법을 사용하여 유리 시트 상에 잉크를 적하할 수 있다. 드롭(drop) 크기는 인접해 있는 드롭들 사이에서 약 100 내지 200 미크론의 간격을 가질 수 있게 약 1 내지 80 피코리터(picoliter)의 범위, 약 14 내지 42 피코리터의 범위에 있다. 유리 시트(106)의 두께는 약 50 mm 이상일 수 있다. 3.5 m × 3.5 m 이상의 상대적으로 큰 유리 시트(106)가 사용될 수 있다. 다양한 구매가능한 프린팅 헤드 유닛은 예컨대 캐논사(Cannon, Inc.)와 자아사(Xaar plc)에서 구매하여 사용할 수 있다.
비전 장치(16)는 프린팅 헤드 유닛(32)에 의해 적하될 드롭 패턴을 위한 드롭 정보를 산출하는 데에 사용될 수 있다. 여기서, 드롭 정보를 산출하는 데에 사용된 "드롭(drop)"이라는 용어는 습식 드롭, 건식 드롭, 습식 및 건식 드롭 사이에서 드롭 형성의 연속체를 포함한다. 비전 장치(16)는 아래에서 더욱 구체적으로 설명한다. 드롭 정보는 하나 이상의 패턴 정보, 드롭 위치 정보, 및 드롭 크기 정보를 구비할 수 있다. 비전 장치(16)는 드롭 정보를 분석할 수 있는 논리연산을 갖춘 제어부(44)에 연결될 수 있다.
모범적인 일 실시예에서, 비전 장치(16)는 매크로 비전 카메라 장치(50)와 마이크로 비전 카메라 장치(52)와 같은 하나 이상의 카메라 장치를 구비할 수 있다. 도 2를 참조하여, 매크로 비전 카메라 장치(50)는 하나 이상의 라인 스캔 카메라(54)와 암시야 조명 장치(56)를 구비할 수 있다. 암시야 조명 장치(56)는 유리 시트(106)의 동일한 면에 선광원(58)을 구비하여, 라인 스캔 카메라(54)가 수직(혹은 카메라의 비전 축에 대한 각도)에 대해서 빗각(예컨대, 약 0 내지 10도 사이의 약 5도의 각도(α))으로 유리 시트(106)을 향해 광선살(60)을 안내한다. 매크로 비전 카메라 장치(50)는 유리 시트(106)의 유리 표면 일부 혹은 일부들 도처에 있는 드롭 패턴에서 관심 영역을 확인하는데에 사용된다. 이러한 관심 영역은 유리 시트(106)의 표면에 걸쳐 계면화학의 가변성에 의해 발생되는 드롭 패턴에 걸쳐 광 산란 및/또는 반사 변화를 감지하는 데에 사용될 수 있다. 라인 스캔 카메라(54)와 암시야 조명 장치(56)는 관심 영역을 확인할 목적으로 유리 시트(106)의 유리 표면의 전체 폭을 스캔하여 영역을 선택적으로 시각화하고 조사할 수 있다. 다중 라인 스캔 카메라(54)가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유리 시트(106)의 공급방향 이동만이 유리 시트(106)의 전반적인 유리 표면을 시각화하는 데에 필요하게 된다. 하지만, 매크로 비전 카메라 장치(50)가 유리 표면의 래스터 스캐닝(raster scanning)과 같은 다른 스캐닝 패턴을 사용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 라인 스캔 카메라(54)는 유리 시트(106)의 유리 표면에 계면화학의 가변성에 의해 발생하는 드롭 형상의 변화를 통해 관심 영역을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 도 3은 (예컨대, 유리 시트의) 경질 표면을 적시는 액상 드롭(예컨대, 잉크 드롭)의 접촉각을 도해하고 있다. 액상 드롭이 표면 상에 안착될 경우에, 접촉각(θc)이 형성되고 영의 방정식으로 결정될 수 있다.
Figure pat00001

여기서,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
및
Figure pat00004
는 고체와 액체, 액체와 증기, 그리고 고체와 증기 사이의 계면장력이다. 드롭이 표면과 만드는 평형 접촉각은 θc으로 나타낸다. 영의 방정식은 3개의 표면 에너지로 유발되는 정보로부터 고체 표면에 액상 드롭의 접촉각을 예상하는 데에 사용될 수 있다.
도 4는 유리 표면 상에 계면화학의 가변성에 의해 자유 공간 드롭(Df)과 다른 형상의 드롭에 대한 실례를 도해하고 있다. 청결한 유리 표면 영역(C)를 위해, 드롭(D1)은 접촉각과 풋프린트(P1)를 구비한 예상가능한 형상을 가질 것이다. S1은 드롭(D2)이 청결한 유리에서보다 더 작은 축축한 영역으로 형성되어, 드롭(D1)과 비교하면 더 작은 영역의 풋프린트(P2)와 더 큰 접촉각을 가지는 영역을 도해한다. 이와 반대로, S2는 드롭(D3)이 청결한 유리에서보다 더 큰 축축한 영역으로 형성되어, 드롭(D1)과 비교하면 더 큰 영역의 풋프린트(P3)와 더 작은 접촉각을 가지는 영역을 도해한다. 하지만, 두 경우는 형태학적 대조를 발생시켜 정밀조사와 정량화를 필요로 하게 된다. 청결한 유리 표면 영역(C)과 비교하면, 하나 이상의 영역 도처에 있는 다수의 드롭 가변성이 매크로 비전 카메라 장치(50)를 사용하여 검출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이들은 잉크 형성과 얼룩 유형에 따라 적어도 부분적으로 약 10 내지 75% 직경차를 보일 수 있다.
도 5를 참조로, 암시야 저배율 영상(150)이 도해되는데, 드롭 패턴의 매크로 비전 카메라 장치(50)를 사용하여 획득될 수 있는 모범적인 영상이다(도 7의 현미기술 영상이 드롭 패턴을 보여주고 있다).
저배율 영상(150)은 매크로 비전 카메라 장치(50)로 포착된 전체 영상의 일부일 수 있다. 청결 영역과 얼룩 영역 사이에서 광 산란과 반사의 부분적인 차로 인해, 얼룩진 영역(S)은 영상(150)에서 상대적으로 밝은 영역으로 표시되고, 관심 영역에 드롭의 광 산란 및/또는 반사 특성으로 보이는 잠재적인 매개변수 범위를 벗어난(out-of-parameter) 상태 표시를 제공한다.
일단 얼룩진 영역(S)의 존재가 드롭 패턴으로 유리 시트(106)의 유리 표면에서 확인되면, 마이크로 비전 카메라(52)는 고배율로 공지된 위치를 찾아가게 된다. 도 6을 참조로, 마이크로 비전 카메라 장치(52)가 하나 이상의 에어리어(area) 스캔 카메라(62)와 명시야 백라이트 장치(64)를 구비할 수 있다. 명시야 백라이트 장치(64)는 에어리어 스캔 카메라(62)와 대향되는 유리 시트(106)의 일면에 선광원(66)을 구비하는데, 에어리어 스캔 카메라는 수평 지지면(26)에 개구부를 통해 수직방향(혹은 에어리어 스캔 카메라(62)의 비전 축을 따라)에서 유리 시트(106)를 향해 광선살(68)을 안내한다. 마이크로 비전 카메라 장치(52)는 드롭 크기와 형상의 고해상도 확인을 위해 사용될 수 있다. 에어리어 스캔 카메라(62)와 명시야 백라이트 장치(64)는 유리 시트(106)의 유리 표면의 폭 일부만을 스캔하여 개별적인 드롭의 상대적으로 작은 영역을 선택적으로 시각화하고 조사할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 마이크로 카메라 장치(52) 및/또는 유리 시트(106)의 교차방향과 공급방향 이동이 유리 시트(106)의 유리 표면에 걸쳐 위치된 드롭 패턴을 시각화하는 데에 필요로 한다. 일 실시예에서, 에어리어 스캔 카메라(62)은 이러한 이동을 위해 프린팅 헤드 유닛(32)에 연결될 수 있다.
도 7을 참조하면, 저배율 영상(150)으로 포착된 영역의 명시야 현미기술 영상(160)이 도해되는데, 마이크로 비전 카메라 장치(52)를 사용하여 획득된 모범적인 영상이다. 영상(160)은 영상을 필터링하여 도해된 바이너리 영상(binary image)을 형성한다. 모범적인 영역(S)에 도시된 바와 같이, 드롭(D)의 클러스터(cluster)가 마이크로 비전 장치(52)로 검출될 수 있는 크기, 형상 및/또는 공간에 차이를 보이게 할 수 있다. 도 8은 드롭 크기, 드롭 형상, 드롭 양과 같은 미리 선택된 척도를 기초하는 드롭 영상을 제거한 영상 처리 알고리즘으로 추가 필터링한 영상(160)을 도해하고 있는데, 관심 영역(S)을 강조하여 매개변수 범위를 벗어난 상태를 표시하고 있다. 영상(160)은 미리 선택된 척도에서 벗어난 드롭을 제거하도록 필터링하는데, 청결 영역에 드롭은 남아 있는 반면에 얼룩진 영역에 드롭은 제거된다. 필터링은 제어부(44) 혹은 다른 컴퓨터 장치로 달성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 개략적으로 도해된 표면 평가 장치(10)는 수평 지지 조립체(12)와, 프린팅 헤드 유닛(32)을 갖춘 드롭 분배 장치(14), 및 라인 스캔 카메라(54)와 에어리어 스캔 카메라(62)를 갖춘 비전 장치(16)를 구비한다. 에어리어 스캔 카메라(62)와 프린팅 헤드 유닛(32)은 동일한 구동 장치(70; 예컨대, 도 1의 크로스 바 지지부(36))를 사용할 수 있다. 라인 스캔 카메라(54)는 동일한 구동 장치(70) 혹은 다른 구동 장치(72)를 사용하거나 구동 장치를 사용하지 않는다. 몇몇 실시예에서, 구동 장치(70,72)는 동일한 구동 장치의 일부일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 구동 장치(72)는 이송장치(28)와 병합될 수 있다. 암시야 조명 장치(56(가 라인 스캔 카메라(54)와 병합될 수 있고, 명시야 백라이트 장치(64)가 에어리어 스캔 카메라(62)와 병합될 수 있다. 전술된 바와 같이, 암시야 조명 장치(56)는 유리 시트(106)의 동일 면 상에 위치될 수 있고, 명시야 백라이트 장치(64)는 에어리어 스캔 카메라(62)와 대향되는 유리 시트(106)의 일면에 위치될 수 있다.
제어부(44;예컨대, 컴퓨터)는 구동 장치(70,72)와 프린팅 헤드 유닛(32) 및 비전 장치(16)의 작동을 제어한다. 제어부(44)는 또한 프린팅 헤드 유닛(32)과 비전 장치(16)로부터 정보를 수신할 수 있다. 제어부(44)는 또한 예컨대 수평 지지면(20) 상에 유리 시트(106)의 위치선정에 사용되는 여러 센서로부터 정보를 수신할 수 있다. 또한, 룰러(ruler)와 스토퍼(stopper)가 유리 시트(106)의 가장자리 한계를 검출하기 위해 수평 지지면(20) 상에 미리 결정된 위치에서 사용될 수 있다. 흡착기(suction cup) 혹은 다른 기계설비 혹은 재료들은 유리 시트(106)를 확실하게 파지하도록 사용될 수 있다.
도 10을 참조로 하면, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법(200)은 수평 지지면(20) 상에서 유리 시트(106)의 위치선정하는 단계(202)를 포함한다. 위치선정은 로봇 엔드 이펙터(robot end effector), 컨베이어 등으로 수동 혹은 자동으로 실시할 수 있다. 단계(204)에서, 드롭 패턴은 프린팅 헤드 유닛(32)을 사용하여 유리 시트(106)의 유리 표면 상에 적하된다. 제어부(44)는 미리 결정된 크기와 미리 결정된 간격으로 드롭을 적하되게 프린팅 헤드 유닛(32)에 지시할 수 있다. 패턴은 드롭의 열과 행을 가진 행렬로써 형성된 것들 중 하나일 수 있다. 단계(206)에서, 암시야 조명 장치(56)를 사용하는 비전 장치(16)의 라인 스캔 카메라(54)가 얼룩진 영역과 청결 영역 사이의 대조를 통해 유리 시트(106) 상에 관심 영역의 존재를 검출하고 제어부(44)에 패턴과 위치 정보를 발송한다. 패턴 및 위치정보를 사용하여 제어부(44)가 단계(208)에서 관심 영역으로 에어리어 스캔 카메라(62)를 안내한다. 단계(210)에서, 명시야 백라이트 장치(64)를 사용하는 비전 장치(16)의 에어리어 스캔 카메라(62)는 패턴 간격과 광 산란 및/또는 반사 정보를 포함한 패턴 정보와 드롭 형상 정보, 및 드롭 크기 정보 등을 포함한 드롭 정보를 산출한다. 어떤 실시예에서, 매크로 비전 시스템(50)은 마이크로 비전 시스템(52)의 사용 없이 드롭 정보를 산출하는데 사용될 수 있다. 드롭 정보는 단계(212)에서 제어부(44)로 보내질 수 있다. 단계(214)에서, 제어부(44)는 드롭 정보를 분석한다. 몇몇 실시예에서, 제어부(44)는 드롭 정보의 범위를 비교할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제어부(44)는 메모리에 저장된 미리 결정된 드롭 프로파일과 드롭 정보를 비교할 수 있다. 만약 드롭 정보가 미리 결정된 드롭 프로파일에서 벗어나거나 드롭 패턴의 다른 영역과 대조를 이루고 있다면, 제어부(44)는 단계(218)에서 매개변수 범위를 벗어난 상태 표시를 제공한다. 임의의 적당한 표시는 빛, 소리, 보고서 및 이들의 조합으로 제공될 수 있다.
다수의 유체 재료들은 드롭을 제공하는 데에 사용될 수 있다. 상대적으로 높은 표면장력(예컨대 약 50 dyne/cm 이상)을 갖춘 잉크가 사용될 수 있다. 얼룩의 표면장력과 상당히 다른 표면장력을 가진 잉크는 패턴의 영역 사이의 대조를 확대할 수 있다. 높은 표면장력의 드롭 재질은 드롭 크기 사이에서 형태학적 대조를 더욱 부각시킬 수 있다. 높은 광밀도를 갖춘 잉크가 또한 사용될 수 있는데, 드롭 영상과 주변 영역 사이에서 더 큰 대조를 만들 수 있다. 고려될 수 있는 다른 매개변수들은 유체의 토출, 유체의 점도, 시트 재료의 표면 특성을 포함할 수 있다.
전술된 표면 평가 장치(10)는 드롭 패턴에 범위 대조를 기초로 하는 세정 후에 유리 표면의 청결도를 정밀하게 평가하도록 전반적인 유리 표면 상에 높은 공간밀도(100~200 마이크로 간격)로 미리 결정된 표면장력 드롭을 적하하는 데에 사용될 수 있다. 이는 유리 표면의 청결 영역과 얼룩진 영역 사이에 표면장력 차에 기인하는 것이다. 콘트라스 설비(contrast mechanism)는 이러한 표면장력 차이를 기초로 한다. 드롭의 크기, 형태, 산란 및 반사 대조비, 그리고 간격이 비전 장치와 표면 평가 장치(10)의 처리 영상을 사용하여 정량화될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 하나 이상의 코팅이 세정 전 및/또는 세정 후에 유리 시트(106)에 도포될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 코팅은 세정 공정 동안에 제거될 수 있는데, 코팅 제거의 성공 여부는 표면 평가 장치(10)를 사용하여 결정될 수 있다. 유리 표면의 청결도 평가는 표면 평가 장치(10)를 사용하여 달성될 수 있는바, 전술된 표면 평가 장치(10)와 방법이 일반적으로 계면화학 조성을 특성화시켜 사용될 수 있다. 일 실례에서와 같이, 표면 평가 장치(10)는 특정 표면 코팅(예컨대, 표면에 접합)의 적합도를 결정하는 데에 사용될 수 있다. 여기서 기술된 방법과 장치는 또한 몇몇 표면 도처에 있는 표면 거칠기에 가변성을 결정할 수 있다. 이러한 결정은 적어도 부분적으로 다양한 유리 표면의 표면 에너지를 분석하여 달성될 수 있다. 전술된 시스템과 공정은 또한 금속 혹은 플라스틱 표면과 같은 비유리 표면에 적합할 수 있다.
당해 분야의 숙련자들은 본 발명의 범주와 범위 내에서 벗어나지 않게 창안된 다양한 변형과 변형을 인식하게 될 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 본 발명의 변형과 변경을 포함한다.

Claims (10)

  1. 인접해 있는 드롭들이 미리 결정된 드롭 크기와 미리 결정된 적하 간격을 갖도록, 드롭 분배 장치를 사용하여 유리 표면 도처에 드롭 패턴을 적하하는 단계와;
    비전 장치를 사용하여 상기 드롭 패턴을 위한 드롭 정보를 산출하는 단계;
    상기 드롭 정보를 분석하여 매개변수 범위를 벗어난 상태를 결정하는 단계; 및
    상기 매개변수 범위를 벗어난 상태 표시를 제공하는 단계;를 포함하는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 드롭은 잉크로 이루어지고, 상기 드롭 분배 장치는 잉크 프린팅 유닛으로 이루어져 있는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    조명 장치를 사용하여 상기 드롭 패턴을 조사하는 단계와;
    상기 비전 장치를 사용하여 상기 유리 표면 상의 상기 드롭 패턴의 존재를 검출하는 단계;를 포함하는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 조명 장치는 암시야 조명 장치이고, 상기 드롭 정보는 상기 드롭 패턴에 광 굴절과 산란 정보를 포함하는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 조명 장치는 명시야 백라이트 장치이고, 상기 드롭 정보는 드롭 크기와 형상 정보를 포함하는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 드롭은 약 1 피코리터와 약 80 리코리터 사이에서 미리 결정된 부피를 가지는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법.
  7. 유리 표면은 얼룩지지 않은 청결 영역과 얼룩진 영역을 갖추고 있으며, 하나 이상의 드롭 패턴이 비얼룩진 영역과 얼룩진 영역 도처에 적하되는데, 드롭 분배 장치를 사용하여 상기 유리 표면 상에 하나 이상의 드롭 패턴을 적하하는 단계와;
    비전 장치를 사용하여 상기 하나 이상의 드롭 패턴을 위한 드롭 정보를 산출하는 단계; 및
    상기 드롭 정보를 기초로 하여 제어부를 사용하여 비얼룩진 영역과 얼룩진 영역에 드롭 사이의 차이를 검출하는 단계;를 포함하는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 비얼룩진 영역과 얼룩진 영역에 드룹 사이에서 차이가 검출될 때에, 매개변수 범위를 벗어난 상태 표시를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 방법.
  9. 유리 시트를 지지하는 지지 조립체와;
    인접해 있는 드룹들이 미리 결정된 적하 크기와 미리 결정된 적하 간격을 갖도록, 상기 지지 조립체로 지지될 상기 유리 표면 도처에 드롭 패턴을 적하하는 드롭 분배 장치; 및
    상기 드롭 패턴용 드롭 정보를 산출하고 상기 드롭 정보를 제어부에 제공하는 비전 장치;를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 드롭 정보를 기초로 하여 매개변수 범위를 벗어난 상태의 존재를 결정할 수 있는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 표면 평가 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 비전 장치는 상기 유리 표면 상에 상기 드롭 패턴의 존재를 검출하는 하나 이상의 카메라를 구비하는, 유리 표면에 표면 품질을 결정하는 표면 평가 장치.
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