KR20170115027A - 투과 광학계 검사 장치 및 이를 이용한 필름 결함 검사 방법 - Google Patents

투과 광학계 검사 장치 및 이를 이용한 필름 결함 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들의 투과 광학계 검사 장치는 검사 대상체에 광을 조사하는 광원, 검사 대상체 및 광원 사이에 배치되며 소정의 형상의 패턴들을 포함하는 더미 구조물, 및 더미 구조물 및 검사 대상체를 통과한 광을 수용하여 촬상을 수행하는 이미지 획득 기기를 포함한다. 더미 구조물을 통해 요철형 결함을 고 신뢰성으로 검출할 수 있다.

Description

투과 광학계 검사 장치 및 이를 이용한 필름 결함 검사 방법{TRANSMISSIVE OPTICAL INSPECTION DEVICE AND METHOD OF DETECTING FILM DEFECT USING THE SAME}
본 발명은 투과 광학계 검사 장치 및 이를 이용한 필름 결함 검사 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 대상체를 투과한 광의 수집을 통한 투과 광학계 검사 장치 및 이를 이용한 필름 결함 검사 방법에 관한 것이다.
리타더, 편광자, 위상차 필름 등과 같은 다양한 광학 필름이 화상 표시 장치에 사용된다. 또한, 각종 유기 및/또는 무기 필름이 화상 표시 장치의 기능층 또는 보호층으로 삽입될 수 있다.
하지만, 상기 광학 필름의 제조 시에는 외부 환경 또는 필름 제조 장치 등에 기인하여 다양한 불량이 발생할 수 있다. 예를 들면, 광학 필름을 형성하는 수지 조성물에 상기 외부 환경으로부터 이물이 혼합되거나, 라미네이팅, 경화, 박리 등의 공정들 중 기포가 발생하거나, 스크래치와 같은 물리적 손상이 발생할 수도 있다. 이 경우, 상술한 원인들에 의해 광학 필름 표면에 요철, 돌기 등과 같은 결함 또는 불균일이 초래될 수 있다.
상기 광학 필름의 제조가 완료된 후에는 상기 결함들이 다수 포함되는 제품들은 불량품으로 제거되며, 이를 위해서는 결함 검출 장비를 활용한 검사 공정이 수행된다.
화상 표시 장치의 해상도가 증가되고, 박형화될수록 미세한 결함들까지 정밀하게 검출할 필요가 있다. 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2017-0010675호는 광학필름 검사 장치를 개시하고 있으나, 상술한 미세 결함 검출에는 한계가 있다.
한국공개특허 제10-2017-0010675호
본 발명의 일 과제는 향상된 검출 해상도를 갖는 투과 광학계 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 검출 해상도를 갖는 필름 결함 검사 방법을 제공하는 것이다.
1. 검사 대상체에 광을 조사하는 광원; 상기 검사 대상체 및 상기 광원 사이에 배치되며 소정의 형상의 패턴들을 포함하는 더미 구조물; 및 상기 더미 구조물 및 상기 검사 대상체를 통과한 광을 수용하여 촬상을 수행하는 이미지 획득 기기를 포함하는, 투과 광학계 검사 장치.
2. 위 1에 있어서, 상기 검사 대상체는 요철을 포함하는, 투과 광학계 검사 장치.
3. 위 1에 있어서, 상기 검사 대상체는 라인 패턴 또는 격자 패턴을 포함하는, 투과 광학계 검사 장치.
4. 위 3에 있어서, 상기 이미지 획득 기기를 통해 상기 요철에 의해 왜곡된 상기 라인 패턴 또는 상기 격자 패턴의 이미지가 촬영되는, 투과 광학계 검사 장치.
5. 위 1에 있어서, 상기 광원은 상기 검사 대상체의 이동 방향에 대해 예각으로 경사지게 광을 조사하는, 투과 광학계 검사 장치.
6. 위 1에 있어서, 상기 이미지 획득 기기는 렌즈 및 촬상부를 포함하는, 투과 광학계 검사 장치.
7. 위 6에 있어서, 상기 렌즈를 통해 상기 더미 구조물 상에 광의 초점이 형성되는, 투과 광학계 검사 장치.
8. 요철을 포함하는 검사 대상체 및 소정의 패턴들을 포함하는 더미 구조물을 준비하는 단계; 상기 더미 구조물 및 상기 검사 대상체를 순차적으로 투과하도록 광을 조사하는 단계; 및 상기 검사 대상체를 투과한 광을 수집하여 상기 패턴들의 이미지를 획득하는 단계를 포함하는, 필름 결함 검사 방법.
9. 위 8에 있어서, 상기 요철에 대응되는 상기 더미 구조물의 영역에서 상기 패턴들이 왜곡된 이미지 또는 밝기 차이를 통해 상기 요철을 검출하는 단계를 더 포함하는, 필름 결함 검사 방법.
본 발명의 실시예들에 따르는 투과 광학계 검사 장치에 있어서, 검사 대상체 및 광원 사이에 더미 구조물이 배치될 수 있다. 상기 더미 구조물은 라인 패턴을 포함하며, 상기 대상체가 요철을 포함하는 경우 상기 요철에 의한 굴절에 의해 상기 라인 패턴이 변형 또는 왜곡되어 영상이 취득될 수 있다. 따라서, 상기 대상체가 미세 요철을 포함하는 경우에도 효율적으로 결함 여부를 판별할 수 있다.
또한, 상기 대상체 및 광조사 방향의 각도, 상기 라인 패턴의 간격 등을 조절하여 요철 형상에 따른 검출 정합도, 정밀도를 조절할 수 있다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 투과 광학계 검사장치를 나타내는 개략적인 도면들이다.
도 3 및 도 4는 비교예에 따른 투과 광학계 검사장치를 나타내는 도면들이다.
도 5 및 도 6은 일부 실시예들에 따른 투과 광학계 검사장치를 나타내는 도면들이다.
도 7은 비교예에 따른 투과 광학계 검사 장치 및 이로부터 획득된 영상 이미지를 나타내는 도면이다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 예시적인 실시예들에 따른 투과 광학계 검사 장치로부터 획득된 영상 이미지를 나타내는 도면들이다.
본 발명의 실시예들은 광원, 더미 구조물, 렌즈 및 이미지 획득 기기를 포함하며, 상기 더미 구조물이 상기 광원 및 검사 대상체에 배치된 투과 광학계 검사 장치를 제공한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 상기 투과 광학계 검사 장치를 사용하여 미세 요철과 같은 결함을 검출할 수 있는 필름 검사 방법을 제공한다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 투과 광학계 검사장치를 나타내는 개략적인 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 투과 광학계 검사 장치(100)(이하, 검사 장치로 약칭한다)는 광원(110), 더미 구조물(120) 및 이미지 획득 기기(150)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 대상체(130)가 이미지 획득 기기(150) 및 더미 구조물(120) 사이에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 이미지 획득 기기(150)는 렌즈(140) 및 활상부(155)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(110)으로부터 수직 방향으로 더미 구조물(120), 검사 대상체(130), 렌즈(140) 및 촬상부(155)가 순차적으로 배치될 수 있다.
검사 대상체(130)는 광원(110) 및 렌즈(140) 사이에 위치할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 검사 대상체(130)는 필름 타입 형태를 가질 수 있으며, 투과 광학계 검사 장치(100)를 통해 불량 검출이 가능한 투명성, 투과성을 가질 수 있다.
검사 대상체(130)는 예를 들면, OLED 장치, LCD 장치 등에 삽입되는 광학 필름을 포함할 수 있다. 검사 대상체(130)는 예를 들면, 편광판, 리타더, 인캡슐레이션 필름, 윈도우 필름, 보호 필름 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 검사 대상체(130)는 터치 센서 필름을 포함할 수도 있다.
검사 대상체(130)는 예를 들면, 수평 방향을 따라 렌즈(140) 및 광원(110) 사이에서 이동되면서 검사가 진행될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 검사 대상체(130)를 권취하면서 이동시키는 롤러가 검사 대상체(130)의 양 단부에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 광원(110) 및 검사 대상체(130) 사이에 더미 구조물(120)이 배치되며, 광원(110)으로부터 조사된 광이 순차적으로 더미 구조물(120) 및 검사 대상체(130)를 투과할 수 있다.
검사 대상체(130)를 투과한 광은 렌즈(140)를 통해 수집되고, 이후 이미지 획득 기기(150)의 촬상부(155)를 통해 영상 또는 이미지가 구현될 수 있다. 이미지 획득 기기(150)는 예를 들면, CCD 카메라와 같은 촬영 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 검사 대상체(130)의 실질적으로 전면적에 대해 균일하게 검사하기 위해 라인 스캔(line scan) 카메라를 사용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이미지 획득 기기(150) 또는 렌즈(140)의 초점이 더미 구조물(120) 및 촬상부(155) 상에 형성될 수 있다. 검사 대상체(130)가 요철 또는 돌출부와 같은 불량 없이 실질적으로 평평한 표면을 갖는 경우, 검사 대상체(130)로부터 더미 구조물(120)에 포함된 패턴 형상이 실질적으로 일정하게 연속적으로 촬영될 수 있다.
더미 구조물(120)의 재질은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 글래스 또는 수지 필름일 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 더미 구조물(120)은 내부에 라인 패턴들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 더미 구조물(120)은 음각 혹은 양각으로 인쇄된 라인 패턴들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 더미 구조물(120)은 음각 혹은 양각으로 인쇄된 격자 패턴 혹은 메쉬(mesh) 패턴을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 검사 대상체(130)는 표면에 불량으로서 요철(135)을 포함할 수 있다. 이 경우, 이미지 획득 기기(150)를 통해 요철(135)에 의해 왜곡, 변형된 더미 구조물(120)의 패턴 이미지가 획득될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 요철(135)에 의해 발생되는 광 굴절 또는 광 회절에 의해 발생되는 더미 구조물(120)에 포함된 패턴(예를 들면, 라인 패턴 또는 격자 패턴)의 왜곡 또는 변형 이미지를 획득할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 요철(135)이 포함된 영역에서 광 경로가 꺾이면서 렌즈(140)를 통과한 광들의 초점이 촬상부(155)앞에 형성되고, 촬상부(155)에서는 광이 분산될 수 있다. 따라서, 도 1에서 획득된 이미지에 비해 더미 구조물(120)에 포함된 패턴들의 이미지가 왜곡되거나 이미지의 밝기 변화가 현저하게 발생할 수 있다.
따라서, 일반적인 투과 광학계 검사 장치로부터 검출되지 않는 미세 요철, 미세 돌기와 같은 불량을 고 해상도로 검출할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 이미지 획득 기기(150)는 컴퓨팅 장치와 같은 제어부와 결합되어, 상술한 검사 공정이 자동화되어 수행될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈(140)는 이미지 획득 기기(150) 내에 실질적으로 단일 장비 혹은 단일 기기 내에 일체화될 수도 있다. 또는 렌즈(140)는 이미지 획득 기기(150)와 물리적으로 분리되어 독립적으로 배치될 수도 있다.
도 3 및 도 4는 비교예에 따른 투과 광학계 검사장치를 나타내는 도면들이다. 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일한 구성 및/또는 구조에 대해서는 상세한 설명이 생략되며 동일한 참조부호가 사용된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 비교예에 따른 투과 광학계 검사 장치(105)에서는 광원(110)으로부터 검사 대상체(130)에 직접 광이 조사되며, 검사 대상체(130)를 투과한 광은 렌즈(140)를 통해 수집되어 이미지 획득 기기(150)에 의해 검사 대상체(130)의 이미지가 직접 촬영될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 검사 대상체(130)가 요철을 포함하지 않으며 실질적으로 평평한 표면을 갖는 경우, 초점이 검사 대상체(130) 및 촬상부(155)에 형성되어 검사 대상체(130)의 표면 영상 또는 이미지가 직접 촬영될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 검사 대상체(130)가 요철(135)을 포함하는 경우, 요철(135)의 높이 차이에 따라 발생하는 미세한 디포커스(defocus)로 인한 요철 영역의 밝기 차이가 발생할 수 있다. 그러나, 상기 밝기 차이만으로 실질적으로 요철(135)을 판별하는 것은 곤란하다. 또한, 요철(135)의 높이가 초점심도보다 작을 경우 미세한 밝기 차이로 요철(135)을 검출하는 것은 실질적으로 구현되기 어렵다.
그러나, 동일한 요철(135)을 포함하는 검사 대상체(130)에 대해 예시적인 실시예들에 따라 검사한 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 밝기 차이와 함께 패턴 왜곡이 명확하게 촬영되어 요철(135)의 검출 가능성을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 검사 대상체(130) 중 불량품을 용이하게 판정할 수 있다.
또한, 일반적인 반사 광학계 검사장치를 사용하는 경우 요철에 의한 반사 각도 변화로 요철이 검출될 수 있다. 그러나, 상기 반사 광학계는 타겟의 미세한 떨림에 의한 수광량 변화 및 디포커스가 발생하여 진동이 상대적으로 큰 롤-투-롤(Roll to Roll)방식의 공정에 적용되기 어렵다.
그러나, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 투과 광학계 검사장치는 초점의 위치가 더미 구조물 상에 위치하므로 롤-투-롤 공정의 진동 환경 및 수광량 변화로부터 자유롭다. 따라서, 안정적인 고신뢰성의 요철 검사가 구현될 수 있다.
도 5 및 도 6은 일부 실시예들에 따른 투과 광학계 검사장치를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 광의 조사 방향은 검사 대상체(130)의 이동 방향(예를 들면, 수평방향)과 비스듬히 경사질 수 있다. 예를 들면, 상기 광의 조사 방향은 검사 대상체(130)의 이동 방향과 약 30 내지 60도(o) 범위의 예각을 형성할 수 있다. 상기 각도 범위는 단지 예시적인 것이며, 검사 대상체(130)의 두께, 재질, 요철 형태 등에 따라 적절히 변경될 수 있다.
상기 광의 조사 방향은 광원(110) 및 이미지 획득 기기(150) 사이의 가상의 연장선의 방향을 의미할 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 검사 대상체(130) 상에 요철, 돌기 등과 같은 불량이 존재하지 않아, 실질적으로 검사 대상체(130)가 평탄한 표면을 갖는 경우, 더미 구조물(120) 및 촬상부(155) 상에서 초점이 형성될 수 있다.
그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 검사 대상체(130)가 요철(135)을 포함하는 경우, 광의 굴절 등에 의해 촬상부(155) 상에 형성되었던 초점이 어긋날 수 있다. 이에 따라, 더미 구조물(130)의 이미지가 왜곡될 수 있으며, 상기 왜곡된 이미지를 통해 요철(135)의 존재를 판별할 수 있다.
또한, 광의 조사 방향을 검사 대상체(130)에 대해 경사지게 형성함으로써, 패턴 이미지의 왜곡 정도를 보다 증가시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 요철(135)의 형태 및 빈도에 따라, 더미 구조물(120)에 포함된 패턴의 너비 또는 간격, 및/또는 광조사 방향의 경사각을 변경하여 검출 해상도 또는 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 비교예에 따른 투과 광학계 검사 장치 및 이로부터 획득된 영상 이미지를 나타내는 도면이다. 예를 들면, 도 7은 비교예에 따른 검사 장치에 있어서, 요철(135)을 포함하는 검사 대상체(130)에 대해 비스듬히 광을 조사하여 획득된 검사 대상체(130)의 이미지를 포함하고 있다.
도 7을 참조하면, 요철(135)의 형상이 직접 촬영되므로, 이미지 획득 기기(150)의 한계 해상도를 벗어난 미세 요철의 경우 실질적으로 검출되지 않을 수 있다. 예를 들면, 도 7에 함께 포함된 이미지에서 점선 원으로 표시된 영역에서 요철(135)은 실질적으로 검출이 불가능하다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 예시적인 실시예들에 따른 투과 광학계 검사 장치로부터 획득된 영상 이미지를 나타내는 도면들이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 동일한 요철(135)을 포함하는 검사 대상체(130)에 대해 예시적인 실시예들에 따라 검사한 경우, 더미 구조물(120)에 포함된 패턴의 왜곡(점선 원 영역) 또는 밝기 차이가 명확하게 촬영되어 요철(135)의 검출 가능성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 도 8c를 참조하면, 도 6을 참조로 설명한 바와 같이 광 조사 방향을 경사지게 형성하는 경우 패턴 왜곡 및 밝기 차이가 보다 현저하게 촬영될 수 있다. 따라서, 상기 이미지에 대응되는 영역에서 검사 대상체에 요철과 같은 불량이 포함되었음을 예측할 수 있다.
100: 투과 광학계 검사 장치 110: 광원
120: 더미 구조물 130: 검사 대상체
135: 요철 140: 렌즈
150: 이미지 획득 기기 155: 촬상부

Claims (9)

  1. 검사 대상체에 광을 조사하는 광원;
    상기 검사 대상체 및 상기 광원 사이에 배치되며 소정의 형상의 패턴들을 포함하는 더미 구조물; 및
    상기 더미 구조물 및 상기 검사 대상체를 통과한 광을 수용하여 촬상을 수행하는 이미지 획득 기기를 포함하는, 투과 광학계 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 검사 대상체는 요철을 포함하는, 투과 광학계 검사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 검사 대상체는 라인 패턴 또는 격자 패턴을 포함하는, 투과 광학계 검사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 이미지 획득 기기를 통해 상기 요철에 의해 왜곡된 상기 라인 패턴 또는 상기 격자 패턴의 이미지가 촬영되는, 투과 광학계 검사 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 광원은 상기 검사 대상체의 이동 방향에 대해 예각으로 경사지게 광을 조사하는, 투과 광학계 검사 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 이미지 획득 기기는 렌즈 및 촬상부를 포함하는, 투과 광학계 검사 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 렌즈를 통해 상기 더미 구조물 상에 광의 초점이 형성되는, 투과 광학계 검사 장치.
  8. 요철을 포함하는 검사 대상체 및 소정의 패턴들을 포함하는 더미 구조물을 준비하는 단계;
    상기 더미 구조물 및 상기 검사 대상체를 순차적으로 투과하도록 광을 조사하는 단계; 및
    상기 검사 대상체를 투과한 광을 수집하여 상기 패턴들의 이미지를 획득하는 단계를 포함하는, 필름 결함 검사 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 요철에 대응되는 상기 더미 구조물의 영역에서 상기 패턴들이 왜곡된 이미지 또는 밝기 차이를 통해 상기 요철을 검출하는 단계를 더 포함하는, 필름 결함 검사 방법.
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