KR20190023374A - 디스플레이 패널 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 패널 검사 방법과 관련된다. 본 발명은 실시예로, 디스플레이 패널의 결함을 검출하기 위한 방법으로서, 검사를 실시하는 디스플레이 패널을 카메라로 촬영하여 원본영상을 획득하는 제1단계, 상기 제1단계를 마친 원본영상에서 노이즈를 제거하는 제2단계, 상기 제2단계를 마친 원본영상에서 결함이 발생한 픽셀이 강조되도록 원본영상을 처리하는 제3단계, 상기 제3단계에서 처리된 원본영상을 결함이 발생하지 않은 픽셀이 중간값을 갖도록 하고 결함이 발생한 픽셀이 최대값 또는 최소값을 갖도록 변환하는 제4단계 및 상기 제4단계에서 변환된 원본영상에서 일정 값을 초과하는 픽셀을 결함이 있는 픽셀로 판정하는 제5단계를 포함하는 디스플레이 패널 검사 방법을 제시한다.

Description

디스플레이 패널 검사 방법{Method for testing display pannel}

본 발명은 디스플레이 패널의 검사 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 LoG 필터 방식을 이용한 디스플레이 패널의 검사 방법과 관련된다.

모바일 기기, 노트북 컴퓨터, 고화질 텔레비전과 같은 제품들의 대중화와 함께 이러한 제품들의 영상 출력을 위해 디스플레이 패널이 널리 이용되고 있다. 디스플레이 패널들은 제조된 후 검사 과정을 거쳐 결함이 있는지 확인한 후 결함이 없으면 위와 같은 기기들에 탑재된다.

일반적으로 디스플레이 패널의 검사는 검사시에 일정한 영역 범위를 가진 기준 영역과 이 기준 영역 주변의 좌/우, 상/하에 같은 영역 범위를 가진 주변 영역을 비교하는 방식으로 수행하고 기준 영역을 이동하면서 순차적으로 검사를 수행함으로서 결함이 있는지 검출하는 것이 알려져 있다.

하지만 이와 같은 비교 피치 방식의 검출방법으로는 휘점, 암점, 라인성 결함의 결함 정도가 낮은 경우 이를 찾아내기가 어렵고, 순차적으로 검사를 수행함으로써 검사 시간이 많이 소요되며, 기준 영역에 결함이 존재하는 경우 정확한 검사가 어렵다는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2005-0004589호 (2005.01.12)

본 발명은 LoG 필터 방식을 이용하여 디스플레이 패널의 전체 영역을 한번에 검사할 수 있고 디스플레이 패널의 결함을 용이하게 검출할 수 있는 디스플레이 패널의 검사 방법을 제시한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 디스플레이 패널의 결함을 검출하기 위한 방법으로서, 검사를 실시하는 디스플레이 패널을 카메라로 촬영하여 원본영상을 획득하는 제1단계, 상기 제1단계를 마친 원본영상에서 노이즈를 제거하는 제2단계, 상기 제2단계를 마친 원본영상에서 결함이 발생한 픽셀이 강조되도록 원본영상을 처리하는 제3단계, 상기 제3단계에서 처리된 원본영상을 결함이 발생하지 않은 픽셀이 중간값을 갖도록 하고 결함이 발생한 픽셀이 최대값 또는 최소값을 갖도록 변환하는 제4단계 및 상기 제4단계에서 변환된 원본영상에서 일정 값을 초과하는 픽셀을 결함이 있는 픽셀로 판정하는 제5단계를 포함하는 디스플레이 패널 검사 방법을 제시한다.

여기에서 상기 제5단계에서 결함이 있는 픽셀로 판정된 픽셀들을 추출하여 이진화하고 저장하는 제6단계를 더 포함할 수 있다.

한편 상기 제2단계에서 노이즈의 제거는, 윈도우 형태를 가지는 필터의 크기를 설정하는 단계 및 윈도우 영역에 포함되는 모든 픽셀의 영상정보값을 더한 후 평균을 얻어 윈도우의 중앙에 위치하는 픽셀이 가진 영상정보값과 교체하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 제3단계는, 원본영상의 각 픽셀에 LoG(Laplacian of Gaussian) 필터를 적용하여 수행할 수 있다.

또한 상기 제4단계는, 원본영상의 각 픽셀의 영상정보의 값 중 최소값과 최대값을 추출하고, 추출된 최소값과 최대값을 기준으로 0~255의 값과 비례하도록 각 픽셀의 영상정보값을 변환시켜 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, LoG 필터 방식을 이용하여 디스플레이 패널의 전체 영역을 한번에 검사할 수 있으므로 검사 시간이 크게 단축된다.

또한 LoG 필터에 의해 결함 부분이 쉽게 식별이 가능하도록 변환됨으로써 결함의 정도가 낮더라도 용이하게 결함을 검출할 수 있다.

또한 비교 방식이 아니므로 비교의 기준이 되는 영역을 설정할 필요가 없으므로 전체적으로 정확한 검사가 가능하다는 효과가 있다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널 검사 방법의 순서도.
도 2는 도 1의 디스플레이 패널 검사 방법에서 원본영상의 노이즈를 제거하는 단계를 나타내는 개념도.
도 3은 도 1의 디스플레이 패널 검사 방법의 제4단계에 사용되는 LoG필터의 예를 나타낸 도면.
도 4는 도 1의 디스플레이 패널 검사 방법의 제5단계에서 사용되는 SEMU값을 구하기 위해 적용되는 변수의 개념을 나타내는 그래프.
도 5는 도 1의 디스플레이 패널 검사 방법의 각 단계가 완료된 영상을 나타내는 도면.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널 검사 방법에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널 검사 방법은 디스플레이 패널의 결함을 검출하기 위한 방법으로서 특히 결함의 정도가 낮은 휘점, 암점, 라인성 결함과 같은 마이크로성 결함을 검출하기에 적합한 방법이다.

먼저 검사를 실시하는 디스플레이 패널을 카메라로 촬영하여 원본영상을 획득한다. 촬영된 원본영상의 각 픽셀의 영상정보는 수치정보로 변환되어 저장될 수 있다.

다음으로 획득된 원본영상에서 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 원본영상에서 결함이 발생한 픽셀이 강조되도록 원본영상을 처리한다.

다음으로 처리된 원본영상을 변환한다. 이때 결함이 발생하지 않은 픽셀이 중간값을 갖도록 하고 결함이 발생한 픽셀이 최대값 또는 최소값을 갖도록 한다.

다음으로 변환된 원본영상에서 일정 값을 초과하는 픽셀을 결함이 있는 픽셀로 판정하여 결함을 검출한다.

검출되는 결함은 마이크로성인 도트 결함(휘점, 암점)과 라인 결함이 있고, 무라성인 얼룩 결함이 있다. 이 중 마이크로성인 도트 결함과 라인 결함의 경우 종래의 기술에 의해서는 검출하기 어렵거나 시간이 많이 들게 된다.

상술한 바와 같은 방법에 의하면 결함부분이 강조되므로 마이크로성 결함의 경우에도 검출이 용이하며 전체 영역을 한번에 검사할 수 있으므로 짧은 시간으로도 검출이 가능하다.

이하 각 단계에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

<원본영상을 획득>

먼저 원본영상을 획득한다(S10). 이는 비젼 카메라를 사용하여 획득할 수 있다. 비젼 카메라는 용량 및 처리 속도를 고려하여 흑백 카메라를 사용하는 것이 바람직하다. 취득된 흑백영상은 640x480 내지 1920x1080의 픽셀의 영상정보로 저장될 수 있다(카메라의 해상도 조건에 따름). 영상정보는 밝기에 따라 수치정보로 변환되어 저장될 수 있다.

한편 흑백 카메라를 사용하지 않고 칼라 카메라를 사용한 후 획득된 원본영상을 흑백의 영상정보로 변환할 수 있다. 흑백의 영상정보는 0~255의 밝기를 표시할 수 있어 결함 부분이 드러날 수 있도록 표시가 가능하며 칼라의 영상정보에 비해 데이터의 크기가 작아 연산처리를 빠르게 할 수 있다.

<원본영상의 노이즈를 제거>

다음으로 원본영상의 노이즈를 제거한다(S20). 원본영상의 노이즈 제거를 위하여 후술하는 바와 같은 필터의 개념을 적용할 수 있다.

원본영상의 영상정보는 여러 개의 단위 픽셀의 영상정보가 모여 이루어진 집합체이다. 예를 들어 원본영상이 640x480의 해상도를 갖는다면 이 원본영상의 영상정보는 307200개의 픽셀로 이루어진 집합체이다.

원본영상에 필터를 적용하기 위해서는 먼저 필터의 크기를 설정한다. 필터의 크기는 가로×세로의 윈도우 형태로 설정할 수 있다. 이 윈도우 크기는 임의로 설정이 가능하다.

다음으로 설정한 윈도우 영역에 포함되는 모든 픽셀의 영상정보값을 더한 후 평균을 얻어 윈도우의 중앙에 위치하는 픽셀이 가진 영상정보값과 교체되는 방식으로 수행한다(도 2a 참고).

한편 가장자리에 있는 픽셀에 대해서는 윈도우 영역의 일부가 원본영상의 밖에 위치하게 되므로 윈도우 영역에서 보았을 때 중앙에 해당하는 가장자리의 픽셀을 중앙의 픽셀로 하여 이 픽셀이 가진 영상정보값을 윈도우 내의 픽셀들의 영상정보들의 평균값과 교체하는 방식으로 수행한다(도 2b 참고).

예를 들면 도 2에 도시된 바와 같이 필터의 윈도우(W) 크기가 3×3으로 설정된다면 인접한 9개의 픽셀에 대하여 필터를 적용하게 된다. 이러한 9개의 픽셀의 영상정보값(0~255로 표시)을 모두 더한 후 평균값을 구하고 취득된 평균값을 중앙의 픽셀의 영상정보값과 교체한다.

한편 가장자리의 경우 윈도우 영역에서 보았을 때 중앙에 해당하는 가장자리의 픽셀을 가상의 중앙의 픽셀로 하고 윈도우 내의 픽셀들의 영상정보값의 평균값을 위 가상의 중앙의 픽셀의 영상정보값과 교체한다.

이 과정을 거치면 각 픽셀의 영상정보값이 주변 픽셀들의 영상정보값들의 평균값으로 변환되어 노이즈를 제거하는 효과를 가진다.

<결함 부분이 강조되도록 처리>

다음으로 결함 부분이 강조되도록 처리를 한다(S30). 이를 위하여 LoG(Laplacian of Gaussian) 필터를 적용한다. LoG 필터를 위한 윈도우 크기는 설정이 가능한 파라미터이다.

LoG 필터 자체는 널리 알려진 것으로서 가우시안 필터(Gaussian Filter(노이즈 제거필터))를 적용한 후 라플라시안 필터(Laplacian Filter(엣지 추출 필터))를 적용하는 방식이다.

즉 가우시안 필터로 영상을 블러링 처리하여 부드럽게 함으로써 노이즈를 제거하고 여기에 라플라시안 필터를 적용해서 엣지를 추출하여 선명하게 한다.

위와 같이 결함부분이 강조되도록 처리하는 단계는 다음과 같이 세분화 될 수 있다.

1) 먼저 LoG필터의 크기를 결정한다. LoG필터의 크기는 가로×세로의 윈도우 형태로 설정할 수 있다. 이 윈도우 크기는 임의로 설정이 가능하다.

2) 다음으로 결정된 필터 크기의 가로, 세로값 x, y(3×3 필터의 경우 x는 -1, 0, 1의 정수이고 y는 -1, 0, 1의 정수임)를 필터의 생성수식에 넣어 필터를 생성한다. 필터의 생성수식은 하기한 바와 같은 일반적인 LoG필터의 생성수식을 사용할 수 있다.

(x는 행, y는 열, σ는 가우시안 표준편차)

예를 들어 x와 y를 각각 3으로 하면 LoG(-1,-1)은 3×3 필터에 있어서 가로 1, 세로 1의 원소값이 되고 LoG(1,1)은 가로 3, 세로 3의 원소값이 된다.

3) 다음으로 생성된 필터의 원소값들의 합이 0에 가깝도록 하는 σ를 찾아 필터를 완성한다. 필터를 생성하고 σ를 찾아 필터를 완성하는 과정은 LoG필터를 만드는 일반적으로 알려진 방식을 적용할 수 있다. 도 3a와 도 3b에는 5×5 LoG필터의 예와 σ값 및 기하학적인 형태가 도시되어 있고 도 3c에는 σ값이 1.4인 9×9 LoG필터가 도시되어 있다.

4) 다음으로 필터가 완성되면 각 픽셀의 영상정보를 필터를 이용하여 필터링한 새로운 값을 얻는다. 이는 필터와 각 픽셀의 영상정보를 컨벌루션하여 얻어진다.

이에 따라 각 픽셀의 영상정보는 필터링된 영상정보로 변환된다. 결함이 없는 픽셀들의 영상정보는 서로 유사한 값을 가지게 되고, 결함이 있는 픽셀의 영상정보는 주변의 픽셀들에 비해 값이 크게 다르게 되어 결함 부분이 강조된다.

필터링되어 변환된 영상정보는 결함부분이 없는 부분은 서로 유사한 값으로 대다수를 이루게 되고 결함부분은 이러한 값과 구별되는 최대값과 최소값 중의 적어도 하나를 가지게 된다. 이에 따라 결함을 확인하는 것이 용이하게 된다.

한편 LoG필터의 크기를 어떻게 선정하는가에 따라 결함이 강조되는 정도가 달라진다. 따라서 여러 가지 크기를 갖는 필터를 적용하여 결함의 종류(휘점, 암점, 라인 결함 등)에 따라 가장 적합한 크기의 필터(σ값 포함)를 미리 정해 놓고 특정 결함이 있는지 확인할 때 해당 필터를 적용할 수도 있다.

예를 들어 σ값이 1.4인 9×9의 필터에서 라인 결함의 강조되는 정도가 가장 컸을 경우 이 필터를 디스플레이 패널에 라인 결함이 있는지 확인하는 용도로 사용할 수 있다.

강조되는 정도가 가장 큰 필터를 찾기 위하여 각종 크기를 갖는 필터를 영상에 적용하여 결함부분의 최소값과 최대값을 구하고 최소값과 최대값의 차이가 가장 크게 나타나는 필터를 해당 결함에 대해 적합한 필터로 선정하는 방식을 사용할 수 있다.

<결함 부분의 일반화>

다음으로 결함 부분을 일반화한다(S40). 여기서 결함 부분을 일반화한다는 것의 의미는 필터링 처리된 원본영상에서 결함이 발생하지 않은 픽셀의 영상정보가 중간값을 갖도록 하고 결함이 발생한 픽셀의 영상정보가 최대값이나 최소값을 갖도록 변환하는 것을 말하며 다음과 같은 과정을 통해 수행할 수 있다.

먼저 각 픽셀의 변환된 영상정보의 값 중 최소값과 최대값을 추출한 다음, 추출된 최소값과 최대값을 기준으로 0~255의 값과 비례하도록 변환한다.

즉 LoG필터를 적용한 후의 픽셀의 영상정보값 중에서 최소값은 0에 해당되는 영상정보값으로 변환하고, 최대값은 255에 해당되는 영상정보값으로 변환하며, 최소값과 최대값 사이의 값들은 비례하도록 1 내지 254에 해당되는 영상정보값으로 변환한다.

이와 같은 과정을 통해 결함이 있는 영역이 결함이 없는 영역과 구별이 가능하도록 적절하게 표시될 수 있다.

예를 들어 필터에 의해 변환된 영상정보의 최소값이 -5이고 최대값이 7인 경우 각 픽셀의 영상정보값은 -5와 7사이에 존재하고 이를 p라고 하면 변환된 값은 비례식을 통해 255(p+5)/12의 값을 갖게 된다. p가 결함이 없는 부분이라고 가정하면 이들은 대체로 같은 값을 가지며 만약 p가 1이라고 가정하면 p는 대략 128의 값을 갖는다. 즉 -5는 0이고 7은 255이며, p는 대략 128이 된다.

따라서 이 경우 일반화된 영상정보는 배경의 휘도값이 128이고 결함 부분의 휘도값이 0 또는 255를 갖게 된다. 즉 배경의 휘도값이 128로 결함 부분과 확연하게 차이가 나게 되므로 배경과 결함의 경계영역의 구분이 더욱 명확해진다.

<결함 부분의 정량화>

다음으로 결함 부분을 정량화하여 결함 여부를 판단한다(S50). 이 단계는 아래와 같이 수행될 수 있다.

먼저 일반화한 영상에서 결함으로 의심되는 부분을 검출하고 그 크기를 측정한다. 다음으로 측정된 크기가 기준값을 초과하면 결함이 있는 것으로 확정하고 기준값에 미달하면 결함이 아닌 것으로 판정한다.

이때 결함 부분을 정량화하는 것은 아래의 정량화식을 사용할 수도 있다. 아래의 식은 디스플레이의 결함을 판단하는데 있어서 널리 알려진 식으로서, 계산된 SEMU값을 기준으로 결함 여부를 판단한다.

(x : 얼룩의 크기, C : 얼룩의 대비(contrast)차)

이때 일반화된 영상정보의 중간 레벨(128)을 기준으로 하여 한계값을 초과하는가에 따라 휘점 및 암점으로 판정하여 결함 여부를 확정할 수 있다.

<이미지의 이진화>

다음으로 위와 같은 과정을 통해 결함으로 판정되는 경우 결함 영역만 도출하여 이진화한다. 이진화된 영상은 BLOB(이진 대형 객체)로 처리하여 저장하는 것이 바람직하다. BLOB 처리하고 검출 정보(크기, 모양, 위치 등)를 계산하여 저장함으로써 검사에 대한 관리가 가능하다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 디스플레이 패널의 결함을 검출하기 위한 방법으로서,
   검사를 실시하는 디스플레이 패널을 카메라로 촬영하여 원본영상을 획득하는 제1단계,
   상기 제1단계를 마친 원본영상에서 노이즈를 제거하는 제2단계,
   상기 제2단계를 마친 원본영상에서 결함이 발생한 픽셀이 강조되도록 원본영상을 처리하는 제3단계,
   상기 제3단계에서 처리된 원본영상을 결함이 발생하지 않은 픽셀이 중간값을 갖도록 하고 결함이 발생한 픽셀이 최대값 또는 최소값을 갖도록 변환하는 제4단계 및
   상기 제4단계에서 변환된 원본영상에서 일정 값을 초과하는 픽셀을 결함이 있는 픽셀로 판정하는 제5단계
   를 포함하는 디스플레이 패널 검사 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제5단계에서 결함이 있는 픽셀로 판정된 픽셀들을 추출하여 이진화하고 저장하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   디스플레이 패널 검사 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2단계에서 노이즈의 제거는,
   윈도우 형태를 가지는 필터의 크기를 설정하는 단계 및
   윈도우 영역에 포함되는 모든 픽셀의 영상정보값을 더한 후 평균을 얻어 윈도우의 중앙에 위치하는 픽셀이 가진 영상정보값과 교체하는 단계
   를 포함하는 디스플레이 패널 검사 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제3단계는,
   원본영상의 각 픽셀에 LoG(Laplacian of Gaussian) 필터를 적용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 검사 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제4단계는,
   원본영상의 각 픽셀의 영상정보의 값 중 최소값과 최대값을 추출하고, 추출된 최소값과 최대값을 기준으로 0~255의 값과 비례하도록 각 픽셀의 영상정보값을 변환시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 검사 방법.

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