KR20200066162A - 외관 검사 방법 및 외관 검사 장치 - Google Patents

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닛토덴코 가부시키가이샤
한국옵티칼하이테크주식회사
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Abstract

본 발명은 기재와 반사 방지층의 층간에 존재하는 미세한 결함도 검출 가능한 외관 검사 방법 및 검사 장치에 관한 것이다. 검사 대상의 광학 부재(11)는 기재(6)의 일주면 상에 반사 방지층(1)을 구비한다. 투광부(21)로부터 파장 410㎚ 이하의 광을 광학 부재(11)의 제 1 주면에 조사하고, 광학 부재로부터의 반사광을 촬상부(31)에서 촬상한다. 촬상부(31)를 광학 부재의 법선 방향 또는 법선을 사이에 둔 일방향측에 배치하고, 투광부(21)를 광학 부재의 법선을 사이에 둔 타방향측에 배치하는 것이 바람직하다. 광학 부재(11)를 일방향으로 이동시키면서 검사를 실시해도 좋다.

Description

외관 검사 방법 및 외관 검사 장치{APPEARANCE INSPECTION METHOD AND APPEARANCE INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 반사 방지층을 구비하는 광학 부재의 결함을 광학적으로 검사하기 위한 외관 검사 방법 및 외관 검사 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 화상 표시 장치에는 편광판, 위상차 필름, 커버 윈도우 등의 다양한 광학 부재가 사용되고 있다. 또한, 필름이나 유리 등의 기재의 표면에 반사 방지층이나 투명 도전막 등의 기능성 박막을 구비하는 광학 부재도 사용되고 있다.
이들 광학 부재에, 상처나 찍힘 등의 변형, 혼입 이물, 표면 부착 이물, 오염 등의 결함이 존재하면, 표시 특성의 저하를 초래한다. 그 때문에, 결함을 포함하는 제품의 유출 방지 등을 목적으로 해서, 광학 부재의 제조 공정이나 완성품의 출하 전에 외관 검사가 행해지고 있다. 광학 부재의 외관 검사는, 예를 들면, 검사원의 육안에 의해 행해진다. 또한, 광학 부재에 광을 조사하고, 투과광 또는 반사광을 카메라에 의해 촬상하여, 얻어진 화상에 의거하여 결함의 유무 등을 판정하는 검사 장치를 사용한 검사도 행해지고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에서는 반사 방지막을 구비하는 투명 기판에 광을 조사하고, 그 투과광을 촬상함으로써 결함의 유무를 검사하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에서는, 검사 대상이 되는 투명 부재의 배면에 미러를 배치하고, 투명 부재에 자외광을 조사하고, 투명 부재를 투과하여 미러에서 반사된 자외광을 자외선 카메라로 검출하는 방법이 개시되어 있고, 투명 부재의 표면 및 내부에 존재하는 결함을 높은 콘트라스트로 화상에 비추어서, 결함을 판별 가능한 것이 기재되어 있다.
일본 특허공개 2003-172707호 공보 일본 특허공개 2004-257776호 공보
일반적으로, 제품의 내부나 층간에 존재하는 결함의 검출에는 투과 광학계를 사용한 검사가 행해지고 있다. 특히, 투명 부재나 편광판 등의 기재의 표면에 반사 방지층을 구비하는 광학 부재는, 기재와 반사 방지층의 계면에서의 광 반사량이 작아지도록 반사 방지층이 설계되어 있고, 반사 방지층측으로부터의 조사광의 반사율이 작기 때문에, 일반적으로는 투과 광학계에서의 검사가 행해진다.
그러나, 투과 광학계에서는 광 차폐성이 낮은 결함의 검출은 곤란하다. 예를 들면, 반사 방지 필름에서는 기재 표면에 규소 등에 의한 오염이 라인 형상으로 부착된 결함이 발생할 경우가 있다. 기재 표면에 부착된 오염은 광 흡수량이 작기 때문에 투과 광학계에서의 검출이 곤란하고, 특히, 규소의 부착 오염 등의 백색으로 시인되는 오염은 그 경향이 현저하다. 또한, 기재 표면에 반사 방지층이 형성되고, 기재와 반사 방지층의 층간에 오염이 존재하는 경우는, 반사 방지층이 기재 표면으로부터의 반사광량을 저감하는 작용을 갖고 있기 때문에, 반사 광학계에 의한 결함의 검출도 용이하지는 않다.
디스플레이의 고휘도화나 고화질화가 진행되고 있고, 반사 방지 필름 등의 광학 부재에 대한 요구 특성이 높아지고 있다. 이에 따라, 층간의 부착 오염과 같이, 종래의 외관 검사 장치에 의한 검사로는 검출이 곤란한 미세한 결함도 문제시 되게 되고 있다. 이러한 사정을 감안하여, 본 발명은 층간의 미세한 오염 등의 결함을 검출 가능한 외관 검사 방법 및 외관 검사 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시형태에서는, 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 기재의 제 1 주면 상에 반사 방지층을 구비하는 광학 부재를 검사 대상으로 해서 외관 검사를 실시한다. 외관 검사에 있어서는, 파장 410㎚ 이하의 광을 광학 부재에 조사하는 투광부와, 광학 부재로부터의 반사광을 촬상하는 촬상부를 구비하는 검사 장치를 사용한다. 광학 검사에 있어서는, 투광부로부터 파장 410㎚ 이하의 광을, 광학 부재의 제 1 주면(반사 방지층 형성면)에 조사하고, 광학 부재로부터의 반사광을 촬상부에서 촬상한다. 외관 검사에 있어서는 광학 부재를 일방향으로 이동시키면서, 투광부로부터 광학 부재의 제 1 주면에 광을 조사하고, 반사광을 촬상부에서 촬상해도 좋다.
촬상부가 광학 부재의 법선 방향 또는 법선을 사이에 둔 일방향측에 배치되고, 투광부는 광학 부재의 법선을 사이에 둔 타방향측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 촬상부가 광학 부재의 법선 방향으로 배치될 경우, 광학 부재의 법선을 사이에 둔 일방향측과 타방향측의 양쪽에 투광부를 배치해도 좋다.
광학 부재의 법선 방향을 기준으로 하는 투광 각도(φ)는, 광학 부재의 법선 방향을 기준으로 하는 촬상 각도(θ)보다 큰 것이 바람직하다. 정반사광의 검출을 억제하고, 광학 부재로부터의 산란 반사광을 효율적으로 검출해서 콘트라스트를 높이는 관점으로부터, 촬상 각도(θ)와 투광 각도(φ)의 차는 7°이상이 바람직하다.
촬상 각도(θ)와 투광 각도(φ)의 합계가 35°∼55°가 바람직하다. 예를 들면, 촬상 각도(θ)는 0°∼30°이고, 투광 각도(φ)가 5°∼50°이다.
자외선을 사용한 반사 광학계의 검사는, 특히, 기재와 반사 방지층의 계면에 존재하는 결함의 검출에 적합하다. 기재와 반사 방지층의 계면에 존재하는 결함으로서는, 예를 들면 기재의 표면에 부착된 규소 등의 오염을 들 수 있다.
검사 대상의 광학 부재로서는, 편광자를 포함하는 기재(편광판)의 1 주면에 반사 방지층이 형성된 반사 방지층 부착 편광판을 들 수 있다. 기재의 반사 방지층 형성면에는 하드 코트층이 형성되어 있어도 좋다.
반사 광학계에서 광학 부재로부터의 반사 자외선을 촬상함으로써, 투과 광학계로는 검출이 곤란한 층간에 존재하는 미세한 오염 등의 결함을 검출할 수 있다.
도 1은 반사 방지층 부착 편광판의 적층 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 반사 방지층 부착 편광판의 적층 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 광학 부재를 반송하면서 광학 검사를 실시하는 모양을 나타내는 구성 도이다.
도 4는 조명 및 카메라와 광학 부재의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 조명 및 카메라와 광학 부재의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 조명 및 카메라와 광학 부재의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 실시예의 검사 화상이다.
도 8은 실시예 및 비교예의 검사 화상이다.
본 발명의 일실시형태는, 기재의 일방의 면에 반사 방지층을 구비하는 광학 부재의 외관 검사 방법, 및 광학 부재의 외관 검사를 실시하기 위한 외관 검사 장치 에 관하여, 반사 자외선을 촬상하는 것을 특징으로 한다.
[광학 부재의 구성]
외관 검사의 대상이 되는 광학 부재는 면 형상 기재의 일방의 주면에 반사 방지층을 구비한다. 기재는 유리 등의 강성 기재여도 좋고, 수지 필름 등의 가요성 기재여도 좋다. 또한, 광학 부재는 매엽이어도 좋고, 장척 형상이어도 좋다. 장척 형상의 광학 부재의 외관을 검사하는 경우에는, 롤투롤 방식으로 광학 부재를 일방향으로 반송하면서 검사를 실시해도 좋다.
도 1은 반사 방지층을 구비하는 광학 부재의 일례인 반사 방지층 부착 편광판의 구성 단면도이다. 도 1에 나타내는 반사 방지층 부착 편광판(11)은, 하드 코트층 부착 편광판(6)의 표면에 반사 방지층(1)을 구비한다. 편광판은, 일반적으로, 편광자(3)의 편면 또는 양면에 투명 보호 필름(4, 5)이 접합된 구성을 갖는다.
편광자(3)로서는, 예를 들면, 폴리비닐알콜계 필름에 요오드나 이색성 염료등의 이색성 물질을 흡착시켜서 소정 방향으로 배향시킨 폴리비닐알콜(PVA)계 편광자가 이용된다. PVA계 편광자로서, 두께가 10㎛ 이하인 박형의 편광자를 사용해도 좋다.
편광자(3)의 편면 또는 양면에 접합되는 투명 보호 필름(4, 5)으로서는, 가요성의 투명 필름이 사용된다. 투명 필름의 가시광 투과율은, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상이다. 투명 필름의 두께는 10∼300㎛ 정도이다. 투명 필름을 구성하는 수지 재료로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르류; 디아세틸셀룰로오스나 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머; 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머; 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체 등의 스티렌계 폴리머; 폴리노보넨 등의 환 형상 폴리올레핀; 폴리카보네이트 등을 들 수 있다.
편광자(3)와 투명 보호 필름(4, 5)은 적당한 접착제를 통해서 접합된다. 접착제로서는, 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐알콜, 폴리비닐에테르, 아세트산 비닐/염화비닐 코폴리머, 변성 폴리올레핀, 에폭시계 폴리머, 불소계 폴리머, 고무계 폴리머 등을 베이스 폴리머로 하는 것을 들 수 있다.
투명 보호 필름의 표면에는 하드 코트층이 형성되어 있어도 좋다. 반사 방지층(1) 형성면측의 투명 보호 필름(4)의 표면에 하드 코트층(2)이 형성됨으로써, 편광판의 표면 경도나 내찰상성 등의 기계 특성을 향상할 수 있다. 하드 코트층 (2)을 구성하는 경화성 수지로서는, 열경화형 수지, 자외선 경화형 수지, 전자선 경화형 수지 등을 들 수 있다. 경화성 수지의 종류로서는 폴리에스테르계, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 아미드계, 실리콘계, 실리케이트계, 에폭시계, 멜라민계, 옥세탄계, 아크릴우레탄계 등의 각종 수지를 들 수 있다. 하드 코트층(2)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 높은 경도를 실현하기 위해서는 0.5㎛ 이상이 바람직하고, 1㎛ 이상이 보다 바람직하다. 도포에 의한 형성의 용이성을 고려하면, 하드 코트층의 두께는 15㎛ 이하가 바람직하고, 12㎛ 이하가 보다 바람직하고, 10㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
하드 코트층(2) 상에 반사 방지층(1)을 형성하기 전에, 하드 코트층(2)과 반사 방지층(1)의 밀착성 향상 등을 목적으로 해서, 하드 코트층(2)의 표면 처리가 행해져도 좋다. 표면 처리로서는 코로나 처리, 플라스마 처리, 프레임 처리, 오존 처리, 프라이머 처리, 글로우 처리, 알칼리 처리, 산 처리, 커플링제에 의한 처리 등의 표면 개질 처리를 들 수 있다.
반사 방지층으로서는, 광의 다중 간섭 작용에 의한 반사광의 소거 효과를 이용해서 반사를 방지하는 다층 박막 타입이나, 표면에 미세 구조를 부여함으로써 반사율을 저감시키는 타입의 것을 들 수 있다. 다층 박막 타입의 반사 방지층에서는 굴절률이 다른 복수의 박막을 적층함으로써, 가시광의 광대역의 파장 범위에 있어서 반사율을 작게 할 수 있다. 반사 방지층(1)을 구성하는 박막의 재료로서는 금속의 산화물, 질화물, 불화물 등을 들 수 있다. 반사 방지층(1)은, 바람직하게는 고 굴절률층과 저 굴절률층의 교대 적층체이다.
고 굴절률층은, 예를 들면, 굴절률이 1.9 이상, 바람직하게는 2.0 이상이다. 고 굴절률 재료로서는 산화티탄, 산화니오브, 산화지르코늄, 산화탄탈, 산화아연, 산화인듐, 산화인듐주석(ITO), 안티몬 도프 산화주석(ATO) 등을 들 수 있다. 저 굴절률층은, 예를 들면 굴절률이 1.6 이하, 바람직하게는 1.5 이하이다. 저 굴절률 재료로서는 산화규소, 질화티탄, 불화마그네슘, 불화바륨, 불화칼슘, 불화하프늄, 불화란탄 등을 들 수 있다. 저 굴절률층과 고 굴절률층에 추가해서, 굴절률 1.6∼1.9 정도의 중 굴절률층이 형성되어도 좋다. 고 굴절률층 및 저 굴절률층의 막 두께는, 각각, 5∼200㎚ 정도이고, 굴절률이나 적층 구성 등에 따라 가시광의 반사율이 작아지도록, 각층의 막 두께를 설계하면 좋다.
반사 방지층(1)의 표면에는 오염 방지층(도면에 나타내지 않는다)이 형성되어 있어도 좋다. 오염 방지층을 형성함으로써 지문, 손때, 먼지 등의 외부 환경으로부터의 오염을 방지할 수 있음과 아울러 부착된 오염의 제거가 용이해진다. 오염 방지층의 재료로서는 불소기 함유 실란계 화합물이나, 불소기 함유 유기 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 다이아몬드 라이크 카본 등도 오염 방지층의 재료로서 사용할 수 있다. 오염 방지층의 두께는, 예를 들면 0.01∼2㎛ 정도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 반사 방지층 부착 편광판(12)은 편광판(6)의 반사 방지층(1)이 형성되어 있지 않은 측의 면에, 편광판(6)을 화상 표시 패널 등과 접합하기 위한 점착제층(8)이 부설되어 있어도 좋다. 점착제로서는 아크릴계 점착제, 고무계 점착제, 실리콘계 점착제 등이 사용된다. 점착제층(8)의 두께는, 5∼200㎛ 정도이다.
점착제층(8)의 표면에는 이형 필름(9)이 임시 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이형 필름의 기재로서는 폴리에스테르류, 셀룰로오스계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 스티렌계 폴리머, 아미드계 폴리머, 폴리올레핀, 환상 폴리올레핀, 폴리카보네이트 등이 사용된다. 이형 필름은 점착제층과의 접촉면이 이형 처리되어 있다. 이형제로서는 실리콘계, 불소계, 장쇄 알킬계, 지방산 아미드계 등의 이형재료나, 실리카분 등을 함유하는 용액이 사용된다. 이형 필름의 두께는, 10∼150㎛ 정도이다.
반사 방지층 부착 편광판은 편광자와 표면에 형성된 반사 방지층을 포함하고 있으면, 그 적층 구성은, 도 1 및 도 2에 나타내는 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 편광판은 편광자(3)의 일방의 면의 투명 보호 필름(5)을 생략한 편보호 편광판이라도 좋다. 또한, 편광자(3)에 접합된 투명 보호 필름(4) 상에, 또 다른 기재 필름을 적층하고, 상기 기재 필름에 하드 코트층 및 반사 방지층이 형성되어 있어도 좋다.
[광학 검사]
외관 검사에서는 반사 방지층을 구비하는 광학 부재에 투광부로부터 자외광을 조사하고, 광학 부재로부터의 반사 자외선을 촬상부로 촬영한다. 자외선을 사용한 반사 광학계의 검사에 의해 기재와 반사 방지층의 층간에 존재하는 오염 등의 결함을 검출할 수 있다.
반사 방지층은 가시광의 반사율, 특히 시감도가 높은 파장 550㎚ 부근의 광의 반사율이 작아지도록 설계되어 있다. 반사 방지층이 형성된 광학 부재에 반사 방지층측으로부터 가시광을 조사한 경우, 반사 방지층과 기재의 계면에서의 광의 반사는 약간이다. 한편, 반사 방지층 및 기재를 투과해서 광학 부재의 이면(반사 방지층이 형성되어 있지 않은 면)과 공기의 계면에서는, 굴절률 차가 크기 때문에 광의 반사율이 크다. 그 때문에, 투명 기재의 표면에 반사 방지층이 형성된 광학 부재에 가시광을 조사하여 그 반사광을 촬상한 경우, 반사광의 대부분은 이면 반사광이며, 기재와 반사 방지층의 계면에 존재하는 결함을 검출하는 것은 곤란하다.
한편, 광학 부재가 반사 방지층을 구비하는 경우에도, 파장 410㎚보다 단파장의 광(자외선)을 조사한 경우에는, 반사 방지층과 기재의 계면에서의 자외선의 반사율이 가시광의 반사율에 비해서 높기 때문에, 반사 방지층과 기재의 층간에 존재하는 오염 등의 결함도 반사 광학계에 의해 검출이 가능해진다. 특히, 기재가 편광자를 포함하는 경우에는, 반사 방지층을 투과한 자외선이 편광자에 의해 흡수되기 때문에, 이면 반사가 작고, 반사 방지층과 기재의 계면에서의 반사광의 비율이 높아진다. 그 때문에, 반사 방지층과 기재의 층간에 존재하는 결함이 보다 검출되기 쉬워지고, 얇은 라인 형상의 오염과 같은 미세한 결함도 검출이 가능해진다. 특히, 결함이 백색인 경우에는, 결함이 존재하는 부분(백색)과 결함이 존재하지 않는 부분(편광자의 흑색 부분)의 콘트라스트(명암비)가 크기 때문에, 자외선을 사용한 반사 광학계에 의해 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다.
투광부는 광학 부재에 자외선을 조사할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 자외선을 포함하는 광원으로서는, LED, 블랙 라이트, 케미칼 램프, 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프 등을 들 수 있다. 광원으로부터 방출되는 광은 자외선에 추가해서 가시광을 포함하고 있어도 좋다. 광학 부재에 균일하게 광을 조사할 수 있고, 또한 광의 파장 범위가 좁기 때문에, 투광부의 광원으로서는 자외 LED가 바람직하다. 자외 LED의 중심파장은 300∼405㎚가 바람직하다.
투광부의 광원이 가시광을 포함하는 경우에는, 촬상부(카메라)가 반사 자외선을 선택적으로 촬상할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 광원과 광학 부재 사이, 또는 광학 부재와 카메라 사이에, 밴드 패스 필터나 컷오프 필터 등의 광학 필터를 배치함으로써 가시광을 차단하면 좋다.
촬상부는 자외선을 수광하여 촬상할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 흑백 카메라여도 좋다. 검사 대상의 광학 부재를 고정해서 검사를 실시하는 경우에는, 수광 소자가 면 형상으로 배치된 영역 카메라가 사용된다. 광학 부재를 일방향으로 이동시키면서 촬영하는 경우에는, 영역 카메라를 사용해도 좋고, 수광 소자가 일렬로 배치된 라인 스캔 카메라를 사용해도 좋다.
도 3은 광학 부재를 일방향(y 방향)으로 반송하면서 광학 검사를 실시하는 모양을 나타내는 구성도이다. 도 4는 도 3의 C1-C2선에 있어서의 단면도(yz 단면도)이다. 도 3에 나타내는 실시형태에서는, 외관 검사 장치가 광학 부재를 일방향(y방향)으로 연속적으로 반송하기 위한 반송 기구(도면에 나타내지 않는다)를 구비하고 있고, 장척 형상의 광학 부재(11)(반사 방지층 부착 편광판)를 y 방향을 향해서 연속 반송하면서 회전롤(51)과 회전롤(52) 사이에서 광학 검사를 실시한다.
광학 부재(11)는, 도 3의 상측의 면에 반사 방지층(1)을 구비하고, 회전롤(51)측으로부터 회전롤(52)측을 향해서 일정 속도로 반송되고 있다. 검사 장치는 광학 부재(11)에 광을 조사하는 조명(21)(투광부), 및 광학 부재(11)로부터의 반사 자외선을 촬상하는 라인 스캔 카메라(31)(촬상부)를 구비한다. 라인 스캔 카메라(31)는 광학 부재의 법선 방향(z 방향)을 기준(0°)으로 하는 촬상 각도(θ)에서, 광학 부재(11)의 폭 방향(x 방향)으로 연장되는 선 형상의 촬상 영역(Q)을 촬영하도록 배치되어 있다. 조명(21)은 x 방향으로 연장되는 LED 리니어 어레이이며, 광학 부재(11)의 법선 방향을 기준으로 하는 투광 각도(φ)에서, 영역(Q)에 광을 조사하도록 배치되어 있다.
광학 부재(11)를 연속 반송하면서 라인 스캔 카메라(31)로 촬상한 반사 휘도 패턴(반사광의 x 방향의 휘도 분포)을, 순차 화상 메모리(도면에 나타내지 않는다)에 읽혀 축적하고, 화상화 한다. 화상 메모리에 의해 생성한 화상(2차원 이미지)은 디스플레이에 표시된다. 도 3에서는, 1대의 라인 스캔 카메라로 광학 부재(11)의 폭 방향(x 방향)의 전체를 하는 실시형태를 나타내고 있지만, 광학 부재(11)의 폭이 큰 경우에는 폭 방향으로 복수의 라인 스캔 카메라를 배치해도 좋다.
조명(21)으로부터 광학 부재에 조사하는 광은 파장 410㎚ 이하의 광(자외선)을 포함하고 있다. 도 3의 실시형태에서는 조명(21)으로서 x 방향으로 연장되는 LED 리니어 어레이를 사용하고 있지만, 광학 부재의 폭 방향으로 균일하게 광을 조사할 수 있는 것이면, 조명(21)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 폭 방향으로 복수의 조명을 배치해도 좋다.
장척의 광학 부재를 일방향으로 반송하면서 자외선을 조사하고, 광학 부재로부터의 반사 자외광을 촬상함으로써 연속적으로 결함의 유무를 검사할 수 있다. 이 방식은 광학 부재의 제조 후의 품질 검사에 추가해서, 광학 부재의 제조 공정에 있어서의 인라인 검사에도 적용 가능하다. 또한, 라인 스캔 카메라를 사용함으로써 투광 각도(φ) 및 촬상 각도(θ)가 시야 내에서 균일하게 되기 때문에, 콘트라스트의 불균일이 작아지고, 옅은 오염과 같은 미세한 결함도 고감도로 검출 가능해진다.
조명(21) 및 카메라(31)의 배치는 광학 부재(11)에서의 반사광을 카메라(31)로 촬상 가능하면 특별히 한정되지 않는다. 반사 자외광의 검출 감도를 높이는 관점으로부터, 도 4에 나타내는 바와 같이, 카메라(31)를 광학 부재(11)의 법선(촬상 영역(Q)에 있어서의 법선)을 사이에 둔 일방향측에 배치하고, 조명(21)을 광학 부재의 법선을 사이에 둔 타방향측에 배치하는 것이 바람직하다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 카메라(31)를 광학 부재(11)의 법선 방향으로 배치해도 좋다.
조명(21)로부터 광학 부재(11)의 촬상 영역(Q)까지의 거리(투광 거리), 및 카메라(31)로부터 광학 부재(11)의 촬상 영역(Q)까지의 거리(촬상 거리)는 특별히 한정되지 않고, 광의 조사 강도, 촬상 영역의 폭(광학 부재(11)의 폭), 광학 부재(11)의 반송 속도, 카메라(31)의 해상도 등에 따라 설정하면 좋다. 투광 거리는 20∼500mm 정도이고, 촬상 거리는 40∼1000mm 정도이다. 촬상 거리는 투광 거리보다 큰 것이 바람직하다.
기재와 반사 방지층의 층간에 존재하는 오염 등의 결함은, 광을 산란 반사하기 쉽다. 그 때문에, 산란 반사광을 카메라에 의해 촬상하면, 결함이 존재하는 부분으로부터의 반사 자외선량이 많기 때문에, 기재와 반사 방지층의 층간에 결함이 존재하는 부분이「명영역」으로서 검출된다. 특히, 기재와 반사 방지층의 층간에 존재하는 규소 오염 등의 백색의 결함은, 반사 자외선량이 많기 때문에 고정밀도에서의 검출이 가능하다.
투광 각도(φ)와 촬상 각도(θ)가 동일한 경우에는, 정반사광의 휘도가 높고, 검사 화상의 콘트라스트가 작아지는 경향이 있다. 정반사광의 영향을 저감하고 고콘트라스트의 검사 화상을 얻기 위해서는, 투광 각도(φ)와 촬상 각도(θ)의 차는 7°이상이 바람직하고, 10°이상이 보다 바람직하고, 12°이상이 더욱 바람직하다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 카메라(31)를 광학 부재(11)의 법선 방향으로 배치할 경우(θ≒0°의 경우), 투광 각도(φ)는 20°∼60°가 바람직하고, 30°∼55°가 보다 바람직하고, 40°∼50°가 더욱 바람직하다. 투광 각도(φ)가 과도하게 작으면, 정반사광의 영향이 크고, 검사 화상의 콘트라스트가 저하하는 경향이 있다. 한편, 투광 각도(φ)가 과도하게 크면, 반사 방지층(1)을 투과하는 광의 양이 저하하고, 이것에 따라, 반사 방지층과 기재의 계면에 도달하는 광의 양이 저하하기 때문에, 층간의 결함으로부터의 산란 반사광이 적어 검사 화상의 콘트라스트가 저하하는 경향이 있다. 또, 카메라(31)를 광학 부재(11)의 법선 방향으로 배치할 경우, 촬상 각도(θ)가 엄밀하게 0°일 필요는 없고, ±5°정도의 범위 내여도 좋다.
카메라(31)를 광학 부재(11)의 법선 방향으로 배치할 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이 광학 부재의 법선을 사이에 둔 일방향측에 제 1 투광부로서의 조명(21)을 배치하고, 광학 부재의 법선을 사이에 둔 타방향측에 제 2 투광부로서의 조명(22)을 배치해도 좋다. 법선을 사이에 둔 양방향으로 배치된 조명으로부터 자외선을 조사함으로써 콘트라스트가 향상하는 경향이 있다.
법선을 사이에 둔 양방향에 조명(21) 및 조명(22)을 배치할 경우, 각각의 투광 각도 φ1 및 φ2가, 상기 투광 각도(φ)의 범위 내인 것이 바람직하다. φ1과 φ2는 동일해도 달라도 좋다. 검사 화상의 콘트라스트 향상의 관점으로부터는, φ1과 φ2의 차는 10°이하가 바람직하고, 5°이하가 보다 바람직하고, 3°이하가 더욱 바람직하고, 1°이하가 특히 바람직하다. 이상적으로는 φ1과 φ2의 차는 0°이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 카메라(31)를 광학 부재(11)의 법선을 사이에 둔 일방향측에 배치하고, 조명(21)을 광학 부재의 법선을 사이에 둔 타방향측에 배치할 경우, 투광 각도(φ)가 촬상 각도(θ)보다 큰 것이 바람직하다. 투광 각도(φ)를 상대적으로 크게 함으로써 기재와 반사 방지층의 층간에 존재하는 결함으로부터의 산란 반사광량이 증대하고, 검사 화상의 콘트라스트가 향상하는 경향이 있다. 상술한 바와 같이, 정반사광의 영향을 저감하는 관점으로부터 촬상 각도(θ)와 투광 각도(φ)의 차는 7°이상이 바람직하고, 10°이상이 보다 바람직하고, 12°이상이 더욱 바람직하다.
층간에 존재하는 결함으로부터의 산란 반사는, 반사 각도 45°~±5°범위에서 특히 커지는 경향이 있다. 그 때문에, 투광 각도(φ)와 촬상 각도(θ)의 합계는 35°∼55°가 바람직하고, 40°∼50°가 보다 바람직하고, 43°∼47°가 더욱 바람직하고, 44°∼46°가 특히 바람직하다. φ 과 θ의 합계는 이상적으로는 45°이다.
이상의 관점으로부터, 정반사광의 영향을 저감하고, 층간에 존재하는 결함에 의한 산란 반사광을 효율적으로 검출하기 위해서는, 촬상 각도(θ)는 0°∼30°가 바람직하고, 투광 각도(φ)는 5°∼50°가 바람직하다. 광학 부재(11)의 법선을 사이에 둔 일방향측에 카메라(31)를 배치하고, 광학 부재(11)의 법선을 사이에 둔 타방향측에 조명(21)을 배치하는 형태에서는, 촬상 각도(θ)는 5°∼20°가 보다 바람직하고, 8°∼17°가 더욱 바람직하고, 10°∼15°가 특히 바람직하고, 투광 각도(φ)는 20°∼40°가 보다 바람직하고, 23°∼37°가 더욱 바람직하고, 25°∼35°가 특히 바람직하다.
도 3에서는, 광학 부재를 일방향으로 연속 반송하면서 광학 부재로부터의 반사광을 라인 스캔 카메라로 촬상하는 실시형태를 나타냈지만, 광학 부재를 고정하고, 영역 카메라(비디오 카메라 또는 스틸 카메라)에 의해 광학 부재로부터의 반사 자외광을 촬상해도 좋다. 또한, 광학 부재를 고정하고, 라인 스캔 카메라(및 조명)를 일방향으로 이동시켜서 2차원 이미지를 생성해도 좋다.
검사 대상의 광학 부재는 장척 형상 필름에 한정되지 않고, 매엽이라도 좋다. 광학 부재가 매엽일 경우, 광학 부재를 고정해서 영역 카메라에 의한 검사를 실시해도 좋고, 광학 부재를 이동 스테이지나 컨베이어에 적재하여 일방향으로 이동시키면서 영역 카메라 또는 라인 스캔 카메라에 의한 검사를 실시해도 좋다.
반사 방지층과 기재의 층간에 존재하는 결함을 반사 자외광에 의해 검출하는 방법에서는, 이면 반사를 억제함으로써 반사 방지층과 기재의 계면에서의 반사광을 선택적으로 촬상하고, 결함 부분과 정상부의 콘트라스트를 향상할 수 있다. 또한, 결함이 백색인 경우에는 결함으로부터의 반사광이 크고, 결함 부분과 비결함 부분의 반사 자외선량의 차가 크기 때문에, 이면 반사가 큰 경우에도 자외선을 사용한 반사 광학계에 의한 결함의 검출이 가능하다.
이면 반사를 억제 가능한 실시형태로서, 검사 대상이 반사 방지층 부착 편광판인 예를 나타냈지만, 기재가 편광자를 포함하지 않는 경우에도 적당한 방법에 의해 이면 반사를 저감할 수 있다. 예를 들면, 기재의 이면에 흑색 필름 등의 광 흡수성(자외선 흡수성)의 필름을 임시 부착함으로써 이면 반사를 저감할 수 있다. 또한, 광 흡수성의 스테이지 상에 검사 대상의 광학 부재를 적재해서 검사를 실시하는 방법, 광학 부재를 연속 반송하면서 블랙롤 등의 광 흡수성의 회전롤 상에서 검사를 실시하는 방법 등에 의해 이면 반사를 저감해도 좋다.
(실시예)
이하에, 반사 방지층 부착 편광판을 검사 대상으로 하는 광학 검사의 예를 나타내지만, 본 발명은 이하의 예에 한정되는 것은 아니다.
[검사 대상]
요오드를 함침한 연신 폴리비닐알콜계 편광자의 양면에 투명 보호 필름을 구비하고, 일방의 투명 보호 필름의 표면에 하드 코트층 및 다층 박막의 반사 방지층이 형성된 반사 방지층 부착 편광판을 검사 대상으로 했다. 검사 대상에는 롤투롤에 의한 제조시의 길이 방향을 따라 백색의 라인 형상의 결함이 존재하고 있었다. 이 라인 형상의 결함은 하드 코트층과 반사 방지층 사이에 부착된 규소 오염인 것을 분석으로 확인했다.
[실시예 1∼7]
파장 385㎚의 자외 LED로부터, 투광 거리 85∼100mm에서 상기 검사 대상에 자외선을 조사하고, 반사광을 2K 흑백 카메라(256계조)로 촬상했다. 투광 각도(φ) 및 촬상 각도(θ)를 표 1에 나타낸 바와 같이 변경하고, 규소 오염에 기인하는 라인의 부분(명 영역) 및 정상 부분(음 영역)의 명도로부터 콘트라스트(명암비)를 얻었다.
[비교예 1]
검사 대상의 반사 방지층 부착 편광판의 반사 방지층 형성 면에, 법선 방향으로부터 투광 거리 40mm로 자외 LED 광을 조사하고(투광 각도:0°), 이면측에 배치한 2K 흑백 카메라에 의해 투과광을 촬상했다(촬상 각도:180°).
[비교예 2 및 비교예 3]
조사광을 백색 LED로 변경하고, 2K 흑백 카메라에 의해, 표 1에 나타내는 투광 각도(φ) 및 촬상 각도(θ)에서 반사광을 촬상했다.
실시예 및 비교예의 검사에 사용한 조명 및 광학계와, 명암비를 표 1에 나타낸다. 또한, 얻어진 검사 화상을 도 7 및 도 8에 나타낸다.
Figure pat00001
자외 LED를 사용하고, 반사 자외광을 촬상한 실시예 1∼7에서는, 검사 화상에 있어서 라인 형상의 결함 부분이 명 영역으로서 관찰되고, 결함의 검출이 가능했다. 투과 광학계의 비교예 1에서는 결함은 검출할 수 없었다. 또한, 가시광을 사용한 비교예 2, 3에서도 결함은 검출할 수 없었다.
투광 각도와 촬상 각도의 차가 5°인 실시예 7에서는, 라인 형상의 결함을 검출할 수 있었지만, 정반사광의 영향이 크고(도 8 참조), 다른 실시예에 비하면 충분한 콘트라스트가 얻어지지 않았다. 이 결과로부터, 반사 방지층과 기재의 계면에 존재하는 규소 오염 등의 결함의 검출에는, 산란 반사 자외광을 촬상하는 방법이 적합하다는 것을 알 수 있다.
실시예 중에서도 특히, 실시예 3 및 실시예 4가 콘트라스트가 높고, 라인 형상의 결함을 선명하게 검출 가능했다. 이것들의 결과로부터, 촬상 각도 및 투광 각도를 조정함으로써 결함의 검출 감도를 향상할 수 있다는 것을 알 수 있다.
실시예 6은 실시예 4의 촬상 각도(θ)와 투광 각도(φ)를 바꾼 것이며, 실시예 4에 비하면 콘트라스트가 저하되어 있었다. 이 결과로부터, 투광 각도(φ)를 크게 하여 정반사광의 반사각(φ)보다 작은 각도(θ)에서 산란하는 자외선을 검출함으로써, 결함의 검출 감도를 향상할 수 있다는 것을 알 수 있다.
11, 12 : 광학 부재(반사 방지층 부착 편광판)
6 : 기재(하드 코트층 부착 편광판)
1 : 반사 방지층
2 : 하드 코트층
3 : 편광자
4, 5 : 투명 보호 필름
8 : 점착제층
9 : 이형 필름
21, 22 : 조명
31 : 라인 스캔 카메라
51, 52 : 회전롤

Claims (19)

  1. 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 기재의 제 1 주면 상에 반사 방지층을 구비하는 광학 부재의 외관 검사 방법으로서,
    투광부로부터 파장 410㎚ 이하의 광을 상기 광학 부재의 제 1 주면에 조사하고, 상기 광학 부재로부터의 반사광을 촬상부에서 촬상하는 외관 검사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상부는 상기 광학 부재의 법선 방향 또는 법선을 사이에 둔 일방향측에 배치되고, 상기 투광부는 상기 광학 부재의 법선을 사이에 둔 타방향측에 배치되는 외관 검사 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 부재의 법선 방향을 기준으로 하는 투광 각도(φ)가 상기 광학 부재의 법선 방향을 기준으로 하는 촬상 각도(θ)보다 큰 외관 검사 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 촬상 각도(θ)와 상기 투광 각도(φ)의 차가 7°이상인 외관 검사 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 촬상 각도(θ)와 상기 투광 각도(φ)의 합계가 35°∼55°인 외관 검사 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 촬상 각도(θ)가 0°∼30°이고, 상기 투광 각도(φ)가 5°∼50°인 외관 검사 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 부재를 일방향으로 이동시키면서 상기 투광부로부터 상기 광학 부재의 제 1 주면에 광을 조사하고, 반사광을 상기 촬상부에서 촬상하는 외관 검사 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재와 상기 반사 방지층의 계면에 존재하는 결함을 검출하는 외관 검사 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 결함이 상기 기재의 표면에 부착된 오염인 외관 검사 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결함이 백색인 외관 검사 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가 편광자를 포함하는 외관 검사 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가 제 1 주면에 하드 코트층을 구비하고, 상기 하드 코트층 상에 상기 반사 방지층이 형성되어 있는 외관 검사 방법.
  13. 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 기재의 제 1 주면 상에 반사 방지층을 구비하는 광학 부재의 외관 검사에 사용되는 외관 검사 장치로서,
    상기 광학 부재의 제 1 주면측에 배치된 투광부 및 촬상부를 구비하고,
    상기 투광부는 파장 410㎚ 이하의 광을 상기 광학 부재의 제 1 주면에 조사가능하고,
    상기 촬상부는 상기 광학 부재로부터의 반사광을 촬상 가능하게 배치되어 있는 외관 검사 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 촬상부는 상기 광학 부재의 법선 방향 또는 법선을 사이에 둔 일방향측에 배치되고, 상기 투광부는 상기 광학 부재의 법선을 사이에 둔 타방향측에 배치되는 외관 검사 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광학 부재의 법선 방향을 기준으로 하는 투광 각도(φ)가 상기 광학 부재의 법선 방향을 기준으로 하는 촬상 각도(θ)보다 큰 외관 검사 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 촬상 각도(θ)와 상기 투광 각도(φ)의 차가 7°이상인 외관 검사 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 촬상 각도(θ)와 상기 투광 각도(φ)의 합계가 35°∼55°인 외관 검사 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 촬상 각도(θ)가 0°∼30°이고, 상기 투광 각도(φ)가 5°∼50°인 외관 검사 장치.
  19. 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 부재를 일방향으로 연속적으로 반송하는 반송 기구를 더 구비하는 외관 검사 장치.
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