KR20150000580A - 엘이디 백라이트 시스템을 이용한 액정 디스플레이 패널의 광학영상검사시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD 제조 공정에서 LCD Panel 제품에 발생할 수 있는 다양한 형태의 결점들을 검사하는 광학영상검사장비에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 액정디스플레이 판넬(TFT 및 컬러필터 유리기판) 사이에 액정을 넣고 합착하는 셀(Cell)라인 공정에서 정해진 시간내에 일정한 온도를 가해 액정이 중력의 영향으로 한쪽으로 몰리는 판넬의 액정불량유무를 정확하고도 연속적으로 자동 검사하는 그 머신비전시스템을 이용한 검사시스템에 관한 것이다.

Description

엘이디 백라이트 시스템을 이용한 액정 디스플레이 패널의 광학영상검사시스템{OPTICAL IMAGING INSPECTION SYSTEM OF INFERIOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL USING LED BACKLIGHT SYSTEM}

본 발명은 LCD 제조 공정에서 LCD Panel 제품에 발생할 수 있는 다양한 형태의 결점들을 검사하는 광학영상검사장비에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 액정디스플레이 판넬(TFT 및 컬러필터 유리기판) 사이에 액정을 넣고 합착하는 셀(Cell)라인 공정에서 정해진 시간내에 일정한 온도를 가해 액정이 중력의 영향으로 한쪽으로 몰리는 판넬의 액정불량유무를 정확하고도 연속적으로 자동 검사하는 머신비전시스템을 이용한 검사시스템에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하는 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro LuminescentDisplay), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정표시장치가 일반적으로 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

먼저, LCD는 크게 어레이(Array)공정, 컬러 필터(Color Filter)공정, 액정 셀(Cell)공정 및 모듈(Moudle)공정을 거쳐 제조된다.

상기 어레이 공정은 증착(Deposition) 및 사진 석판인쇄술(Photolithography), 식각(Etching)공정을 반복하여 제 1 기판(TFT기판)상에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 배열을 제작하는 공정이고,컬러필터 공정은 블랙 매트릭스(Black Matrix)가 형성된 제 2기판(컬러필터 기판)상에 염료나 안료를 사용하여 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 컬러 필터를 제작한 후 공통전극용 ITO(Indium Tin Oxide)막을 형성하는 공정이다.

또한, 액정 셀 공정은 박막 트랜지스터 형성 공정이 완료된 제 1 기판과 컬러 필터 공정이 완료된 제2 기판 사이의 일정한 틈이 유지되도록 합착하여 액정 셀을 만든 다음 그 틈 사이로 액정을 주입하여 LCD 셀을 형성하는 공정이고, 상기 모듈공정은 신호 처리를 위한 회로부를 제작하고, 박막 트랜지스터 액정표시장치의 패널과 신호처리 회로부를 실장 기술을 통해 서로 연결한 후 기구물을 부착하여 모듈을 제작하는 공정이다.

더욱 상세히 설명하면, 액정표시장치의 제작 공정은 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위한 배향막 도포 및 러빙 공정이 복수개의 TFT 기판이 제작된 TFT 원판과 복수개의 컬러 필터 기판이 제작된 컬러필터 원판에 대하여 각각 진행되면서 시작된다. 보통 TFT 원판에는 액정을 주입하기 위한 씰 패턴 인쇄와 컬러 필터 기판의 공통전극 단자를 TFT 기판의 본딩 패드에 연결하기 위한 쇼트가 만들어지며, 컬러필터 원판에는 일정한 셀 캡을 유지하기 위한 스페이서를 형성한다.

최근 도입된 액정 적하 방식에 의하면 TFT 원판에 액정을 적하한 후 컬러 필터 원판을 합착하여 두원판 사이에 액정을 충진시킨다. 합착된 두 원판이 각각의 액정 패널로 절단 분리된 후 에이징 공정을 거치게된다.

그러나, 액정은 유동성이 있는 물질로 액정패널 내부에 정해진 양보다 액정이 많이 채워졌을 경우,TFT 기판과 컬러 필터 기판의 열 팽창율보다 액정의 열팽창율이 클 경우, 액정 패널 내부의 스페이서의 열팽창율이 액정의 열팽창율보다 클 경우 완성된 액정 패널이 지면과 수직하게 세워져 고온 구동 시액정이 아래로 쏠리게 된다. 상기와 같은 현상을 중력 불량이라 정의하겠다.

출원번호 호는 액정 표시 장치의 중력 검사기에 관한 것으로,

복수개의 액정 패널을 포함한 카세트를 로딩받아 이를 소정 조건으로 가열하는 가열용 챔버와 상기액정패널의 중력 불량 이상을 검사하는 검사대와 상기 검사대에서 양품으로 판정된 액정패널을 보관하는 양품포트와 상기 검사대에서 불량품으로 판정된 액정 패널을 보관하는 불량품 포트 및 상기 카세트로부터 액정 패널을 취출하여 상기 검사대로 이동시키고, 단부에 후크를 구비하며 액정 패널이 닿는 면에 진공 홀을 구비여 상기 검사대에서 양품 또는 불량품으로 판정된 액정 패널을 양품 포트 또는 불량 포트로 안전하게 이동키는 로봇 핸드를 포함하여 이루어진 것을 나타내고 있다.

출원번호 호는 엘씨디 중력불량 자동 검사장치 및 방법에 관한 것으로, 백라이트와 상기 백라이트의 전방에 설치된 확산판과 상기 확산판의 전방에 설치된 편광판과 상기 편광판의 전방에서 일정한 거리를 두고 상기 편광판 방향을 촬영하도록 설치되어 있는 카메라와 상기 카메라의 렌즈 전방에 상기 백라이트 방향을 향하여 설치된 회전 가능한 편광판과 상기 카메라에서 촬영된 영상을 처리하여 불량부위를 판별하는 검사컴퓨터와 검사할 LCD패널을 에이징 시키는 오븐을 포함하여 구성되는 것을 나타내고 있다.

상기와 같은 중력 불량이 발생하는지 여부를 검사하여 적절한 조치를 취해야 될 필요가 있는데, 종래에는 샘플로 추출된 완성된 액정 패널을 오븐에 넣고 가열한 후 이를 취출하여 외관을 검사하는 방법을 사용하였다.

한편, 액정 디스플레이 패널을 구성하는 TFT와 컬러 필터 유리 기판 사이에 주입되는, 고체와 액체 사이의 중간 특성을 갖는 고점성의 액상 물질인 액정이 액정 디스플레이 패널의 대형화 추세 및 대량 생산 체제 위주의 최근 변화된 액정 주입 방법 등의 요인과 함께 중력의 영향으로 패널 내부 전체에 고르게 분포하지 못하고 한쪽으로 몰리는 농도 쏠림 액정 불량현상이 최근 많이 발생하며, 이를 카메라 영상으로 처리하여 그 불량 유무를 판정하는 방식이 선호되고 있으나, 영상 처리의 한계성으로 인해 검사의 어려움을 겪고 있는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 디스플레이 패널 사이에 액정을 넣고 합착하는 셀 라인 공정에서 정해진 시간 내에 패널의 액정 불량 여부를 정확하게 자동으로 찾아낼 수 있는 액정 디스플레이 패널의 불량 검사 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 육안 관찰에 의한 불량 검사 방법 대신에, 디스플레이 패널의 불량 여부를 자동으로 연속하여 검사함으로써, 디스플레이 패널의 생산성을 향상시킬 수 있는 액정 디스플레이 패널의 불량 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 액정 디스플레이 패널의 불량 여부를 무인으로 검사할 수 있는 자동화된 액정 디스플레이 패널의 불량 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 효과적인 영상처리를 위해서 카메라 영상에 다양한 색재현 및 가시성을 제공할 수 있는 LED 백라이트 시스템을 제공한는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라서 액정 디스플레이 패널 생산 라인을 포함하는 제조 라인에 설치되어 액정 디스플레이 패널 불량 여부를 검사하는 불량 검사 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 빛을 조사하기 위한 검사대 백라이트와, 상기 백라이트로부터 통해 나오는 빛을 편광으로 바꾸어 검사하고자 하는 액정 디스플레이 셀에 조사하기 위한 편광 필름이 장착되어 있는 검사대와; 상기 검사대 사이에 형성되는 검사 지역에 설치되는 복수 개의 장착 프레임과; 상기 장착 프레임에 장착되어, 상기 편광을 통해 상기 검사대에 안착되는 액정 디스플레이 셀을 촬상하는 복수 개의 비전 센서를 포함하고, 그 촬상된 이미지를 처리하기 위한 비전 센서 시스템을 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 편광을 검사하고자 하는 액정 디스플레이 셀을 통과시키고, 그 통과된 편광을 디지털 영상 처리하여 검사자에게 디스플레이한다. 따라서, 종래와 같이, 검사자가 액정 디스플레이 셀의 결함을 육안 관찰을 통해 찾아내는 대신에, 단지 컴퓨터로 출력되는 액정 디스플레이 셀의 이미지를 관찰함으로써, 셀의 결함 유무를 확인할 수가 있다. 그 결과, 작업자는 액정 디스플레이 셀의 불량 유무를 정확하고도 연속적으로, 그리고 자동적으로 검사할 수 있어, 전체적으로 액정 디스플레이 패널의 생산성을 크게 향상시킬 수가 있게 된다.

도 1은 디스플레이 패널의 불량 유형을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 불량 검사 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 카메라 스테이지 구성을 보여주는 도면이다.
도 4은 본 발명에서 광학영상검사에 대한 프로세서를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 이미지 영상처리에 대한 프로세서를 보여주는 도면이다.

본 발명의 한 가지 바람직한 실시예에 따르면, 상기 검사대는 디스플레이 패널의 크기에 따라서, 상기 복수 개의 비전 센서 각각은 그 센서에 대응하는 상기 각각의 검사 영역을 촬상하도록 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수 개의 비전 센서는 상기 검사대에 안착되는 액정 디스플레이 셀의 사이즈에 따라 1개, 2개,4개, 또는 6개가 작동하여 대응되는 각 검사 영역을 촬상하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 각 비전 센서의 편광 필터는 상기 편광 필름에 대해 90의 각도로 배향된다.

본 발명의 한 가지 바람직한 실시예에 따르면, 상기 비전 센서와 이미지 그래버 사이에 설치되어 각 센서로부터 출력되는 영상 신호를 상기 이미지 그래버로 출력하는 멀티플렉서를 더 포함할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 비전 센서는 편광 필터가 구비된 카메라 장치일 수 있다.

전술한 본 발명의 목적, 구성 및 효과는 첨부 도면을 참조로 한 이하의 상세한 설명을 통해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 한편, 이하의 설명은 단지 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 본 발명을 어떤 식으로든지 한정하지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 당업계에 공지되어 있는 구성에 대한 세부적인 설명에 대한 설명은 생략한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 불량 검사 시스템의 검사 원리를 개략적으로 보여주는 도면이다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 디스플레이 패널의 불량은 다양한 유형으로 보여준다. 이러한 패널의 불량들을 카메라 영상이미지 처리를 통해서 식별가능하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르면 장착 프레임(도시 생략)에 설치된 카메라가 검사대로 들어오는 액정 디스플레이 패널을 검사한다. 각 카메라는 그 카메라가 설치된 검사 지역에 설치된 검사대로 들어오는 액정 디스플레이 패널(구체적으로는, 액정 디스플레이 셀)을 촬상한다. 이와 관련하여서는, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.

다음에, 본 발명에 따르면, 이미지 촬상 장치, 즉 카메라 1대가 검사대의 검사 영역 전체를 촬상하는 것이 아니라, 각각의 카메라(300)가 대응하는 각 검사 영역을 촬상하도록 구성된다. 즉, 하나의 액정 디스플레이 셀 라인에는 어느 특정 사이즈의 디스플레이 셀만을 생산하는 것이 아니라, 다양한 사이즈의 디스플레이 셀을 생산한다. 따라서, 생산되는 디스플레이 셀의 사이즈에 대응하여, 검사 영역 전체를 차지하는 사이즈의 디스플레이 셀의 경우 카메라 6대를 모두 이용하고, 상부 또는 검사 영역을 차지하는 사이즈의 디스플레이 셀의 경우, 카메라 2대를 사용하여 그 이미지를 촬상하며, 어느 한 검사 영역만을 차지하는 사이즈의 디스플레이 셀의 경우 단지 카메라 1대만을 사용하여 그 이미지를 촬상하여 검사하도록 함으로써, 디스플레이 셀의 크기에 따라 별도의 이미지 촬상 장치를 설치하여야 하는 부담을 경감하고 비용의 절감을 도모할 수 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 검사 불량 장치의 동작을 설명한다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 검사 불량 장치는 크게, 디스플레이 셀 라인 공정에 설치되는 검사대와, 상기 검사대로 공급되는 액정 디스플레이 셀의 불량 유무를 검사하기 위한 비전 센서 시스템을 포함한다.

검사대에는 빛을 조명하기 위한 검사대 엘이디 백라이트와, 이 백라이트로부터 들어오는 빛을 편광으로 변화시키기 위한 편광 필름이 장착되어 있다. 또한, 상기 편광 필름과, 편광 필터(도시 생략)가 장착된 카메라 사이에는 검사하고자 하는 액정 디스플레이 셀이 안착된다.

본 발명에 따르면, 편광을 이용하여 액정 디스플레이 셀의 불량 여부를 검사한다. 즉, 검사대에 부착된 백라이트를 통해 빛을 비추면, 이 빛은 편광 필름을 통과하면서 편광으로 변화된다. 이 변화된 편광이 액정 디스플레이 셀을 통과한다. 이때 액정 디스플레이 셀의 수 많은 액정이 일정 방향으로 균일하게 배열되어 있으면, 각각의 액정을 통과하는 편광에는 어떠한 차이도 없게 된다. 그러나, 액정 디스플레이 셀의 특정 부분에 액정의 농도가 다른 부분보다 높거나 작다면, 그 부분을 통과한 편광과 다른 액정을 통과한 편광에는 차이가 생기게 된다. 또한, 액정 디스플레이 셀에 이물질이 포함되어 있거나, 기포가 유입되어 있거나 또는 액정의 미충진, 과충진 등이 있는 경우에, 이들 결함 부분에 조사되는 편광은 통과되지 못하거나 또는 수광(受光)되기도 한다.

이러한 각각의 장치의 구성 및 동작 원리는 이미 당업계에 공지되어 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 이미지 그래버로부터 출력되는 디지털 신호는 화상 처리 장치에서 소정의 알고리즘에 따라 화상 처리되어 디스플레이 장치로 출력된다.

도 4에 도시한바와 같이, 검사 프로세서를 통해 검사한 액정 디스플레이 셀의 불량 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 액정 디스플레이 셀(10)에 소정의 결함이 있는 경우, 도 5에 도시한 바와 같은 형태로 출력되어, 검사자는 상기 셀의 결함 유무를 쉽게 바로 확인할 수가 있다.

이상, 본 발명의 구성을 바람직한 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 수정, 변형될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위 및 그 등가물에 의해서만 제한된다.

100: 검사대
110: 편광 필름
120: 검사대 엘이디 백라이트
200: 엘시디 패널
300: 카메라
500: 이미지 그래버 시스템

Claims (3)

1. 액정 디스플레이 패널 생산 라인을 포함하는 제조 라인에 설치되어 액정 디스플레이 패널 불량 여부를 검사하는 불량 검사 시스템로서,
   상기 각각의 생산 라인의 일부에 설치되는 검사대로서, 빛을 조사하기 위한 검사대 백라이트와,
   상기 백라이트로부터 통해 나오는 빛을 편광으로 바꾸어 검사하고자 하는 액정 디스플레이 셀에 조사하기 위한 편광 필름이 장착되어 있는 검사대와;
   상기 검사대 사이에 형성되는 검사 지역에 설치되는 복수 개의 장착 프레임과;
   상기 장착 프레임에 장착되어, 상기 편광을 통해 상기 검사대에 안착되는 액정 디스플레이 셀을 촬상하는 복수 개의 비전 센서를 포함하고, 그 촬상된 이미지를 처리하기 위한 비전 센서 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 불량 검사 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 비전 센서 시스템은,
   상기 각각의 장착 프레임에 설치되어, 상기 검사대에 안착되는 액정 디스플레이 셀의 이미지를 촬상하며, 상기 편광을 검출하기 위한 편광 필터가 구비된 복수 개의 비전 센서와;
   상기 비전 센서로부터 출력되는 영상 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 이미지 그래버와;
   상기 이미지 그래버로부터 출력되는 디지털 신호를 영상 처리하여 출력하는 영상 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 불량 검사 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 카메라 프레임은 디스플레이 패널의 사이즈에 따라서, 검사영역을 조절할 수 있도록, 각각의 카메라가 이동할 수 있는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 불량 검사시스템.
   

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